鎂基復(fù)合材料-項(xiàng)目簡(jiǎn)析

1、鎂基復(fù)合材料-項(xiàng)目簡(jiǎn)析作者:日期:商丹循環(huán)工業(yè)經(jīng)濟(jì)園區(qū)年產(chǎn)5萬(wàn)噸鎂基復(fù)合材料項(xiàng)目簡(jiǎn)析1、項(xiàng)目名稱：商丹園區(qū)年產(chǎn)5萬(wàn)噸鎂基復(fù)合材料項(xiàng)目2、產(chǎn)業(yè)政策：復(fù)合材料是國(guó)家發(fā)改委大力倡導(dǎo)和積極支持的高科技產(chǎn)品，項(xiàng)目屬于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011 ）鼓勵(lì)類項(xiàng)目。3、產(chǎn)品及用途：金屬?gòu)?fù)合材料屬于復(fù)合材料的一類，是一門(mén)相對(duì)較新的材料 學(xué)科，僅有40余年的發(fā)展歷史。單一的金屬、陶瓷、高分子等 工程材料難以滿足對(duì)材料的多方面性能要求，復(fù)合材料因此被積極研發(fā)。金屬?gòu)?fù)合材料是指利用復(fù)合技術(shù)將多種性能不同的金屬、非金屬在界面上實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合而形成的材料，能夠極大地改善單一金屬材料的熱膨脹性、強(qiáng)度、斷裂韌性、沖擊韌性、耐

2、磨損性、 電性能、磁性能等諸多性能。按基體類型分，主要有鋁基、鎂基、 鋅基、銅基、鈦基、銀基、耐熱金屬基、金屬間化合物基等復(fù)合 材料。目前鋁基、鎂基、鈦基、銀基復(fù)合材料發(fā)展較為成熟。鎂基復(fù)合材料主要以鎂鋁合金為基體，以陶瓷顆粒、纖維或品須作為增強(qiáng)體。制成的鎂基復(fù)合材料，集超輕、高比剛度、高 比強(qiáng)度于一身，該類材料比鋁基復(fù)合材料更輕， 具有更高的比強(qiáng) 度和比剛度，成為航空航天等領(lǐng)域的優(yōu)選材料。4、市場(chǎng)分析：鎂基復(fù)合材料正成為繼鋁基之后的又一具有競(jìng)爭(zhēng)力的輕金屬 基復(fù)合材料，因其密度小(1.74 g /cm3),僅為鋁的2/3,且比 鎂合金具有更高的比強(qiáng)度 、比剛度、良好的阻尼性能和電磁屏 蔽等性能

3、和耐高溫性能，在航天、航空、電子、汽車(chē)、輪船、先 進(jìn)武器等方面均具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)，鎂基復(fù)合材料下游行業(yè)需求增長(zhǎng)帶來(lái)鎂基復(fù)合材料 市場(chǎng)需求的擴(kuò)張，行業(yè)銷售增長(zhǎng)明顯，產(chǎn)品供不應(yīng)求。在國(guó)家“十 二五”規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大方針下，鎂基復(fù)合材料面臨巨大 的市場(chǎng)投資機(jī)遇，行業(yè)有望迎來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。5、生產(chǎn)工藝：鎂基復(fù)合材料的增強(qiáng)體主要有長(zhǎng)纖維、短纖維、顆粒和晶須等，其中顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單、成本較低微觀組織均勻、材料性能各向同性且可以采用傳統(tǒng)的金屬加工工藝進(jìn) 行二次加工等優(yōu)點(diǎn)，成為金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域最重要的研究方 向，正在向工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展。常用的基體鎂合金鎂基復(fù)合材料要

4、求基體組織細(xì)小、均勻，基體合金使用性能 良好。根據(jù)鎂基復(fù)合材料的使用性能， 對(duì)側(cè)重鑄造性能的鐵基復(fù)合材料可選擇不含 Zr的鑄造鎂合金為基體；側(cè)重?cái)D壓性能的則一般選用變形鎂合金。這些基體鎂合金主要有鎂鋁鋅系（A731、AZ61、AZ91）、鎂鋅鉆系、鎂鋰系、鐵鋅銅系 （ZC71）鎂鎰系、 鐵稀土錯(cuò)系、鎂針錯(cuò)系和鎂鉉銀系等。純鎂的強(qiáng)度較低，不適合 作為基體。常用的顆粒增強(qiáng)體根據(jù)鎂基復(fù)合材料的使用性能、基體鎂合金的種類和成分來(lái)選擇所需的顆粒增強(qiáng)體，要求增強(qiáng)體與基體物理、化學(xué)相容性好， 應(yīng)盡量避免增強(qiáng)體與基體合金之間的有害界面反應(yīng)，弁使其與基體潤(rùn)濕性良好，載荷承受能力強(qiáng)等。選擇所需的顆粒增強(qiáng)體包括：碳

