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镁业要闻

走进“镁”世界 | 稀土镁合金的应用场景

发布时间：2023-05-22 作者：综合管理部
稀土元素由于具有独特的核外电子排布，在冶金、材料领域中有独特的作用，具有净化合金溶液、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能，增强合金耐蚀性能等功能。稀土镁合金具有镁合金的固有优点，同时又具有耐热强度高、蠕变性能优良的新特点。稀土镁合金的应用性能优势，主要体现在耐高温和高强度方面，通过加入稀土元素合金化，能显著提高镁合金的强度和耐热温度。随着社会经济发展，在军工领域和民用领域均会有更大拓展。高性能稀土镁合金以其优异的综合性能，正被广泛应用于汽车工业、轨道交通、航空航天、武器装备、3C 产品和生物医用植入材料等领域。

1. 高性能稀土镁合金在军工方面的应用

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在我国，高性能的稀土镁合金以前主要应用于航空航天、导弹等军工领域，近年来，镁合金及镁基复合材料已逐步在武器和弹药上得到成功应用，发展十分迅速。国外镁合金在武器上应用的典型实例：

(1) 美军正在研制的 21 世纪士兵武器——理想的单兵综合作战系统， 计划用镁合金做壳体等构件，使质量从 8.17 kg 降到 6.37 kg；

(2) 美军正在研制的先进水平水陆两栖突击车，采用镁合金做壳体，并采用了先进的镁合金表面防护技术，经试验证明，表面性能良好；

(3) 国外已将镁合金用于次口径脱壳弹软壳，穿甲弹弹托；

(4) 法国 MK50 式反坦克枪榴弹部分零件应用了镁合金材料，其全弹质量仅为800g；

(5) 美国制造的 Racegan扳机等零件采用镁合金，重量减轻 45%，击发时间减少66 % 。

2.高性能稀土镁合金在民品上的应用

民品应用开发方面，在交通工具上广泛使用镁合金一直是材料科学家们努力的方向。而稀土镁合金的应用使产品的开发范围大大拓宽。

汽车工业需要努力改善有效载荷和提高燃油效益，它的一些结构件都要求有较高的耐热性能，可在汽车发动机箱体、变速箱壳、舵杆件、气缸盖、支撑柱等部件中得到使用。开发耐高温镁合金越来越受到人们的重视。在石油化工中，由于镁对燃料、矿物油和碱等具有很高的化学稳定性，故所开发的阻燃耐蚀稀土镁合金可用来制造、贮存和运送这类液体的导管、箱体和贮罐。

3.稀土镁合金在汽车工业中的应用

镁合金的应用领域十分广泛，但以前镁合金的应用远不及其他金属材料那样受到重视。然而目前各国都已制订了镁的开发计划，如镁已是美国汽车研究委员会 (USCAR) 汽车材料组关注的重点，德国展开了代号为 MADICA 的联合攻关项目。我国的“十五”计划已将镁列为新材料重点开发项目，并已取得一定的成果，如重庆镁业和山西镁产业基地已初具规模，长安 ( 汽车 ) 公司已实现单车使用镁合金 8.5kg，装车 5 万辆。东风科技制动系统公司和力劲集团已分别建成年产 630 吨和 3000 吨的镁合金压铸生产线。随稀土镁合金技术的进步和制造成本的降低，镁合金在汽车上的应用将会达到 100~150kg，由此造成的汽车减重可达 10%~15%，油耗可减少6%~10%，CO2 排放量减少约 5g/km。

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4.稀土镁合金在轨道交通中的应用

近年来，轨道交通获得长足发展，通过机车的轻量化以实现机车的高速、重载、降耗成为轨道交通研发的热点问题之一。稀土镁合金材料在机车的轻量化方面正发挥着越来越重要的作用。现阶段还不能用镁合金来制造机车的重要承载构件，只能用镁合金制造非承载构件和车辆内部承载要求不高的零部件。德国西门子公司的 ICE 高速列车和法国 TGV 高速列车已经开始开发应用稀土镁合金零部件，如座椅、框架等。日本新干线 N700系列高速列车座椅骨架已经采用稀土镁合金，包括座椅扶手、底座、背靠等，实现了整车减重，提升了动车组的动力性能，减少了能耗。我国也在大力推进稀土镁合金在轨道交通中的应用。目前，稀土镁合金主要用于空调通风口格栅、车窗防护栏杆、座椅安装型材和地板布安装型材、卧铺框架、行李架边框、内部仪表盘框架等零部件。

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5.稀土镁合金在 3C 产品中的应用

3C产品的轻、薄、短、小化趋势，使得稀土镁合金的应用得到推崇。传统的3C产品外壳大都采用塑料材料（如 PC、ABS、PC/ABS 等），质量虽轻但防电磁波干扰能力不如金属材质，需做后处理，镁合金所独具的轻巧、美观、电磁屏蔽性能、良好的散热性、良好的耐腐蚀性、优异的比强度和比刚度、良好的手感等优良特性使其在 3C产品领域的应用快速崛起。目前，IBM、戴尔、苹果、东芝、松下和索尼等公司生产的笔记本电脑、手机、照相机、摄像机等的外壳广泛使用稀土压铸镁合金，提高了外壳的强度和刚度，减少了电磁波对人体的辐射。
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稀土元素的加入对提高合金的抗氧化和抗蠕变性能等起到了主要作用，为进一步开发高质量镁合金注入了新的活力。不断改进完善现有的稀土镁合金，开发成本低、性能好的新型稀土镁合金，对镁合金材料和稀土材料两大领域的发展都将具有极大的推动作用。
来源：网络整理


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