當(dāng)前，鎂合金板帶材已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)研制、開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)的熱點(diǎn)。但對(duì)比同為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料且力學(xué)性能相近的鋁板帶材，鎂合金板帶材目前的生產(chǎn)應(yīng)用同其還存在著非常大的差距。洛陽(yáng)有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院韓晨教授通過(guò)對(duì)目前鋁板帶應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用量、應(yīng)用趨勢(shì)的論述和總結(jié)，分析了鎂合金板帶材的特有應(yīng)用和在航空航天、交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)︿X板帶材進(jìn)行金屬替代應(yīng)用的前景。

    鎂、鋁、鈦及其合金同為力學(xué)性能優(yōu)良的輕金屬或輕合金結(jié)構(gòu)材料，這其中，鎂和鋁的金屬特性和應(yīng)用特點(diǎn)更為接近。

    2015年，我國(guó)原鋁產(chǎn)量超過(guò)了3000萬(wàn)噸，鋁生產(chǎn)和加工企業(yè)的利潤(rùn)為540億元，利潤(rùn)同比增長(zhǎng)了22%。其中，鋁板帶材的產(chǎn)量達(dá)到了千萬(wàn)噸的級(jí)別，而現(xiàn)代化、專業(yè)化的鋁板帶材生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)400家。近年來(lái)，鋁板帶材的產(chǎn)量占原鋁產(chǎn)量的比例一直維持在20%~30%。

    在同期，國(guó)內(nèi)原鎂產(chǎn)量約80萬(wàn)噸，鎂生產(chǎn)和加工企業(yè)的利潤(rùn)約12億元，利潤(rùn)同2014年相比下降約30%。鎂合金板材的產(chǎn)量?jī)H為千噸的級(jí)別，而現(xiàn)代化、專業(yè)化的鎂合金板材生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)量非常少，多為鈦、鋁板帶加工企業(yè)輔助性進(jìn)行生產(chǎn)或帶料加工，有的鎂合金板帶企業(yè)還停留在產(chǎn)業(yè)化開發(fā)或工業(yè)化試生產(chǎn)階段，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有國(guó)有大型的專業(yè)化鎂合金板帶生產(chǎn)企業(yè)。鎂合金板帶材的產(chǎn)量占原鎂產(chǎn)量的比例不到1%，前些年甚至低至0.1%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋁板帶占原鋁20%~30%的比例。

    由以上數(shù)據(jù)可知，國(guó)內(nèi)原鎂、鎂合金板帶（下文簡(jiǎn)稱“鎂板”）的產(chǎn)量同原鋁、鋁及鋁合金板帶箔（下文簡(jiǎn)稱“鋁板”）的產(chǎn)量存在著非常大的差距，這些差距同時(shí)也體現(xiàn)在合金品種、產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量、生產(chǎn)企業(yè)的狀況、生產(chǎn)集中度、專業(yè)化生產(chǎn)程度和加工設(shè)備的裝機(jī)水平、利潤(rùn)水平、利潤(rùn)增長(zhǎng)率等方面。

    以上差距的存在，除金屬自身性質(zhì)和加工性能原因外，還與產(chǎn)品的推廣應(yīng)用程度、用戶使用習(xí)慣、國(guó)家相關(guān)政策等息息相關(guān)。例如：在國(guó)家安監(jiān)總局2015版的《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》中，將含鎂＞50%的鎂合金（片狀、帶狀或條狀）包含在內(nèi)，并將其歸為“易燃固體、遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)和混合物。由于歸類為危險(xiǎn)化學(xué)品和易燃固體，這就給鎂薄板或帶材的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、廠房設(shè)計(jì)、加工設(shè)備設(shè)計(jì)、產(chǎn)品及中間制品的生產(chǎn)、存放和運(yùn)輸?shù)葞?lái)了一定的困難，提高了鎂薄板或帶材的生產(chǎn)成本，加大了其市場(chǎng)推廣應(yīng)用難度。

