新聞動(dòng)態(tài)
來源：中國工程科學(xué)，2020年 第22卷 第5期
作者：李芳，管仁國，鐵鏑，劉楚明，樂啟熾，宋江鳳，曾小勤，蔣斌
摘要：本文在梳理我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了其發(fā)展面臨的國內(nèi)外主要問題，展望了我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)在高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料、高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料、高強(qiáng)高導(dǎo)電鎂合金材料、超高強(qiáng)鎂合金材料等11個(gè)方面的未來市場(chǎng)需求前景。面向2030年和2035年的階段性發(fā)展規(guī)劃，本文從提高自主創(chuàng)新能力、優(yōu)化資源配置、加強(qiáng)企業(yè)合作力度、構(gòu)建完善的鎂合金材料整體研究體系、完善平臺(tái)建設(shè)等方面提出了促進(jìn)我國先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)戰(zhàn)略。最后，從注重研究體系的構(gòu)建、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局、構(gòu)建高質(zhì)高效產(chǎn)業(yè)、完善配套政策體系、構(gòu)建精尖人才體系等方面提出了對(duì)策建議，以期滿足國民經(jīng)濟(jì)、國家重大工程和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)先進(jìn)鎂合金材料的需求。
關(guān)鍵詞：金屬材料產(chǎn)業(yè)；鎂合金；稀土鎂合金材料；低能耗；高效率；2035
一、前言
基礎(chǔ)材料領(lǐng)域的高速發(fā)展給世界各國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化體系等各方面帶來了重大變化。作為先進(jìn)基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要門類，我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)自響應(yīng)落實(shí)“十三五”系列戰(zhàn)略措施以來，自主研發(fā)了10余種鎂合金材料并成功應(yīng)用于航空、航天、國防軍工、汽車等領(lǐng)域，大幅降低了鎂合金產(chǎn)品的成本，提升了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。我國鎂資源豐富，受汽車節(jié)能減排及輕量化等需求刺激，有望促進(jìn)鎂合金材料消費(fèi)市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
緊跟全球綠色節(jié)能發(fā)展趨勢(shì)，我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)整體正朝低能耗、高效率、高質(zhì)量方向發(fā)展，不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造。我國鎂合金材料相關(guān)工藝技術(shù)研究起步晚于歐美發(fā)達(dá)國家，雖然在部分鎂合金材料領(lǐng)域突破了一批核心關(guān)鍵技術(shù)，但在研發(fā)效率、生產(chǎn)質(zhì)量、市場(chǎng)拓展、環(huán)境保護(hù)等方面仍存在較大差距。未來，我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)需以國家戰(zhàn)略需求為基準(zhǔn)，緊跟國際研究熱點(diǎn)，在不斷提升行業(yè)整體水平的同時(shí)，加強(qiáng)先進(jìn)鎂合金材料的研發(fā)力度，著力提高自主創(chuàng)新能力。通過優(yōu)化組織實(shí)施方式，助力國家重大工程急需的先進(jìn)鎂合金材料“產(chǎn)學(xué)研”體系通道暢通，促進(jìn)相關(guān)科研成果轉(zhuǎn)化并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)我國從材料大國向材料強(qiáng)國的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，滿足國民經(jīng)濟(jì)、國家重大工程和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)先進(jìn)鎂合金材料的需求。
二、我國先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題
（一）發(fā)展現(xiàn)狀
1.鎂合金材料產(chǎn)業(yè)升級(jí)趨勢(shì)明顯
“十三五”以來，我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)實(shí)施自主創(chuàng)新戰(zhàn)略，通過“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合，緊緊依靠科技進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新來提高材料質(zhì)量的均一性，有效提高了中高端材料產(chǎn)業(yè)有效供給能力和水平。新常態(tài)下，我國逐步改變高投入、高消耗、高污染、高排放的傳統(tǒng)模式，向低投入、低消耗、高產(chǎn)出、低污染的發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，短流程、低成本、低能耗的新工藝和新方法不斷涌現(xiàn)。
