鎂合金板帶材目前成為國內(nèi)外科研機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)研制,、開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)的熱點。對比同為輕質(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,。本文通過對目前鋁板帶應(yīng)用領(lǐng)域,、應(yīng)用特點、應(yīng)用量,、應(yīng)用趨勢的論述和總結(jié),，分析了鎂合金板帶特有應(yīng)用和在航空航天、交通運輸領(lǐng)域?qū)︿X板帶材進行金屬替代應(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)用特點更為接近。
　　2015年,，我國原鋁產(chǎn)量超過了3000萬t,，鋁生產(chǎn)和加工企業(yè)的利潤為540億元(利潤位居有色金屬第一位，比排名第二位金屬銅的利潤高65億元),，利潤同比增長了22%(除金屬銀的利潤同比增長1.6%外,，其它金屬均出現(xiàn)不同程度的下降)。其中,，鋁板帶材的產(chǎn)量達到了千萬噸的級別,，而現(xiàn)代化、專業(yè)化的鋁板帶材生產(chǎn)企業(yè)多達400家,。近年來,，鋁板帶材的產(chǎn)量占原鋁產(chǎn)量的比例一直維持在20%~30%。
　　而在同期,，國內(nèi)原鎂產(chǎn)量約80萬t,，鎂生產(chǎn)和加工企業(yè)的利潤約12億元(總利潤排在鋁、銅、鉛鋅,、鎢鉬,、稀土、銀之后,，銻,、鎳、鈷,、錫之前),，利潤同2014年相比下降約30%。鎂合金板材的產(chǎn)量僅為千t的級別,，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，國內(nèi)還沒有國有大型的專業(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，遠遠低于鋁板帶占原鋁20%~30%的比例,。
　　由以上數(shù)據(jù)可知,，國內(nèi)原鎂、鎂合金板帶(下文簡稱“鎂板”)的產(chǎn)量同原鋁,、鋁及鋁合金板帶箔(下文簡稱“鋁板”)的產(chǎn)量存在著非常大的差距,，這些差距同時也體現(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)備的裝機水平,、利潤水平,、利潤增長率等方面。
　　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,、國家相關(guān)政策等息息相關(guān),。例如：在國家安監(jiān)總局2015版的《危險化學(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,、遇水放出易燃氣體的物質(zhì)和混合物。由于歸類為危險化學(xué)品和易燃固體,，這就給鎂薄板或帶材的生產(chǎn)線設(shè)計,、廠房設(shè)計、加工設(shè)備設(shè)計,、產(chǎn)品及中間制品的生產(chǎn),、存放和運輸?shù)葞�來了一定的困難，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)的進步,、產(chǎn)品質(zhì)量和性價比的不斷提高、以航空航天和交通運輸?shù)雀叨祟I(lǐng)域為代表的材料輕量化的實際需求尤其是“中國制造2025”規(guī)劃的實施,，鎂合金板材尤其是大規(guī)格的鎂合金寬幅中厚板一定會發(fā)揮出其優(yōu)勢,，在即將到來的“十三五”期間實現(xiàn)其特有應(yīng)用和規(guī)�,；�材料替��,。
　　1 航空航天領(lǐng)域
　　1.1 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)域的總用鋁量僅占鋁板總消費量的5%左右,，但由于鋁板的消費量大，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)的熱點產(chǎn)品。
　　在以往,，由于航空航天工業(yè)用材研制開發(fā)的落后,，中國國內(nèi)的飛機制造所用的鋁板多為進口。例如：ARJ21支線客機板材是從美鋁或愛勵鋁業(yè)公司科布倫茨軋制廠進口,。