    但是，可以預(yù)見的是，隨著生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品質(zhì)量和性價(jià)比的不斷提高、以航空航天和交通運(yùn)輸?shù)雀叨祟I(lǐng)域?yàn)榇淼牟牧陷p量化的實(shí)際需求，尤其是“中國(guó)制造2025”規(guī)劃的實(shí)施，鎂合金板材以及大規(guī)格的鎂合金寬幅中厚板一定會(huì)發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)，在即將到來(lái)的“十三五”期間，實(shí)現(xiàn)其特有應(yīng)用和規(guī)模化材料替代。

    鋁板的生產(chǎn)和應(yīng)用情況

    目前，在世界范圍內(nèi)，航空航天領(lǐng)域的總用鋁量?jī)H占鋁板總消費(fèi)量的5%左右，但由于鋁板的消費(fèi)量大，而且航空航天領(lǐng)域所使用的鋁板技術(shù)含量高、利潤(rùn)附加值高，因而成為世界范圍內(nèi)各鋁板企業(yè)開發(fā)和生產(chǎn)的熱點(diǎn)產(chǎn)品。

    中鋁西南鋁和中鋁東輕公司是國(guó)內(nèi)較早進(jìn)行航空航天領(lǐng)域用鋁板開發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。目前，山東南山鋁業(yè)、廣西南南鋁業(yè)等公司也開始進(jìn)入航空航天用鋁板的開發(fā)和生產(chǎn)。國(guó)產(chǎn)C919大飛機(jī)項(xiàng)目批量使用了中鋁西南鋁的鋁中厚板材（提供鋁材達(dá)到千噸級(jí)別），產(chǎn)品種類主要為7系鋁合金（7系鋁合金添加的合金元素以鋅為主，同時(shí)含有少量的鎂、銅等金屬）。

    航空航天領(lǐng)域?qū)︿X板的要求不僅體現(xiàn)在高冶金質(zhì)量、高性能的技術(shù)指標(biāo)以及規(guī)格多、尺寸復(fù)雜等特點(diǎn)，其組織、性能、表面精度尤其是對(duì)外在體現(xiàn)的強(qiáng)度、塑性、耐腐蝕性和抗疲勞度的要求也極其嚴(yán)格。7005和7075是航空航天領(lǐng)域用7系鋁合金中檔次最高的產(chǎn)品，可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。例如，7075鋁板，其強(qiáng)度高（高溫強(qiáng)度和低溫強(qiáng)度優(yōu)于其他鋁合金），固溶處理后其塑性較好，因而具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。7075鋁板主要用于制造強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)的上、下翼面壁板，桁條等。

    截至2015年，全球航空鋁板生產(chǎn)企業(yè)達(dá)30多家，總生產(chǎn)能力為197萬(wàn)噸。美國(guó)鋁業(yè)公司的航空航天鋁材供應(yīng)量占全球總供應(yīng)量的35％以上，Davenport軋制廠是北美唯一的能為民用及軍用飛機(jī)提供鋁合金厚板的廠家，也是世界上最大的航空航天、艦船等用鋁板材的生產(chǎn)企業(yè)。

    目前全球航空航天鋁合金板用量估計(jì)在78萬(wàn)噸，預(yù)測(cè)到2020年全球航空用鋁板將達(dá)到100萬(wàn)噸。2015年，中國(guó)國(guó)內(nèi)航空航天領(lǐng)域用鋁中厚板約5萬(wàn)噸，如果按15%增長(zhǎng)率計(jì)算，到2020年國(guó)內(nèi)航空航天鋁板需求量約10萬(wàn)噸。

    航空航天鎂板生產(chǎn)應(yīng)用和替代

    2015年，國(guó)內(nèi)鎂板生產(chǎn)線總產(chǎn)能超過(guò)了1.5萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量約3000~5000噸，而以熱軋開坯軋制方式生產(chǎn)的鎂板約600噸。在600噸軋制產(chǎn)品板材中，應(yīng)用在航空航天的中厚鎂板（厚度大于4~6mm）產(chǎn)品占到了70%以上。

