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我国应高度重视镁合金产业的战略地位--作者:郭锐 单位:陕西省政府办公厅

来源:本站    发布时间:2020/5/21 11:13:33    浏览次数:463    

镁合金被称为“21世纪的绿色环保结构材料”,有非常优良的应用性能,是目前质量最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度大、消震性好、承受冲击载荷能力大、电磁屏蔽性能优异、无生物毒性、耐有机物和碱的腐蚀性能好、资源十分丰富等优点。随着加工技术水平的不断提高,镁合金应用范围迅速扩展,市场需求不断增长。迅速发展壮大镁合金战略产业,对于发展我国国民经济与国防科技工业具有十分重要的意义。

我国镁陆地资源约占世界总探明储量的35%以上,居世界第一位。其中,菱镁矿资源总量31.45亿吨,符合炼镁要求的一、二级矿占78%;白云石资源探明储量在40亿吨以上。2019年,全球原镁产销量100万吨,我国为84.48万吨,占到全球的85%,其余为俄罗斯、以色列等有少量产出。国内产量主要分布在陕西、山西、宁夏等地,其中,陕西51.76万吨、山西11.71万吨、宁夏5.85万吨。目前,全球原镁约有45%用于生产镁合金,这里面又有70%用于汽车行业,其余20%和10%分别用于3C和军工、建筑材料以及飞行航空器等领域。

市场前景广阔

在交通运输装备领域:一是在汽车应用方面,在采用相同动力和传动系统的前提下,汽车轮毂、覆盖件、发动机箱、电池舱等零部件的轻量化,是镁合金最大的增量市场。德国大众汽车统计,汽车自重每减轻10%,即可节约燃料5%,每使用10公斤镁合金,汽车可减重4公斤左右;自重每降低100公斤,每百公里油耗可减少0.7升;每节约1升燃料可减少二氧化碳排放2.5克,年排放量减少30%以上。国外汽车已有60多个零部件改用镁合金,如欧洲帕萨特和奥迪A4,每辆车上已达到14公斤以上,北美地区和日本的部分车分别达到3.8公斤和9.3公斤,有的甚至超过28公斤。根据我国汽车轻量化路线图,到2020年、2025年和2030年,单车用镁合金要分别达到15公斤、25公斤和45公斤。以2025年生产3500万辆、单车消耗25公斤镁合金测算,需求量为87.5万吨。以2030年单车用量45公斤计算,则需要172万吨。2019年,我国生产纯电汽车130万辆,小型乘用车3000万辆,如果仅把每辆车的覆盖件改为65公斤的镁合金板材,就需要203万吨。长春一汽、上汽大众、重庆长安汽车等车企都已开始批量使用镁合金。展望未来,汽车用镁合金用量或将迎来井喷式增长。

二是在轨道交通方面,轨道交通只要减轻车体重量,就能使列车增加有效载荷,运行速度更快。现在一列八节车厢组成的高速列车,牵引力要高达5500~8800千瓦,而用镁合金降重则可大幅降低动力成本。国外轨道客车镁合金的应用远超我国,法国高速列车镁合金铸件和板材使用超过4.5万个,日本、韩国的高速列车也都采用了镁合金铸件和板材,成本降低8%~10%。我国规定常住人口300万以上、财政预算100亿元以上的城市,可以发展轨道交通。全国已有43个城市开通了地铁或轻轨列车运营,另有15个城市制定了地铁或轻轨规划,2020年市内轨道交通里程将达4500公里以上,各大城市都在修订增大城市轨道交通计划,仅成都市规划的2035年度市域内轨道交通里程就将达4500公里。成都天智轻量化科技有限公司已经批量供应地铁列车镁合金轻量化产品。轨道客车大量使用镁合金材料也将成为必然。

在3C电子产品和军工、建筑材料领域:镁板带材已开始用于中高档超薄型、或尺寸较小的笔记本外壳,工程塑料以及碳纤维所无法与此相比,镁合金材料现为便携式笔记本电脑外壳的首选。此外,还有电子产品的屏蔽层,超薄金属镁板(箔)也趋向使用镁合金。新一代移动通讯产品大量使用挖空镁合金框架,在4G和5G通讯基站散热器方面,仅国内至少有500多亿元的市场需求量。在军工领域,镁合金也已批量使用在可移动便携式通讯装备、轻便武器系统单兵武器和智能化头盔、军车悬挂式外装甲板以及肩扛式导弹、火箭弹壳体上。在墙面装饰领域,特别是高层、超高层建筑中,轻量化镁合金模板也开始广泛使用。

在飞行航空器等领域:飞机结构中除了内部支架框架以外,蒙皮、地板、舱板等最适合使用宽幅镁合金薄板。有试验结果表明,飞机减重1磅所带来的经济效益,商用机为300美元,战斗机为3000美元,航天器为3万美元,综合减重效果比铝合金高出25%~35%。欧洲空客公司早在上世纪就开发了镁合金板,比使用铝合金减重近10吨。我国的西飞、成飞很早就在机体内使用了镁合金锻件、铸件和板材。民航、通用航空、商业航天领域,将来更是镁合金大显身手的领域。

中国沦为原镁生产“巨人” 镁合金制造“矮子”