2.原鎂產(chǎn)能與市場(chǎng)消費(fèi)情況
近年來，我國鎂產(chǎn)業(yè)運(yùn)行總體平穩(wěn)，產(chǎn)量、出口量持續(xù)增長(zhǎng)。目前全球原鎂產(chǎn)量主要來自于中國，根據(jù)中國有色金屬工業(yè)學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2019年，我國原鎂產(chǎn)量為9.69×105t，同比增長(zhǎng)12.2%；在價(jià)格方面，受供給增加影響，原鎂均價(jià)為15949元/t，同比下跌3.3%，鎂冶煉企業(yè)實(shí)際盈利水平同比小幅下降；在資源消費(fèi)及市場(chǎng)方面，我國鎂資源的消費(fèi)量為4.85×105t，同比增長(zhǎng)8.6%，增幅同比提升1.6個(gè)百分點(diǎn)，但國外對(duì)鎂資源需求回升，我國2019年全年累計(jì)出口各類鎂產(chǎn)品約4.52×105t，同比增長(zhǎng)10.2%，出口量占我國鎂產(chǎn)量的46.6%。
3.鎂合金材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)進(jìn)展
近年來，針對(duì)國際上鎂合金材料存在力學(xué)性能較差的弱點(diǎn)，我國積極開展了先進(jìn)鎂合金材料的研制工作，在稀土鎂合金、大尺寸鑄棒、大型復(fù)雜件的工程技術(shù)方面取得重要突破，研制的部分高強(qiáng)鎂合金大尺寸復(fù)雜鑄件、高強(qiáng)耐熱鎂合金大規(guī)格擠壓型材/鍛件等達(dá)到世界先進(jìn)水平。具體來看，2019年，南京云海特種金屬股份有限公司在技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)整合方面取得重大進(jìn)展，生產(chǎn)的鍛造鎂合金輪轂在汽車主機(jī)企業(yè)得到應(yīng)用。上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心開發(fā)了新型高性能輕質(zhì)鎂稀土合金材料，成功應(yīng)用于直升機(jī)關(guān)鍵復(fù)雜承力部件，輕量化效果顯著，并已實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定制造，填補(bǔ)了我國新一代直升機(jī)用高強(qiáng)耐熱鎂合金材料空白。重慶大學(xué)國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心研制出AT、AE、VW系列等40多種新型鎂合金，其中有16種合金成為國家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，十幾種合金得到工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣。東北大學(xué)開發(fā)了大規(guī)格鎂合金扁鑄錠生產(chǎn)技術(shù)，目前能夠生產(chǎn)最大截面為1450mm×400mm的鎂合金大扁錠；開發(fā)了鎂合金寬幅板帶卷軋制成套技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。中南大學(xué)和長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所等單位開發(fā)出高強(qiáng)高韌稀土鎂合金、高性能壓鑄鎂合金和稀土鎂合金批量生產(chǎn)技術(shù)，成功應(yīng)用于航空、航天、國防軍工、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，大幅降低了稀土鎂合金產(chǎn)品的成本，提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。
（二）存在的主要問題
1.產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步晚、底子薄，關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口依賴度高，受制于人現(xiàn)象突出
我國高性能鎂合金材料產(chǎn)業(yè)起步晚、底子薄，在應(yīng)用上整體仍處于產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的中低端。同時(shí)，相關(guān)戰(zhàn)略政策的執(zhí)行率較低，關(guān)鍵工藝技術(shù)與國外差距較大，高端設(shè)備大多依靠進(jìn)口。研發(fā)所需的技術(shù)和設(shè)備常受國外出口限制，使得鎂合金材料的研發(fā)面臨困難，尤其是許多高端核心材料的研發(fā)舉步維艱、性能提升緩慢、產(chǎn)能也嚴(yán)重不足。另外，相關(guān)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)的智能化水平較低，標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)、計(jì)量和管理等支撐體系缺失，產(chǎn)品性能穩(wěn)定性、質(zhì)量一致性需要進(jìn)一步提高。
2.科研體系尚未健全，研發(fā)投入不足，人才隊(duì)伍建設(shè)有待提高
目前，健全的科研體系欠缺，以企業(yè)為主導(dǎo)的研發(fā)機(jī)制仍需要進(jìn)一步完善，“產(chǎn)學(xué)研用”合作不緊密，結(jié)合仍存在壁壘。相關(guān)科研單位的研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)少，人才隊(duì)伍建設(shè)不完善，缺乏激勵(lì)政策和研發(fā)平臺(tái)，科技人員創(chuàng)新動(dòng)力不足。另外，對(duì)新技術(shù)投資風(fēng)險(xiǎn)的保障政策缺失，科研單位的新技術(shù)很難在企業(yè)中獲得推廣應(yīng)用。