    目前，鎂板尤其是寬幅中厚板在航空航天的具體應(yīng)用為：6~100mm厚度的鎂板主要用于制造衛(wèi)星和登月飛船底座、導(dǎo)彈和火箭的儀表艙壁板、導(dǎo)彈和飛機(jī)的尾翼、戰(zhàn)斗機(jī)副油箱及襯板以及其它結(jié)構(gòu)零部件；3~6mm厚度的中板可用于生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器、箱體等部件的外殼或箱蓋，以及支架、門殼體、助推系統(tǒng)等飛機(jī)機(jī)身零部件。

    值得一提的是，航空航天用鎂板尤其是寬幅中厚鎂板不僅其技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)附加值高，而且由于其只能用熱軋開坯方式進(jìn)行生產(chǎn)（來(lái)保證其良好的組織和力學(xué)性能），而熱軋開坯方式生產(chǎn)鎂板為傳統(tǒng)的、技術(shù)成熟可靠的生產(chǎn)工藝。這也從工藝設(shè)備上規(guī)避了目前如鑄軋、帶式法等不成熟工藝技術(shù)生產(chǎn)鎂板帶的難題。

    中鋁洛銅鋁鎂板帶分廠在超過(guò)1萬(wàn)噸的鎂板總產(chǎn)量中，也是以航空航天用中厚鎂板為主。而聞喜銀光、華陵鎂業(yè)、西部鈦業(yè)、寶雞鈦業(yè)等公司也利用寬厚板熱軋機(jī)生產(chǎn)了一定量的航空航天用寬幅中厚鎂板。

    某企業(yè)航空航天用鎂中厚板的成熟工藝技術(shù)流程如下：加熱→熱軋（少量產(chǎn)品需二次熱軋）→矯直→成品退火（部分產(chǎn)品選用）→成品鋸切→成品檢驗(yàn)→涂油包裝。以上鎂中厚板流程相對(duì)鎂薄板生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)參數(shù)易固化、流程短、設(shè)備可靠。

    中色科技股份有限公司（原洛陽(yáng)有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院）設(shè)計(jì)的某項(xiàng)目航空航天用鎂寬幅中厚板的工序流程及參數(shù)見表。

    目前，國(guó)內(nèi)熱溫軋鎂板應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域每年不足500噸，如果按照國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度約7%考慮，至2020年僅為1000噸的級(jí)別，該預(yù)測(cè)增長(zhǎng)率下的需求量明顯不足。因而，在提高預(yù)測(cè)增長(zhǎng)率的同時(shí)，也必須考慮對(duì)應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域鋁板（及少量鈦板）的金屬代替。

    2015年，國(guó)內(nèi)航空航天用鋁中厚板約5萬(wàn)噸/年，按10%的金屬替代率，該領(lǐng)域?qū)︽V板的需求量可達(dá)5000噸/年，航空航天一個(gè)領(lǐng)域?qū)︽V板的需求量已經(jīng)超過(guò)2015年所有工藝技術(shù)（含熱軋、溫軋、冷軋、擠壓、直接鑄造、壓鑄、鑄軋、金屬?gòu)?fù)合等）所生產(chǎn)的鎂板量。再過(guò)5年，即至2020年，航空航天用鎂的預(yù)測(cè)需求量將達(dá)到1萬(wàn)噸/年。另外，如果按金屬常規(guī)預(yù)測(cè)替代率即30%考慮，2020年航空航天這一個(gè)領(lǐng)域的鎂板需求量即達(dá)到3萬(wàn)噸/年，這對(duì)于金屬鎂行業(yè)的發(fā)展、國(guó)內(nèi)鎂合金板材的生產(chǎn)和應(yīng)用都將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)和促進(jìn)作用。

    同時(shí)，應(yīng)針對(duì)材料自身和加工使用特性，在航空航天領(lǐng)域開發(fā)和規(guī)?；褂面V-鋁軋制復(fù)合板（包括內(nèi)部鎂合金、外部為鋁的復(fù)合鑄造形成鑄錠直接進(jìn)行熱軋的板材）、鎂-鈦軋制復(fù)合板，以及推動(dòng)航空航天領(lǐng)域?qū)Ｓ面V鋰合金板的試驗(yàn)化開發(fā)和應(yīng)用?！?/div>