作為一種最輕的工程金屬材料，鎂合金因其優(yōu)異的性能而被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。它具有高強(qiáng)度、抗沖擊性好、散熱效果良好、尺寸穩(wěn)定以及較大的彈性模量，其承受沖擊載荷的能力超過(guò)了鋁合金。同時(shí)，鑄造鎂合金具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，以及出色的震動(dòng)阻尼能力，能在汽油、煤油和潤(rùn)滑油等環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能。這些獨(dú)特的特性使得鎂合金在交通運(yùn)輸、電子工業(yè)、軍工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特別是在航空航天、軌道交通、電子產(chǎn)品、生物醫(yī)用、自行車、建筑裝飾等領(lǐng)域，鎂合金的應(yīng)用前景非常廣闊，已成為未來(lái)新型材料發(fā)展的重要方向之一。

一、鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域

1、航空航天

        自20世紀(jì)開始，鎂合金已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鎂合金在改善飛行器的氣體動(dòng)力學(xué)性能和減輕結(jié)構(gòu)重量方面發(fā)揮了巨大的作用，因此許多部件都采用鎂合金制造。一般航空領(lǐng)域使用的鎂合金主要是板材和擠壓型材，也有少量鑄件使用。先進(jìn)的加工技術(shù)處理后，鎂合金具備耐高溫、耐腐蝕等出色特性，在飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈等關(guān)鍵部位得到廣泛應(yīng)用。隨著鎂合金生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，其性能也將得到持續(xù)提升，應(yīng)用范圍也會(huì)不斷擴(kuò)大。

2、高速列車

        憑借著快速、低能耗和舒適環(huán)境的設(shè)計(jì)，高鐵在當(dāng)代運(yùn)輸中扮演著至關(guān)重要的角色。為了優(yōu)化這些特性，輕量化技術(shù)在列車設(shè)計(jì)中變得尤為必要，這就是鎂合金應(yīng)運(yùn)而生的原因。目前，法國(guó)、日本和中國(guó)等多個(gè)國(guó)家的高鐵系統(tǒng)已廣泛采用鎂合金制造零部件，成為高速列車實(shí)現(xiàn)輕量化的關(guān)鍵材料。

3、汽車零件

        鎂合金已被發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用于汽車的儀表板、座椅支架、變速箱殼體、方向操縱系統(tǒng)部件、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、框架等各種零部件。采用鎂合金制造汽車零部件可以顯著減輕車輛重量，降低燃油消耗，減少尾氣排放，提升零部件集成度，增加汽車設(shè)計(jì)的靈活性等。一般來(lái)說(shuō)，每減輕汽車自身重量10%，燃油效率可提高5.5%，相應(yīng)地廢氣排放量也會(huì)減少。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，鎂合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將更加廣泛。

4、電子產(chǎn)品

        鎂合金具有出色的薄壁鑄造性能，使得壓鑄件的壁厚可以達(dá)到0.6~1.0mm，并且仍然保持一定的強(qiáng)度、剛度和抗撞擊能力。這種特性非常有利于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)超薄、超輕和微型化的要求。此外，鎂合金還具有防震、抗磨損和屏蔽電磁波的特殊功能。因此，在單反相機(jī)中，常常使用鎂合金來(lái)制作骨架。中高端及專業(yè)數(shù)碼單反相機(jī)普遍采用鎂合金骨架，以確保相機(jī)的堅(jiān)固耐用性和良好手感。三星最新推出的Notebook 9（2018）系列筆記本電腦也采用了鎂合金材料，未來(lái)它還將應(yīng)用于三星旗下的手機(jī)和可穿戴設(shè)備，進(jìn)一步提升這些設(shè)備的輕便性和耐用性。

5、軍工裝備

        使用鎂合金可以增加軍事裝備結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度，同時(shí)降低裝備的重量，提高武器的命中率。例如，在掩體支架、迫擊炮底座和導(dǎo)彈等方面都可以應(yīng)用鎂合金。隨著對(duì)鎂合金的深入研究和材料性能的不斷提高，預(yù)計(jì)將會(huì)在兵器中看到鎂合金應(yīng)用的增加趨勢(shì)。這種發(fā)展有望在未來(lái)推動(dòng)軍事技術(shù)的進(jìn)步，并為戰(zhàn)場(chǎng)上的作戰(zhàn)效果帶來(lái)積極的影響。

