“易燃”、“難加工”、“價格高”——這樣的印象一直伴隨著鎂合金。雖作為輕量化材料曾經備受期待,但普及程度卻難如人意。隨著材料和加工技術的發(fā)展,現在鎂合金已然發(fā)生改變,正在逐漸成為安全易用的輕量化材料。電池和貯氫等能源領域的新項目也已經起航。渡過了休眠期,鎂終于迎來了開花結果的豐收時節(jié)。
實用金屬中最輕且比強度較高的鎂合金,被用于制造筆記本電腦、汽車部件和相機外殼等,成為不再罕見的材料。雖說如此,要稱其為通用材料還相差很遠,鎂還未能象人們期待的那樣貼近生活。
進展不及預期
在日本國內,1980年代隨壓鑄技術的發(fā)展,鎂合金開始了普及。到1990年代,在采用了觸變注射成型技術后,鎂合金名聲大噪,成為了家電企業(yè)和個人電腦企業(yè)競相采用的外殼材料。到1990年代后期,有著“銀色電腦”之稱、包裹暗銀色鎂合金外殼的筆記本電腦成為焦點話題,帶動了個人電腦需求的增長。當時日本國內的鎂需求曾大幅增長。
然而,鎂合金的增長并沒有達到普及的程度。從2004年前后開始,日本國內需求增長放緩,在2007年創(chuàng)下最高需求記錄后,受到雷曼危機的影響,需求陷入低迷,徘徊在每年4萬噸的水平上(圖1)。在汽車領域也未能象人們期待的那樣普及開來。
那么,既然鎂合金是輕量化的不二之選,為什么又會停滯不前呢?這是因為鎂合金存在易燃、難儲運、難加工、成本高等難點。而且,制造現在主流的鑄件時,還存在尺寸精度和表面性質和形狀等難題。這些難點蓋過了鎂合金是實用金屬中重量最輕的最大特點,限制了用途和需求的擴大。
然而,鎂合金即將“一雪前恥”。隨著不可燃合金的登場,以及通過金屬結構控制技術和加工技術的發(fā)展而使鎂合金更容易利用等,過去鎂合金的難點正在逐一得到克服。
另一方面,對于材料使用方來說,輕量化競爭愈演愈烈。日本金屬公司稱,在平板電腦和智能手機等移動產品領域,有些企業(yè)“不惜成本上升,也要通過置換材料實現輕量化。從2011年前后開始,來自海外的鎂合金壓延材料的垂詢不斷增多”。從以追求節(jié)能的飛機、鐵路機車、汽車為代表的運輸行業(yè),到輕量化對易用性影響很大的拐杖、輪椅等社會福利行業(yè)都對鎂合金表現出了興趣。
在材料技術和加工技術不斷進化和輕量化競爭的背景下,鎂合金沉睡的實力即將被喚醒。
耐熱新合金接連面世
那么,鎂合金有了哪些進化呢?讓我們從其產品自身、加工和用途三個方面,來看鎂合金的進化。
首先,鎂合金自身的進化大致有兩點。一點是難燃性。已有克服了易燃、難滅火等缺點的鎂合金登場。這就是熊本大學在2012年發(fā)布的“KUMADAI不燃鎂合金”。作為其基礎的“KUMADAI耐熱鎂合金”在900℃以上也不會自燃,而其進化版“KUMADAI不燃鎂合金”則完全不會燃燒。并且憑借優(yōu)異的強度受到關注,有望用來制造注重阻燃性的飛機結構材料(圖2)。
第二點是更輕。在這點上,最近最吸引消費者關注的當屬鎂鋰合金。2012年8月,NEC個人電腦公司(NECPC)開創(chuàng)了世界量產品之先河,對筆記本電腦“LavieZ”采用了這種合金(圖3)。A4大小的電腦重量還不到900克,實現了極致“瘦身”。
NECPC以非凡的熱情挑戰(zhàn)筆記本電腦的輕量化,在以擅長鎂合金加工的Kasatani公司等材料企業(yè)、表面處理企業(yè)及涂裝企業(yè)的協(xié)助下,在全球率先實現了鎂鋰合金的量產。