废金属:镁合金简介

中国市场研究网www.hjbaogao.com.cn2013-07-09 10:25:19
内容摘要:   镁是一种轻质有延展性的银白色金属,在地壳中的储藏量丰富,其蕴藏量为2.7%,仅次于Al和Fe而占第3位。海水中也含有丰富的Mg,含量为0.13%,为人类提供了取之不尽的Mg资源。Mg于1755年被发现,1808年Dav
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  镁是一种轻质有延展性的银白色金属,在地壳中的储藏量丰富,其蕴藏量为2.7%,仅次于Al和Fe而占第3位。海水中也含有丰富的Mg,含量为0.13%,为人类提供了取之不尽的Mg资源。Mg于1755年被发现,1808年Davey将Mg分离出来,1852年Bunsen建成了电解熔融MgCl2的实验室。在1886年德国就开始生产Mg,但在1900年以前,全世界Mg产量仅有10t。1915年上升到350t,第一次世界大战的最后一年Mg产量猛增到3000t。在1920年回落到仅330t。在第二次世界大战影响下,1939年的Mg产量达到3200t,产量几乎增长了近10倍。

  由于Mg合金的成分及组织结构,其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。正是这些特点,使镁合金用途十分广泛。无论是作为结构材料,还是功能材料,镁合金具有其他合金所不具有的优越性。

  结构材料
  近10年来,3C(computer,communication,consumer esectronics products)产品发展速度极快,该产品常常需要有便携性,故需要轻质的材料,目前主要是工程塑料,这是因为工程塑料有足够的强度,且具有质轻、成本低和制造简单的特笥。但随着3C产品的小型化,工程塑料在结构刚度、散热性方面已不能满足要求,而且新的3C产品要求材料具有屏蔽性和可回收性,只有Mg合金才具有这些优点。所以,日本和中国台湾地区已经广泛地将Mg合金应用于3C产品上。

  现在,全球大气污染的范围越来越广,汽车尾气排放大量占了大气污染的65%。随着能源紧缺、环境污染问题的日益突同,全世界的汽车制造厂正面临降低CO2排放量和节约能源的压力。欧洲和北美汽车生产商承诺2005年以前将降低25%的能源消耗,并在些期间减少约50%的CO2排放量。降低交通工具重量是降低能源消耗和由此产生的废气的一个行之有效的办法。车重每降低100kg,油耗可减少7×10-3L/km。在所有商业金属中只有密度最小的Mg可以在这方面发挥重要作用。汽车自重每减轻10%烯油效率可提高5.5%。所以,Mg合金是汽车的轻量化的必然选择。目前已有科技报道,使用Mg合金结构件每部汽车有减重150Kg的潜力。

  当前,北美、欧洲和日本等发达国家加大投入进行Mg基轻质材料的开发与应用研究,其中包括现有的商业 化Mg合金、开发中的Mg合金和Mg基复合材料。合金应用和研究重点开始从宇航和兵工等领域扩展到民用高附加值产业(如汽车、电脑、通信和家电等)。汽车将成为Mg合金应用的重要领域。围绕Mg和Mg基轻质材料的开发,争夺国际商业市场的竞争日趋激烈。

  功能材料应用

  镁合金作为功能材料主要应用贮氢材料和超导材料之中。

  目前市场上的手机电池大多是镍氢电池或锂电池。科学家们正在实验室中研究镁氢电池。由于金属镁表面通常会形成氧化物或是氢氧化物的薄层,纯的金属镁很难具有储氢性能。研究表明,通过催化剂的作用或是在一个相对高的温度下,纯金属镁能够吸收氢气,并且在镁的表面表成一层约为30μm的紧密氢后,吸氢停止。但通过一些特殊的处理,使镁基合金非晶化,室温下电化学可逆吸放>500mAh/g的氢,是目前容量最高的贮氢电极合金。镁基合金作为电极活性物质在二次电池中的应用前景是十分诱人的,极有可能取代镍氢电池和锂电池而成为新一代的贮氢材料。


  而更为神奇的是,去年元月日本青山学院大学教授秋光纯所领导的研究小组在镁合金中发现了迄今为止为止临界温度最高的金属化合物超导体——二硼化镁(MgB2),其超导转变温度达39K。MgB2这种合金超导体的超导转变温度达到甚至超过经典电声耦合理论(BCS理论)预言的极限。二硼化镁的发现使世界凝聚态物理学界为之兴奋。世界主要媒体都相继报道了这项超导研究领域的新突破。一年多以来,世界各国的研究人员使用各种现代化的研究手段,对二硼化镁超导体的物理性质进行了重点研究,研究论文大量涌现。

  目前,氧化物高温超导体的临界温度已达160K左右,是二硼化镁超导体的4倍。

但构成氧化物高温超导体的化学元素昂贵,合成的超导材料脆性大,难以加工成线材,使其应用受到极大的局限。而硼元素和镁元素的价格低廉,二硼化镁超导体的最大特征是:易合成,易加工,具有较好的应用前景。与氧化物高温超导体不同,二硼化镁容易制成薄膜或线材。因此,可以广泛地应用于电力传输、超级电子计算机器件以及CT扫描成像仪等方面。二硼化镁超导体的发现,使冷落了近30年的简单化合物超导体研究升温。此类全机关报体系发发现完全可能促成人们找到除原来氧化物超导体(1986年发现)以外的新的高温超导体,同时为此领域的科学家提供了许多非常有价值的科学问题。

  正是由于镁合金具有这么多神奇的特性,世界各国均对镁合金投入了大量的人力物力进行开发和研究。由国际镁协会(IMA)组织召开了57次年会。旨在开展与Mg产业相关的学术活动,推进调查和研究,进行情报交流。还有各种行业和地区召开的有关Mg的会议,如Mg汽车会议,矿物、金属和材料学会(TMS)Mg技术会议,欧洲Mg合金年会,Mg科学和技术以色列国际会议等。
 

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