3.鎂合金材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩、市場(chǎng)供求失衡等深層次矛盾與問題逐步顯現(xiàn)
受國際國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)變化特別是全球新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，金屬材料市場(chǎng)需求低迷，鎂合金材料產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期積累的結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩、市場(chǎng)供求失衡等深層次矛盾和問題逐步顯現(xiàn)。目前我國鎂產(chǎn)業(yè)運(yùn)行總體平穩(wěn)，產(chǎn)量、出口量持續(xù)增長(zhǎng)，但在冶煉環(huán)保水平、深加工產(chǎn)品應(yīng)用等方面存在短板，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的任務(wù)依然艱巨。另外，我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能規(guī)模龐大，對(duì)資源、環(huán)境等影響深遠(yuǎn)，在節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保的短流程制備加工技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用方面仍任重道遠(yuǎn)。
三、我國先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求前景分析
(一)高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料
相較于普通鎂合金材料，高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料在添加稀土后，具有強(qiáng)度高、韌性好、耐熱耐蝕等顯著優(yōu)勢(shì)，解決了制約鎂合金材料廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題，是推進(jìn)我國航空、航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域輕量化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。我國鎂、稀土資源豐富，合金成型及加工技術(shù)成熟，市場(chǎng)應(yīng)用空間大，稀土鎂合金輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)體系完整，可實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自銷。
高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料未來的市場(chǎng)需求主要集中在：①高性能鎂稀土母合金、稀土鎂合金短流程低成本制備技術(shù)開發(fā)及推廣應(yīng)用；②面向應(yīng)用的新型高性能稀土鎂合金材料開發(fā)；③先進(jìn)加工成型技術(shù)及配套裝備研發(fā)；④完善稀土綠色冶煉分離技術(shù)，加快推廣應(yīng)用；⑤面向材料生命周期的系統(tǒng)研究，建立“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同發(fā)展平臺(tái)；⑥加快高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用速度，在未來3~5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化，逐漸擴(kuò)大市場(chǎng)規(guī)模，到2035年將替代普通鎂合金材料的比例達(dá)到30%。
(二)高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料
隨著航空、航天、新一代武器裝備、高速列車以及新能源汽車等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，高功率密度電磁器件的數(shù)量及排布密度不斷增加，而運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量必須即時(shí)導(dǎo)出，否則溫度過高將嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，大大縮短各類器材的使用壽命，因此如何在輕量化背景下，快速有效導(dǎo)出器件生熱是亟需解決的重要問題。
高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料及其制品生產(chǎn)成套技術(shù)是支撐飛機(jī)、高速列車、汽車以及電腦等散熱組件發(fā)展的先進(jìn)基礎(chǔ)材料及關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)上述裝備輕量化、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命具有重要作用，到2035年，將替代同類普通高導(dǎo)熱合金材料使用量超過30%。傳統(tǒng)的高導(dǎo)熱金屬如Ag、Cu，由于密度太大（分別約為10.5g/cm3、8.9g/cm3）、價(jià)格高，難以滿足實(shí)際應(yīng)用要求。鎂合金材料具有低密度的優(yōu)勢(shì)，是滿足應(yīng)用需求的潛在材料體系之一，但常用鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)與鋁合金相比還有明顯差距，因此，導(dǎo)熱系數(shù)>125W/(m·K)的高強(qiáng)高導(dǎo)熱鎂合金材料及其制品的制備加工技術(shù)是該領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。
