镁合金的应用领域

　1.镁在化工领域中的应用

　　在著名的Gribard工艺中，镁被用来制备复杂的和特殊的有机化合物及金属有机复合物。镁也被用于生产烷基镁和芳基镁，用于润滑油中充当中和剂，用于氩气和氢气的纯化，在真空管制备过程中充当吸气剂，用于氢化硼、氢化钙的制备，用于沸水中的除氧和除氯。镁及其合金锻造产品的电化学应用包括阴极保护、电池和光刻等。

　　镁合金可用于储氢，且有储氢量大、质量轻、资源丰富、价格便宜的优点，尤其是向镁中加入一定质量分数的其他系列储氢合金可以明显催化镁的吸、放氢性能。因此，它有望用于储氢介质和燃料电池。用镁制造的电池有干电池和蓄电池，如海水驱动电池。最近在制造半导体和太阳能电池用的高纯Si的工艺中，制取SiH4使用了MgSi合金。此外，镁因为良好的蚀刻特性、优良的力学性能和抗磨损能力而用于光刻板。镁粉还用于制备香料、农药等化学树脂的化学反应中。

　　2.镁在烟火和照明中的应用

　　铝含量超过30%的镁铝合金微细粉末燃烧时会产生耀眼的白光，因此镁早期的工业应用是制造烟火。另外，该白光比自然光更适合用摄影，从而被用于摄影闪光灯。镁粉还广泛用于夜空摄影的焰火、各种礼花、军用信号弹、照明弹、燃烧弹等方面。

　　3.镁合金在核工业上的开发与应用

　　镁的热中子吸收截面非常小，大约只有铝的1/4。英国将镁合金作为天然铀燃料的包壳材在CO2气体冷却的反应堆中的使用。

　　核反应堆用包覆套管要能承受反应堆的恶劣条件：高热、表面热流、强烈的γ射线辐射以及套管内表面所受到的某些分破碎片的轰击等。大量的试验证明，镁合金套管在出口气体最高温为400℃~500℃下工作的反应堆中充当包覆材料使用是完全胜任的。尤其在改善200℃~300℃的性能和400℃~500℃下的蠕变强度方面仍存在可能。而对CO2的相容性的极限温度可达到500℃，保证了反应堆工作时的安全要求，不致引起燃烧。

　　核能发电是一种清洁能源，工业发达国家已把核电作为一种主要能源，一般占整个发电的15%以上。中国也正在大量开发核电。因此，核反应堆用的包覆套管会不断增加。镁合金在核工业中的应用潜力很大。

     4.镁合金在冶金工业上的应用

　　在冶金行业，镁被广泛用于铸铁熔体的脱硫和石墨的球化，生产强度和韧性得到大幅度改善的球墨铸铁。镁也被广泛用作钢的脱硫剂。另外，在铜基和镍基合金的生产过程中，镁通常被用作脱氧剂或净化剂。特别是在Bcrrcrron-Kroll工艺中，镁和钙的联合作用是不可缺少的铅液脱铋工序。在冶炼钛、锆、铍、铀等过程中，可用镁作还原剂。用镁还原氯化钛制取海绵钛。

　　迄今，镁的最大应用领域是铝合金添加元素，主要目的是提高铝合金的各种性能指标，特别是防腐蚀性能。铝镁合金既轻又硬，抗蚀性能好，可焊，可表面处理，是制造飞机、火箭、快艇、车辆等的重要材料。据统计，美国每年有45%以上的镁用于铝合金的添加元素，镁作为铝合金的添加元素在中国的用量也很大。另外，镁被加入锌的压铸合金中，提高其强度和改善尺寸稳定性。镁还用作镍基合金、镍-铜合金、镍-铜-锌合金的合金化元素，提高合金材料的性能。

　　5.镁牺牲阳极产品的开发与应用

　　金属浸泡在电解液中容易发生化学反应，根据电化学原理可知，金属周围电解液成分、黏附杂质、应力和透气性等的不同都有可能发生电化学腐蚀。在电化学腐蚀过程中，金属本身形成了许多原电池，某些部位充当阴极，另一部分充当阳极，在阳极区域金属离子进入溶液中，电子通过溶液刘翔阴极，而进入溶液中的正离子通过电解液从阳极流向阴极区域，因此形成了电流回路，导致了阳极的腐蚀，钢结构的阴极保护就是使被保护的钢结构成为阴极，电负性更高的其他金属如镁作为阳极并形成回路，电子就从阳极流向作为阴极的钢结构，使钢不能变成正离子进入溶液，这样钢就得到了保护。