5、化物SiC顆粒硼化物TiB2顆粒氧化物MgO金屬間化合物Mg2Si制備方法可分為外加顆粒和原位內(nèi)生顆粒法兩種。工藝方法粉末冶金法粉末冶金法是把微細(xì)純凈的鎂合金粉末和增強(qiáng)體顆粒均勻混合后在模具中冷壓，然后在真空中將合體加熱至合金兩相區(qū)進(jìn) 行熱壓，最后加工成型得復(fù)合材料的方法。 該法工藝設(shè)備較復(fù)雜， 成本較高，不易制備形狀復(fù)雜的零件。熔體浸滲法包括壓力浸滲、無(wú)壓浸滲和負(fù)壓浸滲。壓力浸滲是先將增強(qiáng) 顆粒做成預(yù)制件，加入液態(tài)鎂合金后加壓使熔融的鎂合金浸滲到 預(yù)制件中，制成復(fù)合材料采用高壓浸滲， 可克服增強(qiáng)顆粒與基體 的不潤(rùn)濕情況，氣孔、疏松等鑄造缺陷也可以得到很好的彌補(bǔ)。無(wú)壓浸滲是指熔的鎂合金在惰性氣

6、體的保護(hù)下，不施加任何壓力對(duì)增強(qiáng)顆粒預(yù)制件進(jìn)行浸滲。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但預(yù)制件的制備費(fèi)用較高，因此不利于大規(guī)模生產(chǎn)。全液態(tài)攪拌法在保護(hù)氣氛下，將增強(qiáng)顆粒加入熔融的鎂合金基體中，再進(jìn)行機(jī)械攪拌，最后澆鑄成型。此方法設(shè)備以及工序簡(jiǎn)單，成本也 較低，但在攪拌的過(guò)程中容易產(chǎn)生氣孔， 另外由于增強(qiáng)顆粒與基 體的密度不同易發(fā)生顆粒沉積和團(tuán)聚的現(xiàn)象。半固態(tài)攪熔鑄造法半固態(tài)攪熔鑄造法是指將增強(qiáng)顆粒加入由機(jī)械攪拌的半固 態(tài)基體中，待混合均勻后升至熔點(diǎn)溫度澆鑄，凝固后得到鎂基復(fù)合材料的方法。此方法可以避免全液態(tài)攪拌法易產(chǎn)生氣孔和發(fā)生 顆粒沉積及團(tuán)聚的現(xiàn)象。該工藝較有利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。噴射沉積法此工藝首先用

7、高壓的惰性氣體流將液態(tài)鎂合金霧化，形成熔融狀態(tài)的鎂合金噴射流，同時(shí)將增強(qiáng)顆粒噴入鎂合金噴射流中， 使顆粒和基體的混合體沉積到襯底上，凝固后得到鎂基復(fù)合材料。該工藝所制備的復(fù)合材料顆粒在基體中分布均勻、凝固快，界面反應(yīng)較少。此方法技術(shù)要求高、成本大。綜合考慮，擬選用半固態(tài)攪熔鑄造法。6、原材料供應(yīng)：主要原料鎂鋁合金依托產(chǎn)業(yè)鏈前端的“商丹園區(qū)年產(chǎn)10萬(wàn)噸鎂鋁合金項(xiàng)目”；所需的顆粒增強(qiáng)體主要通過(guò)外購(gòu)解決。7、項(xiàng)目選址：項(xiàng)目擬建于商丹循環(huán)工業(yè)經(jīng)濟(jì)園區(qū)內(nèi)，以大企業(yè)引領(lǐng)、園區(qū)承載、集群化發(fā)展的模式，形成金屬鎂一鎂合金一鎂基復(fù)合材料 循環(huán)發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈。8、能耗狀況：產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中用電量較大。9、環(huán)境影響：本項(xiàng)目運(yùn)用物理工藝將鎂鋁合金加工成鎂基復(fù)合材料，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)化工工藝，不使用有毒有害