摘要：本文介紹了中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司在鎂合金生產(chǎn)和研究上的進(jìn)展，主要涉及鄭州輕金屬研究院、洛陽銅業(yè)有限公司和東北輕合金有限責(zé)任公司三家下屬單位。鄭州輕金屬研究院是中國(guó)最早進(jìn)行鎂合金研究的單位之一，主要進(jìn)行高性能鎂合金及其在航空航天中應(yīng)用的研究，如超輕鎂鋰合金、高強(qiáng)耐熱鎂稀土合金、MB15（ZK61M）變形鎂合金以及無溶劑熔煉工藝。洛陽銅業(yè)有限公司是中國(guó)重要的鎂合金板帶材生產(chǎn)和研發(fā)的單位，主要產(chǎn)品為MB15（ZK61M）、MB8（ME20M）和MB2（AZ40M）中厚板和薄板，此外還開發(fā)了連續(xù)鑄軋工藝。東北輕合金有限責(zé)任公司則主要進(jìn)行鎂合金擠壓和鍛造方面的生產(chǎn)和研究，同時(shí)進(jìn)行少量熔鑄產(chǎn)品的生產(chǎn)。
引言
鎂合金具有很多優(yōu)點(diǎn)，如高比強(qiáng)度和比剛度，尺寸穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱性好，良好的電磁屏蔽特性和抗振能力，容易回收等，正因?yàn)榇耍?a href=http://www.nicastaneda.com target=_blank class=infotextkey>鎂合金被廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防軍工、交通運(yùn)輸和3C產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，是繼鋼鐵和鋁合金之后發(fā)展起來的第三類金屬結(jié)構(gòu)材料[1-3]。此外，鎂具有高度超國(guó)家的可獲得性（地殼：2 wt.%或排第6位；海水：1.1 kg/m3或在溶解的礦物質(zhì)中排第3位），隨著很多金屬礦產(chǎn)資源的日益枯竭，鎂以其資源豐富而日益受到重視[4]。
中國(guó)鋁業(yè)公司作為中國(guó)有色金屬生產(chǎn)和研發(fā)的重要單位，在鎂合金行業(yè)特別是鎂合金早期發(fā)展中擁有舉足輕重的地位。本文介紹了中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司在鎂合金生產(chǎn)和研究上的進(jìn)展，主要涉及鄭州輕金屬研究院、洛陽銅業(yè)有限公司和東北輕合金有限責(zé)任公司三家下屬單位。其中鄭州輕金屬研究院主要進(jìn)行超輕Mg-Li合金、鎂稀土合金和鎂合金腐蝕與防護(hù)等方面研究，洛陽銅業(yè)主要進(jìn)行鎂合金板材的生產(chǎn)，東北輕合金有限責(zé)任公司主要進(jìn)行鎂合金管、棒、型材以及鎂合金鍛件的生產(chǎn)。
中國(guó)鋁業(yè)公司鎂合金的生產(chǎn)和研發(fā)
鄭州輕金屬研究院：鄭州輕金屬研究院是中國(guó)輕金屬領(lǐng)域唯一的大型科研院所，是中國(guó)鋁業(yè)的研發(fā)中心，為中國(guó)鋁鎂工業(yè)的快速發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。其研發(fā)的硅熱法煉鎂技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全球范圍內(nèi)電解鎂工藝向還原鎂工藝的過渡，確立了中國(guó)鎂業(yè)連續(xù)十多年領(lǐng)先于世界的地位。
鄭州輕金屬研究院是中國(guó)最早進(jìn)行鎂合金研究的單位之一，主要進(jìn)行高性能鎂合金及其在航空航天中應(yīng)用的研究，如超輕Mg-Li合金、高強(qiáng)耐熱鎂稀土合金、MB15（ZK61M）變形鎂合金以及無溶劑熔煉工藝。
Mg-Li合金具有如下優(yōu)勢(shì)：①超輕、高比強(qiáng)度、高比模量；②優(yōu)異的剛性；③導(dǎo)電、導(dǎo)熱；④突出的減震性能；⑤優(yōu)異的電磁屏蔽性能；⑥可焊接；⑦良好的機(jī)加工及冷成型性。鄭州輕金屬研究院主要研究其熔鑄、合金化、變形加工、熱處理、表面處理和安全防護(hù)，主要生產(chǎn)或研發(fā)的Mg-Li合金牌號(hào)有LA91、LA141、LZ91、MA21和MA18等，其密度在1.35～1.60之間，室溫抗拉強(qiáng)度多數(shù)在200MPa左右，具體性能如表1所示，其力學(xué)性能達(dá)到或者優(yōu)于美國(guó)或前蘇聯(lián)生產(chǎn)的鎂鋰合金。
鄭州輕金屬研究院可生產(chǎn)高質(zhì)量大尺寸規(guī)格鎂鋰合金鑄錠，鑄錠直徑達(dá)500mm，并對(duì)鑄錠進(jìn)行了鍛造、擠壓和軋制等塑性加工，生產(chǎn)出鎂鋰合金鍛造板坯、棒材和板材，如圖1和圖2所示。開發(fā)了多種鎂鋰合金零部件，客戶包括多家軍工和民用客戶，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸和3C產(chǎn)品。
直徑350mm的鎂鋰合金鑄錠
鄭州輕金屬研究院Mg-Li合金箔材
此外，鄭州輕金屬研究院還主要進(jìn)行了如下研究：
(1)高強(qiáng)耐熱鎂稀土合金的研究，通過固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化等手段，在2004年制備出抗拉強(qiáng)度大于400MPa的高強(qiáng)鎂合金。
(2) MB15（ZK61M）等溫鍛造工藝，改善MB15（ZK61M）組織均勻性、挖掘其力學(xué)性能潛力，開發(fā)出高組織均勻性、高性能和低各向異性的MB15鍛造鎂合金。
(3) 無溶劑熔煉工藝，選用高純鎂合金原料，以及軍工級(jí)低鈉低鉀高純鋰錠，通過無熔劑真空熔鑄工藝生產(chǎn)的鎂合金，降低了鑄錠金屬雜質(zhì)元素含量和減少非金屬夾雜數(shù)量，與普通熔煉工藝相比，具有塑性高，耐蝕性好等特點(diǎn)。
洛陽銅業(yè)有限公司：洛陽銅業(yè)有限公司是中國(guó)第一家生產(chǎn)鎂合金板帶的企業(yè)，是中國(guó)重要的鎂合金板帶材生產(chǎn)和研發(fā)的單位，1965年2月開始試生產(chǎn)鎂板，一直到上世紀(jì)末中國(guó)可生產(chǎn)鎂板的企業(yè)僅此一家，為中國(guó)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出的貢獻(xiàn)。主要設(shè)備：1600mm可逆熱軋機(jī)，800mm冷（溫）軋機(jī)，年產(chǎn)能500噸，累計(jì)產(chǎn)量10000噸。主要產(chǎn)品為AZ31、ZK60和ME20中厚板和薄板.