(三)高強(qiáng)高導(dǎo)電鎂合金材料
手機(jī)、全球定位系統(tǒng)（GPS）/北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等會(huì)因高頻電磁波干擾產(chǎn)生噪聲影響通信品質(zhì)，普通筆記本電腦運(yùn)行時(shí)容易受電磁信號(hào)外泄影響導(dǎo)致信息或數(shù)據(jù)泄漏。另外，人體如果長(zhǎng)期暴露于強(qiáng)力電磁場(chǎng)下或者腦部長(zhǎng)期近距離接觸電磁源，則可能容易誘發(fā)癌癥病變。因此，電磁屏蔽既能防止電子設(shè)備發(fā)射的電磁波對(duì)其他設(shè)備及人體產(chǎn)生影響，同時(shí)也能保護(hù)該電子設(shè)備不受其他設(shè)備的干擾。優(yōu)良的電磁屏蔽效果是信息家電發(fā)展必備且勢(shì)在必行的選擇。電磁屏蔽效果主要取決于電磁儀器設(shè)備外殼材料的導(dǎo)電性能情況，導(dǎo)電性能越好，對(duì)應(yīng)的電磁屏蔽效果越優(yōu)。
傳統(tǒng)的高導(dǎo)電金屬如Ag、Cu，由于密度太大且價(jià)格高，難以滿足信息家電領(lǐng)域的應(yīng)用需求，從而對(duì)密度比鋁合金低、導(dǎo)電率大于常用鋁合金的散熱材料提出了迫切需求。鎂合金材料具有低密度優(yōu)勢(shì)，是滿足上述需求的潛在材料體系之一，但與鋁合金相比常用鎂合金材料的導(dǎo)電率還有明顯差距。因此，導(dǎo)電率>17MS/m的高強(qiáng)高導(dǎo)電鎂合金材料及其制品的制備加工技術(shù)是該領(lǐng)域今后發(fā)展的主要方向，在產(chǎn)品減輕重量、提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性、保障相關(guān)人員健康等方面發(fā)揮著重要作用。預(yù)計(jì)到2035年，高強(qiáng)高導(dǎo)電鎂合金材料替代同類普通材料的用量將超過25%。
(四)超高強(qiáng)鎂合金材料
超高強(qiáng)鎂合金材料是支撐航空、航天、新一代武器裝備、高速列車以及新能源汽車等高端裝備不斷升級(jí)發(fā)展的先進(jìn)基礎(chǔ)材料。我國在超高強(qiáng)變形鎂合金研發(fā)與應(yīng)用方面處在世界前列。但從進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金材料應(yīng)用的角度來看，現(xiàn)有的高強(qiáng)度鎂合金材料在比強(qiáng)度、比剛度、斷裂韌性以及性能穩(wěn)定一致性等方面還有明顯不足，使鎂合金材料在上述領(lǐng)域的應(yīng)用及提高其終端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力方面受到嚴(yán)重制約，是當(dāng)前亟需解決的發(fā)展難題。超高強(qiáng)鎂合金材料及其強(qiáng)韌化變形加工技術(shù)是鎂合金領(lǐng)域發(fā)展的主要方向，預(yù)計(jì)到2035年，超高強(qiáng)鎂合金材料替代同類普通材料量將超過20%。
(五)Mg-Al系、Mg-Zn系、ZK系鎂合金材料
當(dāng)前，鎂合號(hào)眾多，已在多領(lǐng)域大量應(yīng)用的合金系列為Mg-Al系合金，特別是在鑄造過程中表現(xiàn)出工藝穩(wěn)定、燒損較小、室溫條件下有著優(yōu)異力學(xué)性能和高強(qiáng)耐腐蝕行為的AZ91鎂合金。在變形鎂合金方面，獲得大量應(yīng)用的是Mg-Zn系合金，其在熱處理過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的時(shí)效強(qiáng)化行為。在該系列中，從合號(hào)ZM81的相關(guān)研究來看，其表現(xiàn)出比Mg–Al合金更優(yōu)異的力學(xué)性能。ZK系合金主要為Mg-Zn-Zr系鎂合金，是目前應(yīng)用最多的變形鎂合金之一，代表是ZK61鎂合金，其經(jīng)高溫成型冷卻和人工時(shí)效處理后，抗拉強(qiáng)度大于300MPa，具有良好的塑性及耐蝕性，可加工性良好，能制造形狀復(fù)雜的大型鍛件。
(六)輕稀土Mg-RE系鎂合金材料
我國稀土資源儲(chǔ)量居于世界位，在稀土開采、冶煉分離等方面具有優(yōu)勢(shì)。但目前16種稀土元素（Pm除外）的應(yīng)用是不平衡的，存在輕稀土閑置、滯銷等問題，導(dǎo)致國內(nèi)以La、Ce等元素為主的稀土形成了大量積壓。目前，隨著汽車輕量化、電子通信等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)需求的不斷擴(kuò)大，各大終端企業(yè)和材料生產(chǎn)廠家一直致力于輕量化部件的研發(fā)，對(duì)鎂合金材料的性能要求達(dá)到前所未有的高度，甚至產(chǎn)生許多結(jié)構(gòu)功能一體化的需求。這給稀土鎂合金的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，尤其是輕稀土鎂合金的開發(fā)應(yīng)用，充分發(fā)揮La、Ce等稀土在鎂合金材料中的優(yōu)勢(shì)作用，應(yīng)用前景十分廣闊。