　　镁阳极主要用来保护浸泡在海水中的钢结构件，如轮船船体，或者保护埋在土壤中的石油管道，镁阳极大量用于热水槽的保护，目前，大多数家用电热水器内的胆都采用镁阳极保护。

　　镁阳极的有效阴极电热差远大于锌阳极。此外，镁与钢之间的电热差与电解液的pH值无关，这是镁阳极相对铝阳极和锌阳极的又一大优点。

　　纯镁是活泼金属，它可以直接用作牺牲阳极。添加元素是为了改善性能，阳极材料的合金组分对阳极有效电位及电流效率有着十分重要的影响，即使是微量的杂质元素也会影响其主要性能。

　　为适应各种环境，针对不同的保护对象，镁阳极可以做成各种各样的形状，如在土壤及水中常用的为D形和梯形截面的棒状阳极，在热交换器中多用挤压的圆柱阳极，在高电阻率土壤中或套管中多用带状阳极，在水中常用半球形阳极，对于水下管道，蠋式阳极是最佳的选择，在低电阻率环境中复合阳极是理想的阳极。

　　目前用作各种牺牲阳极的镁合金每年为5万t左右，并以20%左右的速率增长。中国是产镁大国，过去由于对镁阳极的认识不够，所以消耗量不大，1985年为45t左右，到现在镁合金阳极消耗也不过每年100t，绝大数出口。

　　维恩克科技(WINCA)是世界有名的镁业公司，是以金属镁、镁合金及其加工产品研发、生产和销售为主的跨国集团公司，下属机构包括两家美国公司，三家中国公司，一家中国香港(澳门)公司，一所研究院和一所镁业学院。该公司可用铸造法和挤压法生产镁合金D形、梯形、球形、圆柱形、半球形等的牺牲阳极;高电位镁合金牺牲阳极;H-1镁合金牺牲阳极;大吨位(1.4t，世界最大)镁合金牺牲阳极;各种形状的镁合金挤压牺牲阳极等。

　　维恩克拥有维恩克镁基材料公司和维恩克材料技术有限公司两大镁材生产企业，是世界上最大的镁阳极生产企业之一，每年生产的铸造镁阳极和挤压镁阳极占国内总产量的70%以上，占领了世界镁阳极市场的50%左右。镁阳极主要用于石油、天然气、煤气、热水器和海水钢结构件的防腐保护。随着石油、天然气、煤气、热水器及船舶工业等的发展，镁阳极的需求量会大幅增加。中国镁阳极市场刚刚起步，随着国民经济的高速持续发展和人民生活水平的不断提高，镁阳极的应用范围和数量会成倍增长。

　　6.镁材在船舶工业中的应用

　　镁材在船舶制造业中早有一席之地，但份额很小。镁合金铸件由于具有良好的耐蚀性，被用作把手、连接件和阀盖、汽缸盖等零件。镁合金板材和型材被用作仪表盘支架、框架等。镁合金被用来制作减震器和消音器等。

　　7.镁合金材料在摩托车工业上的应用

　　镁合金应用于摩托车工业起源于20世纪30年代的欧洲，和汽车工业应用镁合金处于同一时期，并且镁合金摩托部件几乎与摩托车同时代诞生。例如1938年英国伯明翰轻武器工厂生产用一款名为“金星”的摩托赛车，其变速箱壳体采用镁合金制造。紧随其后的是1939年英国AJS公司推出的一款用于国际摩托车大奖赛名为“超级动力”的摩托赛车，其曲轴箱采用镁合金制造。2002年美国哈利·大卫逊的姐妹厂贝奥公司所产的“霹雳XB9R”型摩托车，其双前灯、头灯壳、仪表盘以及大量电镀配件和装饰件都由镁合金制成。

