鎂及鎂合金的重要性越來越受到全球的廣泛關注。近年來，中國寶武集團、中鋁集團、青海鹽湖等國家特大型領軍企業(yè)積極布局參與和助力中國鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已成為我國鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。而重慶大學國家鎂合金材料工程技術研究中心積極與這些大型企業(yè)合作，參與國家級重大項目研發(fā)，成為鎂合金發(fā)展的重要研發(fā)基地。重慶大學主辦的鎂合金國際期刊《Journal of magnesium and alloys》2019年影響因子為7.115，在全球同類刊物中排名第二，展現(xiàn)出我國在材料領域重要的國際影響力。
與此同時，世界各國高度重視鎂及鎂合金標準的修訂和出版，鎂行業(yè)參與ISO國際標準、國家標準的制修訂非常活躍。全球鎂及鎂合金研究者的人數(shù)大幅度增長，一批高水平論文已出現(xiàn)在《自然》《科學》等頂級刊物中，我國在鎂基材料領域的多個研究方向已經(jīng)處于世界前沿。
為了更多地了解我國鎂工業(yè)的發(fā)展方向和研究成果，5月中旬，記者采訪了全國人大代表、中國工程院院士、重慶市科協(xié)主席、重慶大學教授、中國有色金屬報社顧問潘復生，他向記者介紹了鎂及鎂合金材料當前的發(fā)展現(xiàn)狀、應用潛力與市場前景，從他的談話中，不由讓人對鎂基材料的發(fā)展?jié)摿Τ錆M期望。
鎂合金技術研發(fā)碩果累累
重慶大學國家鎂合金研究工程技術中心是我國最早的鎂合金研究院所，初期就承載著我國鎂合金材料技術研發(fā)重大項目的開發(fā)和推廣，當前，已經(jīng)成為鎂合金研發(fā)的重要基地。潘復生介紹說，在鎂合金結構材料開發(fā)方面，重慶大學發(fā)展了“鎂合金固溶強化增塑”合金設計理論，已成為解決鎂合金強度和塑性平衡優(yōu)化的一條新途徑?；?ldquo;鎂合金固溶強化增塑”理論的發(fā)展和應用，重慶大學開發(fā)了一批高性能鎂合金，10多個牌號已進入國際標準牌號或國家標準牌號，其中，高強鑄造鎂合金的抗拉強度超過350MPa，延伸率超過10%；低成本低無稀土高塑性鎂合金的抗拉強度達到425MPa，延伸率達到了11%；含Mn低成本鎂合金的塑性達到52%，含Li鎂合金的塑性達到56%。
另外，采用常規(guī)裝備和工藝，重慶大學、北京工業(yè)大學共同開發(fā)的一批超高強鎂合金，塑性達到10%左右，強度超過550MPa。還采用特種加工技術，與中南大學等共同開發(fā)出高強變形鎂合金，抗拉強度超過710MPa，屈服強度達到650MPa以上。
基于Ti增強鎂基復合材料金屬增強特性，重慶大學提出了“顆粒強化增塑”復合強韌化新原理，初步開發(fā)的AZ91-5Ti復合材料的抗拉強度、屈服強度和斷后伸長率和AZ91相比，均實現(xiàn)了大幅度同步增長。
材料的研發(fā)促進了鎂合金制備加工技術的提升。潘復生說，以導彈殼體、大型汽車輪轂和坦克負重輪等輪盤件為對象，發(fā)展了高強韌鎂合金累積大比率鍛造技術和半開放式鍛造技術，實現(xiàn)鎂合金大型鍛件成形與性能的統(tǒng)一，突破大型鍛件強韌化性能與尺寸精度協(xié)同調(diào)控技術瓶頸。目前，國內(nèi)一批新型制備加工技術體現(xiàn)了重要的應用前景，例如，熔體自純化技術、電磁輔助的凝固技術、低溫擠壓技術、在線扭轉(zhuǎn)擠壓技術、襯板軋制技術、復合軋制技術、旋鍛技術等。
潘復生向記者介紹了近期國內(nèi)科研院所的重大研究成果，及鎂合金重大推進項目。他列舉了多項新技術新工藝：重慶大學等發(fā)展的新型鎂合金非對稱加工技術（非對稱擠壓和鍛擠一體化等）的理論和工藝均有重要進展；上海交通大學等開發(fā)的鎂合金復合鍛造工藝等有了新的突破；東北大學、重慶大學等開發(fā)的鎂合金帶卷擠壓和軋制開始向產(chǎn)業(yè)化推進；北京科技大學、中科院金屬研究所等發(fā)展的殘余應力定向消除技術在厚板產(chǎn)品殘余應力的消減上效果顯著；西安交通大學等在高純鎂的制備上已形成一批技術成果；上海交通大學等基于Ce元素改性拓寬了鎂-鋁系合金鍛造熱加工圖安全峰值區(qū)對應加工參數(shù)，提出了不同鍛造溫度和應變速率下的失穩(wěn)判據(jù)，為實現(xiàn)高強鎂-鋁系合金大變形量鍛造提供了依據(jù)。
拓展鎂基結構材料應用空間
潘復生說，在鎂合金結構材料方面，原有應用領域的增加和新的應用領域拓展，有望使鎂合金結構材料的產(chǎn)量翻倍，幾年內(nèi)突破百萬噸級可能成為現(xiàn)實。他說，重慶大學與寶武集團、中鋁集團的合作正在積極推動之中。汽車特別是新能源汽車對輕量化需求越來越迫切，儀表盤、中控支架、電池箱等鎂合金零部件的應用量有望大幅度增加。在建筑領域的應用，特別是建筑模板和可移動建筑有可能成為鎂合金結構材料一個快速增加的新型增長點。潘復生說，就建筑模板而言，一旦技術完全突破，鎂合金模板的年應用量就可能超過百萬噸，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會對此極為關注，正在積極推動。鎂合金結構材料的功能化特點有望推動鎂合金結構材料在信息產(chǎn)業(yè)、軍工、航空航天、石油化工等領域?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模的應用，特別是可溶性鎂合金在石油天然氣領域有很大的應用市場。鎂基復合材料作為金屬基復合材料的新領域，其開發(fā)應用對全球金屬基復合材料產(chǎn)業(yè)都可能產(chǎn)生重要影響。
突破鎂基功能材料技術創(chuàng)新
潘復生說，在鎂基功能材料領域，鎂基生物材料和鎂基儲能材料前景廣闊。鎂合金生物材料正在向應用領域推進，生物相容性好、可降解等特點對新一代生物材料的開發(fā)應用提供了一條新途徑，應用市場有望達千億元以上。重慶大學和四川大學及相關公司和應用單位合作，正積極推進產(chǎn)業(yè)應用。鎂基儲氫材料、鎂電池等作為新一代儲能材料已開始受到國內(nèi)外的廣泛關注，一旦成功有可能實現(xiàn)儲能領域的顛覆性革命。鎂基儲氫材料在金屬儲氫材料中具有體積儲氫密度大、工作壓力低、安全性好等優(yōu)點，對解決氫能工業(yè)特別是氫能汽車的儲運瓶頸有望提供新途徑；鎂電池具有資源豐富、能量密度高、安全性好等特點，對提升二次電池的安全性、降低二次電池的成本、緩解二次電池的污染都有重要作用，一旦技術突破，鎂基儲能材料的市場容量可達萬億元以上。在鎂基儲氫材料和鎂電池領域，重慶大學已建成了一支30多人的研究團隊，已形成一批原創(chuàng)性技術。