與Mg-Al、Mg-Zn系合金相比，稀土元素合金化后的Mg-RE系合金，鑄造過程中的工藝性能更加穩(wěn)定，且在力學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出更加優(yōu)異的力學(xué)行為。La、Ce稀土在鎂合金中應(yīng)用發(fā)展比較成熟的是AE系鎂合金，主要是以混合稀土形式加入，典型代表如AE44、AE41鎂合金，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，尤其是在延伸率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過AZ91、AM60等傳統(tǒng)非稀土鎂合金。Mg-RE系合金良好的流動(dòng)性使其易于壓鑄成型，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，可滿足民用產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)，如已應(yīng)用于汽車變速箱殼體等零部件。另外，輕稀土在Mg中的固溶度很低，有利于提高鎂合金的導(dǎo)熱性能，未來在與第五代移動(dòng)通信技術(shù)相關(guān)的電子產(chǎn)品、基站、接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等的結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用潛力很大。面向民用市場(chǎng)的高性能輕稀土鎂合金材料的應(yīng)用開發(fā)，有助于促進(jìn)稀土元素的平衡應(yīng)用，解決La、Ce等高豐度稀土元素的積壓?jiǎn)栴}，擴(kuò)大稀土在新領(lǐng)域的應(yīng)用，加快稀土產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，彰顯稀土資源在我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的戰(zhàn)略價(jià)值和支撐作用。
(七)新型超塑性鎂合金材料
新型超塑性鎂合金材料生產(chǎn)成本相對(duì)較低、利潤(rùn)較高，在鎂合金材料生產(chǎn)和應(yīng)用中競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。已有研究表明，我國研發(fā)的新型超塑性鎂合金性能指標(biāo)優(yōu)于日本生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，具有室溫強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度>350MPa、屈服強(qiáng)度>250MPa），沖壓過程中的超塑性變形能力強(qiáng)（中、低溫延伸率為100%~200%，高溫延伸率為700%~800%）。未來需進(jìn)一步加強(qiáng)該類材料研究，為航空、航天技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供支撐。
(八)新型高強(qiáng)高塑鑄造鎂合金材料
鑄造鎂合金有著優(yōu)良的鑄造性能、加工切削性能及高的比強(qiáng)度和比剛度等優(yōu)點(diǎn)，在航空和航天領(lǐng)域已廣泛用于飛機(jī)蒙皮、艙體、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大體積薄壁件的制造。隨著航空、航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)輕型復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄壁零件的需求旺盛，因此發(fā)展鑄造流動(dòng)性高、強(qiáng)度優(yōu)良（抗拉強(qiáng)度>300MPa）、塑性高（伸長(zhǎng)率>10%）的新型鑄造類鎂合金材料意義重大。
(九)超輕Mg-Li合金材料
Mg–Li合金的密度為1.35~1.65g/cm3，具有超輕高塑性特征，是一種超輕合金材料。美國已將Mg-Li合金應(yīng)用于制造裝甲輸送車、航空和航天領(lǐng)域的非結(jié)構(gòu)與次級(jí)結(jié)構(gòu)件等。俄羅斯采用Mg–Li合金制成了航天器用的電器儀表件和外殼等零部件。日本把Mg-Li合金用于電子產(chǎn)品殼體和音響振膜等。我國近年來將Mg-Li合金應(yīng)用于衛(wèi)星儀表殼體件的制造中。在未來，隨著研究的深入及技術(shù)的發(fā)展，超輕Mg-Li合金將會(huì)在航空、航天、汽車、計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域有著更加深入廣泛的應(yīng)用。
(十)高性能耐高溫系鎂合金
目前，高性能耐高溫系鎂合金已經(jīng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、缸體、引擎活塞及高速飛行器艙體等零部件上有著廣泛應(yīng)用。目前，各國研究者關(guān)于高性能耐高溫系鎂合金的研究大部分還是聚焦于Mg、Al、Zn系的性能調(diào)控及稀土元素的合金化行為。其中，高溫力學(xué)性能最好的是以Mg-Gd系為代表的的鎂稀土合金體系。目前亟需解決同步提高強(qiáng)度和塑性的問題，具體措施包括控制析出相形態(tài)分布、細(xì)化組織和降低雜質(zhì)含量。另外，鎂合金鑄造性能應(yīng)被重視，即合金設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮力學(xué)性能和鑄造性能。就性能指標(biāo)而言，超高強(qiáng)（強(qiáng)度>400MPa）耐熱（使役溫度>250℃）鎂合金是目前國家亟需攻關(guān)的一類關(guān)鍵材料。隨著技術(shù)不斷地開發(fā)與發(fā)展，高性能耐高溫系鎂合金將會(huì)在汽車動(dòng)力系統(tǒng)部件、航天飛行器等對(duì)材料強(qiáng)度、耐高溫能力及材料輕量化有著苛刻要求的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
