高性能镁合金制备挤压产业化研究

张海静

摘 要：本文通过分析制约高性能镁合金制备挤压产业化的因素，寻找高性能镁合金挤压制备产业化的切实可行的解决方法。

关键词：镁合金 产业化

1 背景

山西是产镁大省，曾经号称中国的“镁都”，但从2012年原镁产量次于陕西，发展落后的原因主要是生产普通镁锭，在镁的深加工和应用上发展缓慢，徘徊在低端用镁阶段，主要以普通镁锭产品为主，用来加工镁屑镁粉等出口。近年来，生产成本和市场价格形成严重倒挂，生产产量越多，亏损越多，单纯以原生镁锭为主要产品的金属镁厂纷纷减产、停产。如何走出困境，化危为机，必须以“新常态”面对镁行业发展，由“量”的发展向“质”的转变势在必行，走出一条“生产优质镁、制造高端镁合金产品、变形镁合金深加工一体化工程”延伸镁链条走向高端应用发展的道路，对于发展山西经济，维系山西镁产业科学发展、长远发展有着广泛而深远的意义。

2 制约高性能镁合金制备挤压产业化的因素

目前，制约变形镁合金产业化的主要因素之一是材料因素，表现为挤压产品质量不稳定，综合性能不均衡。最突出表现为产品加工性能较差，抗腐蚀等性能不一致。其中原材料的质量问题作为影响镁合金变形加工和力学性能的关键因素，是实现变形镁合金产业化需要解决的首要问题。

制约变形镁合金产业化的主要因素之二是整体流程长、非连续生产，效率低下。造成产品成本较高，缺少市场竞争力。目前国内大多数镁合金企业产业链不完整，未形成有效闭环和集约化管理。目前国内多数镁合金生产厂家模仿原苏联生产模式靠外购镁合金坯料来实现挤压。由于当时镁合金产品属于稀有金属，主要用于军工等特殊行业，侧重于技术及质量，可以忽视成本的影响。但随着镁合金产品的迅速增长，原模式已经不适应产业化发展的步伐。生产流程从原材料（镁锭、坯料）、成品、废料（制程和加工过程产生的不良品、料头等）各个环节属于不同的供应商，由于从镁锭-坯料-挤压品各环节加工过程中会产生15%-20%左右的废料，两个环节加起来会达到30%左右的废弃料。对于第一环节将会产生15%左右的料头和镁屑，当废料销售，目前废料价格一般为顶原镁锭价格的一半左右，即每吨材料至少损失15%的价格，按照1吨1.6万计算，损失2400元，对于第二环节将会产生15%的不良和压余，每吨2.5万元左右，将会产生3750元的废料，两项加起来为6150元损失，把这些当废料处理只能卖到原值的一半左右，损失3000元左右。如果按照每年生产1万吨计算，将会损失3000万元左右。对于镁合金产品来说，这是一个巨大的成本。并且原料和加工且大多不属于同一厂家地域，坯料、成品、废料来回运输，物流运输成本较高，整体流程长，消耗大，各环节注重各自利益，链条管理难以形成有效控制，最终造成产品成本较高，即使质量再高再好，面对产品价格客户却望而止步，市场竞争能力受限，严重制约了产业化发展的进程。

3 解决方法

基于前期针对镁合金坯料工作基础，镁合金研究开发与产业化发展的基础上，需要针对以上两个制约因素进行着手解决。实现高性能变形合金，针对主要因素之一材料问题：首要解决源头管理是原料质量的稳定。其技术上的瓶颈主要是保证原材料纯净化、均质化。杂质含量高、挤压坯料的质量不稳定（夹杂、晶粒粗大、组织不均匀）、挤压速度低，后续处理工艺与专用设备不过关和挤压工艺技术不成熟等。在高品质挤压型材坯料基础上，针对挤压型材优化模具、工艺设计及后续时效热处理工艺，获得高强度镁合金挤压型材。

通过稳定镁锭质量，稳定产品性能，通过原镁生产杂质控制、熔体复合净化—过滤—变质工艺、半连续铸造过程的保护和阻燃技术，再添加适当比例的锰、稀土元素和控制稀土相形态的变质剂工艺、通过电磁熔铸技术等措施以达到坯料的纯净化、均匀化和细晶化，大幅度提高合金室温韧性、强度和塑性加工性能，最终得到高品质镁合金坯料。

针对主要因素之二：流程长、非连续生产、成本高，缺少竞争力。继续利用公司整体循环经济优势，充分发挥镁链条模式，实行无缝式闭环管理，建设集约化管理，实现从原料输入到成品输出的“短流程”、“连续化”“0废料”的一体化工程。

最终实现高性能鎂合金制备挤压一体化技术和工程上协同提高及工业化制备和规模应用，并获得部分核心生产技术。从而为山西镁产业发展找到一条可持续发展的路子，为山西镁产品的未来创造“镁”好明天起到示范作用。随着变形镁合金产品市场的拓展和技术的提高，型材产能日趋壮大。变形镁合金产业面临着一次新的革命。

4 结论

破解从源头到最终成品的“高性能”和“一体化”两个难题，表面上看是结果和过程的关系，实际上是解决材料技术和产业化应用技术，是“质”与“量”认识上的又一次提高。只有质量上的高性能，没有市场竞争力，应用上的产业化推进是空中楼阁，镁合金的发展受限。而只有量的发展，没有质的保证来发展，是盲目发展，也是最终没有市场。因此我们提出高性能坯料制备挤压一体化工程，就是充分兼顾质与量的宏观辩证关系，结果和过程的必然联系，依靠镁合金材料制备技术和一体化应用技术。面向全球市场进行开发，依靠中西技术相结合取长补短，推进材料技术的研究和应用。以山西镁产业发展和新材料技术突破为契机，以东义镁行业最长链条为载体，实现变形镁合金一体化工程的示范作用，为山西转型发展和镁产业振兴先行先试做排头兵。