目前,世界镁工业的走向是:西方国家对原镁减产殆尽,但中国在持续增产。美国、德国、韩国、澳大利亚和日本等已经把镁作为21世纪的重要战略材料,相继制定了各自的镁和镁合金产业化规划。美国正在重点研究镁合金的高端制造工艺,现拥有世界唯一的工业化宽幅板带生产线;德国政府出巨资重点研究压铸镁合金、快速还原化与工具制造等尖端技术;韩国制定了由三星、浦项、现代三巨头联合投资超过500亿美元的东海岸三大镁合金国家产业园计划,2016年~2018年已经招商引资超过100亿美元,计划到2025年在镁合金深加工和高价值产品领域要达到世界领先水平。镁合金高端产业已形成了从基础研究到应用研究,再到产品开发和终端应用的完整体系,像高性能宽幅镁合金板带材、高性能镁合金挤压型材和精密锻造件等尖端加工技术,已基本被全部垄断,攫取了镁终端产品85%以上的附加值。就连年产仅有2万多吨原镁的乌克兰,在航空、航天等关键零部件的精密压铸方面也走在了世界前列,年创造产值达42亿美元。

虽然我国有丰富的资源和低成本的优势,2003年以来已连续18年成为世界最大的原镁产地和输出地,但却是典型的原镁材料生产“巨人”、镁合金制造“矮子”。2019年,我国出口原镁和镁制品45.16万吨,金额553.6亿元,均价12.25万元/吨,出口量占全球总产量的53%,主要出口荷兰、加拿大、美国、日本等国。全国进口镁制品41.09万吨,金额701.9亿元,均价17.08万元/吨。

镁产品出口-进口一圈后,国家净损失148.3亿元。在镁精密铸造和成形方面,虽然已成功开发出了高速列车“复兴号”挤压侧墙型材、地板导槽型材等产品,并进入批量装车应用,但在镁合金板材生产、应用方面远远满足不了市场需求。在运输装备制造中,镁合金板带材的消耗量占到70%以上,尽管山西闻喜银光镁业(集团)有限公司现为全国规模最大、品种最全的镁合金企业,但年产板带也不足3000吨;中铝洛阳公司和山东临沂曙光铸造有限公司的镁合金板材数量也十分有限,而且技术水平低、装备落后;河南鹤壁市高性能镁合金材料年产值也只有50多亿元;此外,宁夏太阳、山西长治、山东南山、重庆博奥、广东庆镁、福建坤孚等在加工方面虽有提升,但宽度大于1220毫米以上的镁合金薄板材,仍然属于空白。这些板材的采购价格极其昂贵,如汽车用高强度板材28万~35万元/吨,飞机制造和国防工业用板材38万~45万/吨,最高价是出口原镁30多倍。A股与汽车轻量化材料(镁合金)相关度较高的上市公司,只有云海金属和万丰奥威。

整体上看,我国规模化镁合金深加工和高端制造水平还很低,现有规模以上原镁冶炼企业83家,前10大企业产量占比37.7%,产能大于3万吨的只有13家,剩余的都是微小型企业,行业集中度差、装备自动化程度低,远未形成技术的引领和产业的集聚。

我国原镁产品以白菜价出口,然后再花巨资从国外进口的局面应尽快改变;中国的镁合金需要战略级别的镁合金产业规划和短期、中期、长期的技术布局。要充分利用我国原镁产量在世界范围内的绝对优势,高起点规划原镁冶炼和镁合金高端产品加工产业的整体布局,抓紧引进国外镁合金高端产业化技术和先进加工装备,立足陕西原镁就地取材,尽快实现本土镁合金应用端产业升级,替代进口,力争在较短时间内打造出我国的镁合金战略性产业基地。

全力以赴做大做强镁合金产业

近年来,陕西的府谷、神木两地利用兰炭副产的荒煤气作燃料生产原镁,形成了独具优势的金属镁冶炼低成本洼地,构建了煤化工与金属镁生产有机结合的循环经济产业链模式,原镁产量和出口量连年增加,稳居全国第一、全球第一。其中,2019年府谷产量43.33万吨,神木8.43万吨,总产量占到全国的62%,全球的52%。去年,镁在国内的销售比例已达49%,未来10年国内镁消费年均增幅将在20%以上。我国作为原镁产量世界第一大国,应紧紧抓住全球镁合金应用正在兴起的战略机遇,全力以赴做大做强镁合金产业。为此建议如下。

一是在产业目录中鼓励高性能镁合金的生产和加工,把镁资源、原镁锭和镁合金纳入国家重要的资源战略、材料战略和产业战略,加快、加大投入镁合金研发,扩大镁合金应用,全力发展镁合金产业。进一步加快在交通运输装备、3C电子产品和军工、建筑材料以及飞行航空器等领域镁合金轻量化材料的应用步伐,尽快改变镁合金生产加工受制于人的被动状况。

二是要站在全球格局的高度看待发展我国镁战略产业的紧迫性和重要性。应把目前陕西、山西等尚有一定污染、且产能仍然比较低的一些原镁冶炼项目继续列入鼓励类。力争提供所需技术和资金,特别是在环保执法上不宜“一刀切”和“生硬冷”,防止间接抽空这一战略性新型产业的发展基石。

三是支持陕西创建世界一流的镁产业园,有关部门共同做好这一战略产业的规划和建设等工作。应支持和帮助组建具有产业链条完整、加工配套齐全、产品优势突出、产能规模领先国际的镁产业集团,加快引进国内外先进镁合金加工生产设备,占领镁合金高端深加工技术的制高点,带头领跑镁合金产业向世界水平进发。

四是镁合金工业深加工技术装备属于重资产项目且投资巨大,利润周期长,需要国家有关部门和陕西省共同主导强力推进,全面整合国内镁合金科研机构和相关技术资源,构建“国家镁及镁合金技术研发与产品制造中心”,将陕西打造成为国家级规模化高端镁合金生产基地和应用推广示范基地。推动我国全面掌握国内外金属镁市场的定价权,由高端镁合金产品进口国变为出口国。

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