(十一)高性能新型鎂基復(fù)合材料
一般的鎂合金材料具有絕對(duì)強(qiáng)度不高、剛度較低、耐磨性和抗蠕變性較差等問題，限制了其在一些結(jié)構(gòu)件和高溫環(huán)境下的應(yīng)用，可通過添加顆粒、晶須或纖維等增強(qiáng)體加以有效解決。并且，通過增強(qiáng)體的類型、形狀、尺寸、含量等的使用可有效調(diào)控鎂基復(fù)合材料的各項(xiàng)性能以滿足應(yīng)用需求。鎂基復(fù)合材料目前大多采用粉末冶金方法來制備小尺寸構(gòu)件，大規(guī)格鎂基復(fù)合材料的高質(zhì)量和高效制備是產(chǎn)業(yè)界亟需解決的問題。
四、我國先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)與發(fā)展戰(zhàn)略
（一）先進(jìn)鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)
面向2030年，我國先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)將建立健全的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新及運(yùn)用體系，同時(shí)整體實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高程度自動(dòng)化制造，在研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面達(dá)到全球高水平，甚至部分相關(guān)技術(shù)或產(chǎn)品達(dá)到世界精尖水平。國內(nèi)亟需的大部分高端鎂合金材料不再依賴進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)自給自足；處于高尖端的超高性能鎂合金材料實(shí)現(xiàn)對(duì)外技術(shù)輸出與支持，助力全球鎂合金產(chǎn)業(yè)的整體水平的提升；重點(diǎn)提升裝備輕量化材料研發(fā)能力和高性能低成本鎂合金復(fù)雜精密加工能力；國家重大工程用鎂合金材料國產(chǎn)化率達(dá)到99%，促進(jìn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域節(jié)能30%以上、減排40%以上。
面向2035年，我國的高端鎂合金材料產(chǎn)業(yè)整體在研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面達(dá)到全球領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、智能化、綠色化制造，對(duì)全球鎂合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起主導(dǎo)作用。實(shí)現(xiàn)下一代高強(qiáng)韌大型整體結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化；實(shí)現(xiàn)國家重大工程用高性能鎂合金材料國產(chǎn)化率達(dá)到100%，促進(jìn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域節(jié)能40%以上、減排50%以上。
（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略
1.提高自主創(chuàng)新能力，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
圍繞先進(jìn)高性能鎂合金材料的核心技術(shù)，著力提高自主創(chuàng)新能力，通過優(yōu)化組織實(shí)施方式，支持國家重大工程亟需的鎂合金材料產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，促進(jìn)一批鎂合金材料實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模應(yīng)用。建立產(chǎn)業(yè)鏈上下游優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)機(jī)制，縮短研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模應(yīng)用的周期，促進(jìn)鎂合金材料企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，支持一批研究基礎(chǔ)好的中青年創(chuàng)新骨干從事原創(chuàng)性研究，形成持續(xù)的創(chuàng)新能力，進(jìn)一步增強(qiáng)我國鎂合金材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力。實(shí)現(xiàn)我國從材料大國向材料強(qiáng)國的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，全面滿足國民經(jīng)濟(jì)、國家重大工程和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)鎂合金材料的需求。
2.加強(qiáng)頂層規(guī)劃，優(yōu)化資源配置，培育優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品