6、生物醫(yī)用

        鎂合金具有易于加工成形的特點(diǎn)，并且具備優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和獨(dú)特的生物降解功能?？紤]到鎂是人體所需的重要微量金屬元素之一，因此鎂合金成為醫(yī)用金屬材料的理想選擇。鎂合金的彈性模量約為45GPa，接近人體骨骼的范圍（10~40GPa），因此能夠有效緩解或避免"應(yīng)力遮擋效應(yīng)"的問(wèn)題。此外，在人體內(nèi)釋放出的鎂離子還可以促進(jìn)骨細(xì)胞的增殖和分化，促進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)和愈合。更重要的是，與聚乳酸、磷酸鈣等其他可降解植入材料相比，鎂合金具有更好的加工性能，這使其在心血管支架等領(lǐng)域具備了臨床應(yīng)用的價(jià)值。

7、多孔鎂組織工程支架

        多孔鎂是一種可降解的生物材料，它能夠?yàn)榧?xì)胞提供一個(gè)三維生長(zhǎng)的環(huán)境，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)和代謝物的交換運(yùn)輸。此外，多孔鎂本身還具有生物活性，可以刺激細(xì)胞分化生長(zhǎng)并促進(jìn)血管生長(zhǎng)入侵。目前，多孔鎂的制備方法主要包括鑄造法和粉末冶金法。通過(guò)這些方法，我們可以制備出具有良好生物相容性和可控孔隙結(jié)構(gòu)的多孔鎂材料。

8、血管支架

        隨著時(shí)間的推移，血管內(nèi)支架植入術(shù)已成為治療冠狀動(dòng)脈和外周血管阻塞性疾病的主要方法。然而，現(xiàn)有材料制作的支架長(zhǎng)時(shí)間留在體內(nèi)容易引發(fā)內(nèi)膜增生，這對(duì)支架植入術(shù)的中、遠(yuǎn)期療效帶來(lái)嚴(yán)重影響。相比之下，采用鎂及鎂合金制作的可降解血管內(nèi)支架在完成任務(wù)后會(huì)逐漸降解并消失，不需要患者長(zhǎng)期使用藥物。這一新型支架的出現(xiàn)極大地減輕了患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

9、骨植入材料

        鎂及其合金作為骨固定材料具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，它們與人體骨骼的密度和力學(xué)性能相近，因此能夠有效減少應(yīng)力遮擋效應(yīng)。其次，鎂在降解過(guò)程中會(huì)釋放堿性環(huán)境，具有抗菌作用。此外，鎂材料與骨組織具有良好的相容性，并且還能促進(jìn)血管生成。隨著人們對(duì)鎂材料的研究深入，越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)。因此，可以說(shuō)鎂及其合金作為骨固定材料具有巨大的潛力。

二、鎂合金技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

        我國(guó)開發(fā)了多種高性能稀土鎂合金材料。航空航天用高強(qiáng)耐熱Mg-Gd-Y-Zr 系鎂合金材料在性能方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在大型復(fù)雜高強(qiáng)耐熱鑄造鎂合金鑄件凝固理論及成形工藝方面遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。迄今為止，國(guó)際上只有美國(guó)和蘇聯(lián)有鎂鋰系合金牌號(hào)，國(guó)內(nèi)關(guān)于鎂鋰合金的研究還很有限，尤其是對(duì)超輕鑄造鎂鋰合金的相關(guān)研究非常缺乏，這與鎂鋰合金在航空航天及電子工業(yè)等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景不相稱。

高強(qiáng)耐熱鎂合金是國(guó)外的重點(diǎn)研究方向，IBM公司加工的鎂鋰合金應(yīng)用在Saturn V火箭計(jì)算機(jī)室和雙子座宇宙飛船上，在軍事上DOW公司開發(fā)Mg-14Li-1.5Al-0.08Mn用于加工M113軍用運(yùn)輸車的殼體。鎂鋰合金還被德國(guó)、日本等國(guó)的科學(xué)家開發(fā)用于醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品等用途。

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