中国粉体网讯 根据中国有色金属工业协会数据显示，中国是世界上镁矿资源最丰富的国家，总储量及产量均为世界第一。我国金属镁主要来自于白云石和菱镁矿，根据智研咨询的统计数据，2022年我国白云石产量为1.18亿吨，同比增长4.8%；根据Wind的统计数据，2023年我国菱镁矿储量为5.8亿吨，产量为1300万吨，约占全球产量的60%。
与其他结构件用金属相比，镁具有比铝和钢更高的强度-重量比，以及更好的延展性和铸造性。此外，镁没有毒性风险，在热和电导性、振动和冲击吸收、以及阻尼能力方面表现更佳。镁具有良好的加工性，可以采用任何既定的方法进行成型。镁合金更适合工程与结构件应用，纯镁适合冶金和化学用途。
当前采用的主流镁合金铸造方法为在真空辅助的惰性气氛中熔炼和铸造。化学成分方面，通常合金成分约占镁合金的三分之二。最常见和首选的合金元素是铝和锌，其中铝可用于提高合金的强度、硬度和熔化范围，同时减少其腐蚀性，通过改变合金中的铝含量，可以实现一系列不同的强度和延展性。当锌与镁合金混合，并与杂质如镍和铁混合时，可以增强合金的耐腐蚀性。
镁合金在多个领域应用
由于镁合金具有优良的切削加工性能和变形性能，在汽车、直升机等的驱动装置、壳体类零部件、传动系统中得到广泛应用。上海交通大学开发的JDM1和JDM2系列镁稀土合金，已被应用于空天飞行器、直升机、发动机、导弹、卫星等关键部件的研发与批产，在保证力学性能的前提下大幅度降低了零部件重量。在民用领域，采用JDM1镁稀土合金制备的V6发动机缸盖和轮毂经过长时间的台架实验和路试实验也被证明可以有效替代原有材料，同时实现轻量化。
镁合金铸件在汽车上的应用
镁合金有望借助汽车行业的应用经验打开在低空航空器结构件方向上的应用空间
镁合金是当前使用的所有金属结构材料中质量最轻的，采用镁合金可在铝合金的基础上使整车质量再减轻15%~20%。在汽车轻量化成为汽车工业主要前进方向的背景下，镁是很有前途的金属材料，并已经是很多国家的研发重点。与汽车行业相比，低空航空器对于轻量化、高强度、高耐久性材料的应用有更深的创新要求。
主流eVTOL结构
无人机、eVTOL、飞行汽车等低空航空器主要由机身、机翼、尾翼、起落架、旋翼叶片、发动机/动力总成组等部分构成，不同的镁基材料可用于解决不同的应用需求。镁基材料如镁基金属基纳米复合材料（MMNC's）具有很好的潜力，一些MMNC's通过添加少量陶瓷纳米颗粒显示出优异的性能，不仅能增加机械强度，还能增加延展性。使用镁基建筑材料可避免复合材料结构易分层的问题，且镁或镁合金结构的刚性足以确保适度的变形，可应用于航空器结构件，包括螺旋桨、机翼、机身钣金等。根据Daniel Höche的介绍，设计一架基于镁材料的四旋翼无人机可以通过各个结构部件使用不同的材料来解决，例如：刚性——使用MgZnCa锻造合金，其屈服强度为306MPa，伸长率为11%；振动限制——使用基于AM60的纳米复合材料，在室温下具有15.4%的高延展性；抗蠕变——使用新型DieMag合金，不含稀土元素，与商业合金相比表现出更好的抗蠕变性能，并且比铝合金A380具有更好的高温屈服强度。
基于镁材料的四旋翼无人机设计方案
由于镁合金出色的充型性使其能经济地用于生产大型、薄壁和复杂铸件，未来镁合金压铸件将有望朝着大型化、薄壁化和复杂化方向发展，更贴合低空航空器的运行环境需求。
参考来源：
刘奇峰.铝、镁合金压铸件在汽车工业中的应用及发展
Daniel Höche e.g. Novel Magnesium Based Materials: Are They Reliable Drone Construction Materials? A Mini Review
华宝证券
(中国粉体网编辑整理/月明)
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