　　目前，镁合金在国内摩托车上的应用还较少，重庆镁业科技股份有限公司于2001年4月成功试制了型号为LX150的“镁合金绿色概念摩托车”，其中发动机曲轴箱体、箱盖及摩托车前后轮毂、尾盖、后扶手等12个零件用镁合金材料。特别是摩托车轮毂用镁合金制造，减重效果非常明显，仅轮毂就减重3kg，整车总减重6kg左右。批量生产的摩托车镁合金发动机箱盖、箱体、轮毂等配件已经在摩托车上实现了大规模的应用。

　　8.镁材在自行车上的开发与应用

　　自行车由于是人力驱动的工具，因而质量的减重带来的效果非常显著，更轻的自行车能获得更好的加速度性能、爬坡性能、转弯性能，并且更易操纵，因而在国外自行车流传着“产品轻1g多卖1美元”的说法，镁合金质量轻的科技特性满足了这一要求，用镁材制造自行车与用铝相比，可减重33%。用镁材制造的折叠式自行车车架重量仅为1.4kg，总重量为4kg。

　　目前国外自行车使用的镁合金部件包括：轮毂、车把夹、脚踏板、制动器、把手、前叉、框架等近几十个部件。

　　在国内起步较晚，1996年达建公司才率先投入镁合金前叉外管的开发。相对于在车架、车把、曲柄、座管及轮圈等大量主结构件的开发上，镁合金前叉外管的开发因需利用挤压管件、锻造型材及配合焊接技术等，在技术上仍有待解决。中国是一个自行车大国，但在镁材的使用方面还很薄弱。

　　目前，中国的自行车厂商已将大量镁合金零部件运用于自行车赛车、登山车甚至折叠车等高级车中。首钢远东、重庆镁业、中华自行车、上海交通大学、南京华宏等国内企业和研究院都纷纷推出了镁合金自行车车样，其中首钢远东镁合金的一些车型实现了上市销售，重庆镁业的镁合金自行车实现了产品系列化。在2001年的台北国际自行车车展会场上，泰亿已展出了新型镁合金车架。至于零部件方面，达建(前叉)、台湾荣轮业(前叉、曲柄大轮盘)、凯特(曲柄)、司普(前叉)、久裕(花鼓)、六哥(锻造零件)、维格(脚踏)、仪铭东(轮圈)、远东(轮圈)、展轮(轮圈)、镒成等也都展出了商品化地镁合金自行车零件。未来，在镁合金自行车的开发与制造上，将朝着更经济、大众化的方向发展。

　　其中还值得一提的是台湾地区的镁合金自行车的发展。台湾地区近年来将提升自行车材料运用和功能设计作为发展自行车工业的突破口。美利达集团是全球的一流企业，与于1999年首次推出镁合金车架，目前已经有近十种型号镁合金自行车，但多为出口车型，价格较贵，比如镁合金精英型山地车售价高达8.6万台币，全车采用了镁合金车镁合金V形刹车、WELLGO公司的MG-10型镁合金脚踏板。

　　9.镁合金在其他领域的应用

　　(1)在电力工业领域的应用：用于压器箱体、开关盒、变压器箱体、电动马达机盒、扩音器框架、散热片等。

　　(2)镁在车床设备上的应用：如钻机手柄、电动马达机盒、手动工具、脚手架、射钉枪、振动台等。

　　(3)在办公设备中的应用：如打字机框架、现金出纳机框架、铅笔刀、打印机卷轴、口述记录仪结构件等。

　　(4)在光学器件领域中的应用：有野外用双筒望远镜结构、箱体、显微镜及经纬仪、三脚架、照相机盒、电影放映机壳体等。

　　(5)在物流设备中的应用：如抓卡盘及转动装置、大型敏捷用具等。

　　(6)在机械工具中的应用：链锯及钻机、工艺装备板等。

　　(7)在纺织行业中的应用：如纺织机的高速径轴、控制杆等。

　　(8)在印刷行业中的应用：如底版、滚筒、印刷版等。

　　(9)在消费品中的应用：如梯子、吸尘器零件、眼睛、助听器、拐杖、安全帽、轮椅车轮、书架托架、真空吸尘器叶轮等。

　　(10)在医疗器械中的应用：用镁合金制造假肢等。