中國粉體網訊 根據中國有色金屬工業協會數據顯示，中國是世界上鎂礦資源最豐富的國家，總儲量及產量均為世界第一。我國金屬鎂主要來自于白云石和菱鎂礦，根據智研咨詢的統計數據，2022年我國白云石產量為1.18億噸，同比增長4.8%；根據Wind的統計數據，2023年我國菱鎂礦儲量為5.8億噸，產量為1300萬噸，約占全球產量的60%。
與其他結構件用金屬相比，鎂具有比鋁和鋼更高的強度-重量比，以及更好的延展性和鑄造性。此外，鎂沒有毒性風險，在熱和電導性、振動和沖擊吸收、以及阻尼能力方面表現更佳。鎂具有良好的加工性，可以采用任何既定的方法進行成型。鎂合金更適合工程與結構件應用，純鎂適合冶金和化學用途。
當前采用的主流鎂合金鑄造方法為在真空輔助的惰性氣氛中熔煉和鑄造。化學成分方面，通常合金成分約占鎂合金的三分之二。最常見和首選的合金元素是鋁和鋅，其中鋁可用于提高合金的強度、硬度和熔化范圍，同時減少其腐蝕性，通過改變合金中的鋁含量，可以實現一系列不同的強度和延展性。當鋅與鎂合金混合，并與雜質如鎳和鐵混合時，可以增強合金的耐腐蝕性。
鎂合金在多個領域應用
由于鎂合金具有優良的切削加工性能和變形性能，在汽車、直升機等的驅動裝置、殼體類零部件、傳動系統中得到廣泛應用。上海交通大學開發的JDM1和JDM2系列鎂稀土合金，已被應用于空天飛行器、直升機、發動機、導彈、衛星等關鍵部件的研發與批產，在保證力學性能的前提下大幅度降低了零部件重量。在民用領域，采用JDM1鎂稀土合金制備的V6發動機缸蓋和輪轂經過長時間的臺架實驗和路試實驗也被證明可以有效替代原有材料，同時實現輕量化。
鎂合金鑄件在汽車上的應用
鎂合金有望借助汽車行業的應用經驗打開在低空航空器結構件方向上的應用空間
鎂合金是當前使用的所有金屬結構材料中質量最輕的，采用鎂合金可在鋁合金的基礎上使整車質量再減輕15%~20%。在汽車輕量化成為汽車工業主要前進方向的背景下，鎂是很有前途的金屬材料，并已經是很多國家的研發重點。與汽車行業相比，低空航空器對于輕量化、高強度、高耐久性材料的應用有更深的創新要求。
主流eVTOL結構
無人機、eVTOL、飛行汽車等低空航空器主要由機身、機翼、尾翼、起落架、旋翼葉片、發動機/動力總成組等部分構成，不同的鎂基材料可用于解決不同的應用需求。鎂基材料如鎂基金屬基納米復合材料（MMNC's）具有很好的潛力，一些MMNC's通過添加少量陶瓷納米顆粒顯示出優異的性能，不僅能增加機械強度，還能增加延展性。使用鎂基建筑材料可避免復合材料結構易分層的問題，且鎂或鎂合金結構的剛性足以確保適度的變形，可應用于航空器結構件，包括螺旋槳、機翼、機身鈑金等。根據Daniel Höche的介紹，設計一架基于鎂材料的四旋翼無人機可以通過各個結構部件使用不同的材料來解決，例如：剛性——使用MgZnCa鍛造合金，其屈服強度為306MPa，伸長率為11%；振動限制——使用基于AM60的納米復合材料，在室溫下具有15.4%的高延展性；抗蠕變——使用新型DieMag合金，不含稀土元素，與商業合金相比表現出更好的抗蠕變性能，并且比鋁合金A380具有更好的高溫屈服強度。
基于鎂材料的四旋翼無人機設計方案
由于鎂合金出色的充型性使其能經濟地用于生產大型、薄壁和復雜鑄件，未來鎂合金壓鑄件將有望朝著大型化、薄壁化和復雜化方向發展，更貼合低空航空器的運行環境需求。
參考來源：
劉奇峰.鋁、鎂合金壓鑄件在汽車工業中的應用及發展
Daniel Höche e.g. Novel Magnesium Based Materials: Are They Reliable Drone Construction Materials? A Mini Review
華寶證券
(中國粉體網編輯整理/月明)
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