世界镁工业技术研究及开发

　　近年来镁工业迅速发展，世界原镁产量达到60万吨/年，预计2007年将达100万吨。同时，镁在工业上的应用快速扩展，从汽车工业、电子工业、高科技产品到铝工业和钢铁工业，仅镁合金铸造件和压铸件的镁消费量就达到21万吨/年~22万吨/年。市场需求驱动世界镁消费量急速上涨，镁的冶炼、加工技术的研究开发就成了世界镁工业可持续发展的动力。
　　一、镁冶炼新技术
　　(1)朱里阿尼镁金属生产新技术该技术由加拿大多伦多大学冶金工程博士道格拉斯.朱里阿尼研究和开发，用白云石生产镁。新技术采用法国普基公司和铝原来的镁生产工艺，这两种工艺都采用硅热真空还原含有镁砂的液态来生产镁金属。新技术通过对传统硅热技术强化，改进镁回收率和硅还原率，降低能耗和原材料的用量，保证液态镁高效冷凝，最终降低投资风险。新技术投入工业化生产之前还需评估∶第一阶段要避免熔化固态镁，可以把新技术用于产能1万吨/年的工业生产规模，采用热动态模型来校验新技术的基本功能；第二阶段为最终指标和效率试验；第三阶段是中间试验厂和新工艺技术的服务年限。(2)南非热法炼镁新技术该工艺简称MTMP工艺，其中间试验厂和研究开发获得成功，准备兴建示范厂并进一步扩大到工业生产中去。这种热法炼镁工艺技术由MINTEK公司和英美Eskom公司共同开发，该技术可在常温下连续生产。MINTEK公司充分利用自身直流电弧炉熔炼技术的优势，煅烧白云石产生镁蒸汽，在冷凝器中形成镁水，常压下放镁水并从炉中除渣，劳动生产率高，生产成本较低。
　　二、镁板双辊连续铸轧工艺(1)澳大利亚CSIRO组织研究开发低成本镁板，双辊连续铸轧工艺开发获得成功，准备投入工业化生产。该工艺采用组织的双辊连续铸轧机生产镁板，并采用已获得专利的镁水运输系统，可以连续或分批铸轧生产镁合金板，生产新型镁合金或传统镁合金。(2)德国蒂森.克虏伯公司成功开发出镁板带铸轧新技术。该技术是一种快速凝固、减少偏析，在线板带处理和短生产线，具有接近净成形的生产方法，产品质量有很大提高，加工成本降低。
　　三、半固态铸造成形技术半固态铸造成形技术就是触变成形技术。所用原料为镁粒，经过熔化和模压，镁合金部件可以在20秒内铸造成形。该技术具有环境友好、安全、劳动条件好，不需要采用SF6C(一种使全球变暖的气体)，不产生有害气体和渣，生产部件接近实际形状，加工部件具有低孔隙性的特点。这一技术允许把许多部件合为一体来设计，具有极严密公差，最小公差可达+-0.0005厘米，镁合金半铸造成形部件具有优异的机械性能和物理性能。半固态铸造成形采用了低频感应加热技术，利用现有的陶瓷加热器频带、先进的给料布料器，把镁粒加热到摄氏280度，这一技术可缩短生产周期10%，还可以用于模加热。热铸口/热滤道技术使金属桨液不仅留在料筒里，而且直接变成部件，从而使半固态铸造成形的产量明显增加，和传统的冷铸口相比，生产周期缩短42%，废料数量在工业生产中下降58%。日本制钢株式会社和Husky公司已经开发出第二代半固态铸造成形机，Husky公司的1000吨触变成形机已用于生产较大的汽车部件。
　　四、镁合金铸造新技术新技术的优势随时面向欧洲和北美的汽车制造业。新铸造技术采用镁永久模铸造工艺技术，可以有效地加工各种高性能的复杂部件。其产品面向出口市场，具有环保优势，可以改善燃料效率，减少CO2的排放量。T--Mag公司和许多供应商澳大利亚CSIRO公司已经开发出镁合金铸造摩托车和汽车新技术，一旦这一新技术实现商业性生产，镁将比钢和铝更具竞争力。新成立的T--Mag公司包括CSIRO公司、Flotek公司(一家铝、镁铸造设备和特种设备制造公司)以及SAGE自动化公司。新公司将从澳大利亚联邦政府19亿美元的工商现行规划中获得资金支持，并利用其保持着良好的关系，并可为通用汽车生产更廉价的镁合金铸造部件。公司的铸造新技术加工的部件已经在全球知名的GIFA展览会上展出，并获得了特定应用的100多个询价。新技术不仅可以用于汽车工业，还可以用于航天工业和国防工业的加工制造。