　　中鋁西南鋁和中鋁東輕公司是國內(nèi)較早進行航空航天領(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)（600219）,、廣西南南鋁業(yè)等公司也開始進入航空航天用鋁板的開發(fā)和生產(chǎn),。國產(chǎn)C919大飛機項目批量使用了中鋁西南鋁的鋁中厚板材(提供鋁材達到千噸級別)，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,，其組織、性能,、表面精度尤其是對外在體現(xiàn)的強度,、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,，可進行熱處理強化。例如,， 7075鋁板,，其強度高(高溫強度和低溫強度優(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度高、抗腐蝕性能強的高應(yīng)力飛機結(jié)構(gòu)件,，如飛機的上,、下翼面壁板，桁條等,。
　　某企業(yè)生產(chǎn)規(guī)格為20×1200×3000mm,、狀態(tài)為T7651的7075航空用預(yù)拉伸厚板的生產(chǎn)工藝流程如下：煤氣爐內(nèi)700~750℃熔煉→705~715℃溫度下以55~60mm/min的速度進行半連續(xù)鑄造→450~460℃溫度下進行41h的電阻爐內(nèi)均勻化處理→圓盤鋸切規(guī)格為300×1280×1200mm的鑄塊→銑床進行每面15mm深度的表面銑削→航空用油清洗鑄錠表面→加熱爐內(nèi)370~410℃溫度下4~8h的加熱→Φ700/Φ1250×2000mm四輥可逆熱軋機在開軋400℃、終軋350℃溫度下軋制29個道次至20.5mm厚度→重型液壓剪剪切長度3800mm→鹽浴爐內(nèi)500℃溫度下70min淬火處理→11輥厚板矯直機矯直→45MN預(yù)拉伸機進行1.5%~2%量的預(yù)拉伸→箱式時效爐內(nèi)雙極人工時效(一級時效115~125℃/5h,，二級時效160~170℃/18h)→鋸切取樣及成品鋸切→檢驗臺尺寸規(guī)格和表面質(zhì)量檢驗→人工墊紙和木箱包裝,。
　　截至2015年，全球航空鋁板生產(chǎn)企業(yè)達30多家,，總生產(chǎn)能力為197萬t,。美國鋁業(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)。
　　據(jù)預(yù)測,，2015~2020年,，世界經(jīng)濟將以每年3%的速度增長。在此期間,，飛機乘客將每年增長2.5%,，全球?qū)⑿略黾s1.5萬架客機，使客機總數(shù)達到3.5架,。中國航空業(yè)的發(fā)展將領(lǐng)先世界,，以每年8.1%的速度發(fā)展，高于拉丁美洲(7.6%)和太平洋（601099）地區(qū)(6.1%),。預(yù)計2015～2020年中國航空客運周轉(zhuǎn)量的年均增長率為7.8%,。中國將在未來10~20年內(nèi)新增5000余架客機和3000架直升機,，成為僅次于美國的全球第二大市場。
　　由于未來中國及世界航空市場將有很大的發(fā)展,，相應(yīng)對鋁板材的需求量前景非常廣闊,。目前全球航空航天鋁合金板用量估計在78萬t，預(yù)測到2020年全球航空用鋁板將達到100萬t,。2015年,，中國國內(nèi)航空航天領(lǐng)域用鋁中厚板約5萬t，如果按15%增長率計算,，到2020年國內(nèi)航空航天鋁板需求量約10萬t,。
　　近年來，鋁鋰合金由于具有密度低,、性能好的特點,，在軍用飛機、民用客機和直升飛機上使用或試用,，主要用于機身框架,、襟翼翼肋，垂直安定面,、整流罩,、進氣道唇口、艙門,、燃油箱等等,。米格-29使用鋁鋰合金用量達3.8t,。C-17運輸機使用鋁鋰合金板材和擠壓型材制造貨艙的地板梁,、襟翼副翼蒙皮等結(jié)構(gòu)，用量為2.8t,。法國幻影戰(zhàn)斗機上也大量使用鋁鋰合金,，其成本低于熱固塑料和金屬基復(fù)合材料。而目前我國鋁鋰合金用材尚處于研究階段,，只有一些大學(xué)和科研機構(gòu)在進行產(chǎn)業(yè)化工業(yè)開發(fā),。
　　圖1所示為空客A380客機主要結(jié)構(gòu)件對選材材質(zhì)的性能要求。目前,，A380主要結(jié)構(gòu)件中61%為鋁材,，22%為復(fù)合材料，10%為鈦材(及鋼材),，3%為金屬和纖維材料經(jīng)層壓制造而成的Glare材料,，2%為涂層等保護材料，2%為其它材料,。

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