在頂層設(shè)計(jì)層面，加強(qiáng)國家對(duì)高性能鎂合金材料基礎(chǔ)研究的投入，加大對(duì)與世界高水平制造接軌的先進(jìn)鎂合金材料核心技術(shù)重視力度。著力突破鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程化問題，提高鎂合金材料的基礎(chǔ)支撐能力。加快完善有利于推動(dòng)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策和法規(guī)體系，制定鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄和投資指南，建立相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，完善產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、資金鏈。遵循“誰投資、誰負(fù)責(zé)”的原則，加強(qiáng)對(duì)國有資本投資回報(bào)率的監(jiān)管；突出國家對(duì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的聚焦支持，防止出現(xiàn)“投資碎片化”，集中力量培育和塑造我國鎂合金材料產(chǎn)品。同時(shí)，在注重政府對(duì)先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略引導(dǎo)作用的基礎(chǔ)上，加快營造鎂合金材料相關(guān)企業(yè)自主經(jīng)營、公平競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境，以企業(yè)為投資主體和成果應(yīng)用主體，加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合，完善風(fēng)險(xiǎn)保障體系建設(shè)，充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的基礎(chǔ)性作用，提高資源配置效率和公平性。
3.加強(qiáng)企業(yè)合作力度，拓展應(yīng)用領(lǐng)域
通過多區(qū)域整合及資金合作來加強(qiáng)企業(yè)之間的合作力度，助力形成在世界上具有一定影響力的知名企業(yè)集團(tuán)。同時(shí)，積極響應(yīng)我國工業(yè)化改革的進(jìn)程，注重拓展鎂合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大鎂合金材料在材料產(chǎn)業(yè)中的消費(fèi)市場(chǎng)。同時(shí)，引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)改造，提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，爭(zhēng)取與世界先進(jìn)制造水平接軌，快速助力我國鎂合金材料在世界尖端制造領(lǐng)域占有一席之地。
4.加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研”建設(shè)，構(gòu)建完善的鎂合金材料整體研究體系
在“產(chǎn)學(xué)研”建設(shè)方面，注重鎂合金材料相關(guān)用于制備及檢測(cè)高端設(shè)備的自主開發(fā)運(yùn)用，降低對(duì)進(jìn)口設(shè)備的依賴力度，推進(jìn)鎂合金企業(yè)快速、高效、智能化的制造進(jìn)程。構(gòu)建完善的鎂合金材料整體研究體系，集設(shè)計(jì)、性能及評(píng)價(jià)一體化，加快研發(fā)進(jìn)程。以鎂合金的產(chǎn)業(yè)末端為基礎(chǔ)，構(gòu)建完善的材料大數(shù)據(jù)體系，促進(jìn)形成與世界高水平相當(dāng)?shù)膽?yīng)用研究體系。同時(shí)，構(gòu)建與國內(nèi)相適應(yīng)但又與國際接軌的整套鎂合金產(chǎn)業(yè)相關(guān)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，集產(chǎn)權(quán)保護(hù)、創(chuàng)新擴(kuò)展及運(yùn)用一體化，開展相關(guān)科研成果在企業(yè)的適應(yīng)性生產(chǎn)活動(dòng)，全面促進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)往高水平方向發(fā)展。
5.實(shí)施創(chuàng)新人才發(fā)展戰(zhàn)略，完善平臺(tái)建設(shè)，壯大人才隊(duì)伍
在人才和平臺(tái)建設(shè)方面，應(yīng)實(shí)施創(chuàng)新人才發(fā)展戰(zhàn)略，不斷加大鎂合金材料領(lǐng)域創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)力度，加大科研投入，制定科研人員激勵(lì)政策，重點(diǎn)支持一批研究基礎(chǔ)好的中青年創(chuàng)新骨干從事原創(chuàng)性研究，形成持續(xù)創(chuàng)新能力。支持企業(yè)加強(qiáng)創(chuàng)新能力建設(shè)，建立適宜的人才發(fā)展及薪酬體系，吸引國內(nèi)外人才進(jìn)行交流和就業(yè)。同時(shí)，給鎂合金相關(guān)企業(yè)的國際交流提供政策便利，促進(jìn)企業(yè)間的國際合作、管理及技術(shù)交流，提高鎂合金企業(yè)與世界高端制造的接軌力度。積極搭建“產(chǎn)學(xué)研用”創(chuàng)新平臺(tái)，以企業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)為基地，匯聚領(lǐng)域內(nèi)院士、科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才等高端創(chuàng)新人才，發(fā)揮其引領(lǐng)作用，使創(chuàng)新人才與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，形成良好的創(chuàng)新模式，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的科研團(tuán)隊(duì)。