洛陽銅業(yè)有限公司生產(chǎn)的鎂合金中板
此外還開發(fā)了AZ31連續(xù)鑄軋工藝，使中國(guó)成為繼德國(guó)、澳大利亞之后第三個(gè)掌握該技術(shù)的國(guó)家，并對(duì)采用鑄軋坯和熱軋坯經(jīng)冷（溫）軋制后的板材性能進(jìn)行了深入研究，如表5所示，鑄軋坯生產(chǎn)的板材強(qiáng)度較高而塑性較低。
東北輕合金有限責(zé)任公司：東北輕合金有限責(zé)任公司是中國(guó)第一個(gè)生產(chǎn)變形鎂合金材的企業(yè)。1958年鑄出中國(guó)第一個(gè)合格的變形鎂合金鑄錠，開始鎂合金加工材的生產(chǎn)，主要進(jìn)行鎂合金擠壓和鍛造方面的生產(chǎn)。近50年來為國(guó)防軍工部門提供了急需的各種鎂合金管、棒、型材，同時(shí)也生產(chǎn)了小規(guī)格的擠壓板、片、條材。此外，東北輕合金有限責(zé)任公司還進(jìn)行少量鎂合金錠的生產(chǎn)和試制，最近在工業(yè)化條件下采用半連續(xù)鑄造方式成功制備出超高強(qiáng)韌 Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金鑄錠，直徑達(dá)500mm，是國(guó)內(nèi)外媒體公開報(bào)道的最大尺寸稀土鎂合金鑄錠。
軌道交通工具減重可帶來更高的性能,還可降低車輛運(yùn)行的能源消耗，現(xiàn)在的鋁合金車體的大量采用已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)極限, 輕質(zhì)高強(qiáng)鎂合金在高速軌道車輛領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。東北輕合金有限責(zé)任公司重點(diǎn)開發(fā)四種類型的交通用鎂合金：①低成本超高強(qiáng)防燃變形鎂合金；②低成本可高速成型高強(qiáng)韌變形鎂合金；③低成本高阻尼高強(qiáng)度鎂合金；④低成本高導(dǎo)熱易成形鎂合金。如其針對(duì)民用交通運(yùn)輸工具，開發(fā)了不含稀土的低成本超高強(qiáng)防燃耐蝕鎂合金，其屈服強(qiáng)度可超過400MPa，與含大量昂貴稀土的超高強(qiáng)稀土鎂合金相當(dāng)，在軌道交通工具上有廣泛的應(yīng)用前景，如表7所示。
結(jié)論
中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司在鎂合金生產(chǎn)和研究上涉及三家下屬單位。其中，鄭州輕金屬研究院主要進(jìn)行高性能鎂合金及其在航空航天中應(yīng)用的研究，如超輕鎂鋰合金、高強(qiáng)耐熱鎂稀土合金、MB15（ZK61M）變形鎂合金以及無溶劑熔煉工藝。洛陽銅業(yè)有限公司是中國(guó)重要的鎂合金板帶材生產(chǎn)和研發(fā)的單位，主要產(chǎn)品為MB15（ZK61M）、MB8（ME20M）和MB2（AZ40M）中厚板和薄板，此外還開發(fā)了連續(xù)鑄軋工藝。東北輕合金有限責(zé)任公司則主要進(jìn)行鎂合金型材的擠壓及鎂合金鍛件的生產(chǎn)。
致謝
作者非常感謝洛陽銅業(yè)有限公司和東北輕合金有限責(zé)任公司的同行專家提供大量的素材和數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
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[3]Michael M Avedesian, Hugh Baker, ASM specialty handbook: magnesium andmagnesium alloys, ASM international Materials Park, OH1999.
[4]Robert W Cahn, Peter Haasen, Edward J Kramer, Materials Science and Technology:a Comprehensive Treatment. Vol. 8. Structure and Properties of NonferrousAlloys, VCH Verlagsgesellschaft mbH, P. O. Box 10 11 61, Weinheim, D-69451,Germany, 1996.
(作者：鄭州輕金屬研究院 肖陽 博士、紀(jì)大偉）