　　五、汽车用镁合金高压压铸技术高压压铸技术简称HPDC，具有凝固速度高的特点，高压压铸镁合金部件的晶粒结构和机械性能更好，适用于大批量近净成形汽车用铸件的生产，已经被用来生产镁合金仪表盘、阀壳、导向轴、轮毂、变速器外壳、座位底盘，结构和动力系统部件。SPXContech公司已经开发研制出一套高压压铸数学模型系统，能够实现高压压铸部件性能最佳化，还能对铸件残留应力分析，并能将不利的凝固状态所造成的镁合金铸件的扭曲减少到最小。挪威海德鲁镁业公司与挪威科技大学合作，研究开发一种有限元分析法来模拟铸造系统，通过系统控制终端调节不同的工艺参数值，确定高压压铸过程的最佳工艺条件。Lear公司和Meridan公司采用高压压铸技术生产福特汽车公司2005FordGT车型镁合金仪表盘等。Delphi公司和Lunt公司利用有限元分析法，采用高压压铸技术生产高性能AM60B镁合金仪表盘梁，工具成本明显低于一般压铸工具成本。镁合金高压压铸技术已用于镁合金提升门和侧门的加工制造，福特汽车公司和AstonMartin公司共同开发出新型镁合金门内板，采用了高压压铸技术。同时镁合金高压压铸还用于汽车座靠背框架的生产加工、镁合金发动机支架的生产加工。
　　六、镁合金汽车轮毂生产新技术镁合金汽车轮毂生产新技术---拉弗尔直接喷射模铸工艺技术是诺埃尔.拉弗尔发明，其使用的设备、生产方法、加热装置几乎是独一无二的。用该技术生产高质量镁合金铸件、压力范围在低压和中压之间，铸件重量在0.5公斤20公斤之间，冶金质量稳定，无孔隙存在。拉弗尔直接喷射模铸系统由两个单独的压力机组成，分别装有模具和熔体/喷射系统，装备有变速/压力/流量控制和CPU/PIC系统，共用冷却和保护气体系统，是一次喷射成形加工工艺，具有很大的生产灵活性。采用拉弗尔直接喷射模铸系统生产的镁合金汽车轮毂具有高整体性、优异的冶金和机械性能，屈服强度为中等，相对大晶粒度可以提高抗蠕变性能，具有较高的抗冲击强度。和采用标准低压压铸方法生产的A356.2铝合金轮毂相比，镁合金轮毂重量轻27%、原成本低41%、劳动力节省45%，镁合金轮毂铸造总成本比铝合金轮毂铸造总成本低23%。
　　七、镁合金结构件等静压挤压技术德国TNO工业技术公司和GKSS公司研究中心正在从事镁合金结构件生产的等静压挤压技术研究和开发，通过试验证明，采用等静压挤压工艺的挤压速度比采用正向挤压的挤压速度高出5倍~10倍，最高挤压速度可达100毫米/分钟，试验生产的部件有轿车的车体和悬挂件、飞机的内部附件、电车的内部件和自行车的前叉。研究还表明，采用挤压镁合金管在高温下折弯和液压成形，可以生产三维形状的部件。
　　八、镁蓄电池美国IdeaOne公司和美国索纳开发公司合作在镁蓄电池的研究开发方面获得重大突破。IdeaOne已经和以色列BarIlan大学的DronAurbach教授建立合作关系，集中精力开发镁蓄电池的新一代蓄电技术。目前可充电蓄电池系统已注册专利，可以在低能耗条件下反复充电千次，在试验室的试验已证实这种蓄电池可以反复充电超过3000次，每块电池可以产生1.1伏~1.3伏电压，美国能源部检查认定，这种蓄电池安全无毒。镁蓄电池技术是一项重大突破，代表着全球蓄电池工业的第四代产品，用于不间断电源(计算机网络)、发电厂和公用电力设施储存、电动车和便携式动力装置等。