五、對(duì)策建議
（一）注重研究體系的構(gòu)建
加大對(duì)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃力度，緊跟國家材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局的需要，構(gòu)建符合中國國情的研究體系。加大對(duì)處于研發(fā)階段的核心技術(shù)的重視力度，尤其是與世界高水平制造接軌的先進(jìn)鎂合金材料，在研發(fā)計(jì)劃及進(jìn)程上給予政策傾斜與支持。同時(shí)，充分利用大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，在國內(nèi)構(gòu)建一套與世界高端制造標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系緊密的集設(shè)計(jì)、制備、性能檢測(cè)及評(píng)價(jià)一體化的鎂合金材料研發(fā)系統(tǒng)，整體提升國內(nèi)高端鎂合金材料研發(fā)進(jìn)程。
（二）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局
依托國內(nèi)外高校和科研院所的專家學(xué)者開展咨詢，構(gòu)建集研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用于一體的健康綠色發(fā)展格局。充分發(fā)揮消費(fèi)市場(chǎng)的自主調(diào)控功能，對(duì)資源進(jìn)行合理分配，在對(duì)重點(diǎn)研發(fā)企業(yè)給予充足資金支持的同時(shí)，也需對(duì)處于起步階段且有潛力的研發(fā)企業(yè)給予一定扶持，形成共同進(jìn)步、共同成長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。
（三）構(gòu)建高質(zhì)高效產(chǎn)業(yè)
結(jié)合國家戰(zhàn)略需求，進(jìn)一步提升科研成果與企業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系的緊密性，促進(jìn)企業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造，朝高質(zhì)量、高產(chǎn)能、智能綠色、低成本方向發(fā)展。同時(shí)，注重高端性能鎂合金材料的工藝技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化，助力高端性能鎂合金生產(chǎn)早日與國際高端生產(chǎn)水平接軌。同時(shí)，先進(jìn)鎂合金材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能在滿足內(nèi)需的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)出口，在全球樹立中國自己的高性能鎂合金產(chǎn)品品牌。
（四）完善配套政策體系
在投資方面，國家應(yīng)加大對(duì)從事產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)升級(jí)改造及高端性能鎂合金材料生產(chǎn)企業(yè)的扶持力度。同時(shí)，在企業(yè)辦理試點(diǎn)生產(chǎn)申請(qǐng)的審批手續(xù)和相關(guān)優(yōu)惠政策方面進(jìn)行政策傾斜，構(gòu)建并逐步完善國家與企業(yè)間的配套政策體系，降低企業(yè)生產(chǎn)投資壓力與風(fēng)險(xiǎn)，提升企業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)積極性，充分發(fā)揮資金的投資價(jià)值。
（五）構(gòu)建精尖人才體系
與國際前沿高端性能鎂合金材料研發(fā)方向接軌，以“走出去，引進(jìn)來，滿足需求”為原則，落實(shí)人才引進(jìn)及發(fā)展的戰(zhàn)略措施，構(gòu)建高端性能鎂合金相關(guān)產(chǎn)業(yè)的精尖人才體系。加大對(duì)年輕創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)及扶持力度，鼓勵(lì)其與經(jīng)驗(yàn)豐富的國內(nèi)外專家學(xué)者學(xué)習(xí)與交流。同時(shí)，在國外精尖人才引進(jìn)方面給予大力的政策優(yōu)惠及薪酬扶持，鼓勵(lì)其來國內(nèi)進(jìn)行技術(shù)交流及服務(wù)。企業(yè)可以構(gòu)建規(guī)范高效的人才管理制度，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)又高度自主創(chuàng)新的人才團(tuán)隊(duì)。最后，加強(qiáng)企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)相關(guān)專家學(xué)者的聯(lián)系，組建與企業(yè)對(duì)口的精尖人才后備團(tuán)隊(duì)，助力企業(yè)的人才體系建設(shè)。
致謝
參加本課題研究的主要專家有：聶祚仁、婁花芬、楊斌、劉雪峰、王同敏、李謙、王經(jīng)濤、王俊升、王渠東、王敬豐、任先京、劉成龍、李廷舉、李才巨、李元東、李志輝、李潤(rùn)霞、陳體軍、趙剛、趙紅亮、趙鴻金、高峰、郭洪民、黃元春、閻峰云等，在此一并致謝！
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