高性能鎂合金制備擠壓產(chǎn)業(yè)化研究

張海靜

摘 要：本文通過分析制約高性能鎂合金制備擠壓產(chǎn)業(yè)化的因素，尋找高性能鎂合金擠壓制備產(chǎn)業(yè)化的切實(shí)可行的解決方法。

關(guān)鍵詞：鎂合金 產(chǎn)業(yè)化

1 背景

山西是產(chǎn)鎂大省，曾經(jīng)號稱中國的“鎂都”，但從2012年原鎂產(chǎn)量次于陜西，發(fā)展落后的原因主要是生產(chǎn)普通鎂錠，在鎂的深加工和應(yīng)用上發(fā)展緩慢，徘徊在低端用鎂階段，主要以普通鎂錠產(chǎn)品為主，用來加工鎂屑鎂粉等出口。近年來，生產(chǎn)成本和市場價(jià)格形成嚴(yán)重倒掛，生產(chǎn)產(chǎn)量越多，虧損越多，單純以原生鎂錠為主要產(chǎn)品的金屬鎂廠紛紛減產(chǎn)、停產(chǎn)。如何走出困境，化危為機(jī)，必須以“新常態(tài)”面對鎂行業(yè)發(fā)展，由“量”的發(fā)展向“質(zhì)”的轉(zhuǎn)變勢在必行，走出一條“生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎂、制造高端鎂合金產(chǎn)品、變形鎂合金深加工一體化工程”延伸鎂鏈條走向高端應(yīng)用發(fā)展的道路，對于發(fā)展山西經(jīng)濟(jì)，維系山西鎂產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展、長遠(yuǎn)發(fā)展有著廣泛而深遠(yuǎn)的意義。

2 制約高性能鎂合金制備擠壓產(chǎn)業(yè)化的因素

目前，制約變形鎂合金產(chǎn)業(yè)化的主要因素之一是材料因素，表現(xiàn)為擠壓產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，綜合性能不均衡。最突出表現(xiàn)為產(chǎn)品加工性能較差，抗腐蝕等性能不一致。其中原材料的質(zhì)量問題作為影響鎂合金變形加工和力學(xué)性能的關(guān)鍵因素，是實(shí)現(xiàn)變形鎂合金產(chǎn)業(yè)化需要解決的首要問題。

制約變形鎂合金產(chǎn)業(yè)化的主要因素之二是整體流程長、非連續(xù)生產(chǎn)，效率低下。造成產(chǎn)品成本較高，缺少市場競爭力。目前國內(nèi)大多數(shù)鎂合金企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈不完整，未形成有效閉環(huán)和集約化管理。目前國內(nèi)多數(shù)鎂合金生產(chǎn)廠家模仿原蘇聯(lián)生產(chǎn)模式靠外購鎂合金坯料來實(shí)現(xiàn)擠壓。由于當(dāng)時(shí)鎂合金產(chǎn)品屬于稀有金屬，主要用于軍工等特殊行業(yè)，側(cè)重于技術(shù)及質(zhì)量，可以忽視成本的影響。但隨著鎂合金產(chǎn)品的迅速增長，原模式已經(jīng)不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的步伐。生產(chǎn)流程從原材料（鎂錠、坯料）、成品、廢料（制程和加工過程產(chǎn)生的不良品、料頭等）各個(gè)環(huán)節(jié)屬于不同的供應(yīng)商，由于從鎂錠-坯料-擠壓品各環(huán)節(jié)加工過程中會產(chǎn)生15%-20%左右的廢料，兩個(gè)環(huán)節(jié)加起來會達(dá)到30%左右的廢棄料。對于第一環(huán)節(jié)將會產(chǎn)生15%左右的料頭和鎂屑，當(dāng)廢料銷售，目前廢料價(jià)格一般為頂原鎂錠價(jià)格的一半左右，即每噸材料至少損失15%的價(jià)格，按照1噸1.6萬計(jì)算，損失2400元，對于第二環(huán)節(jié)將會產(chǎn)生15%的不良和壓余，每噸2.5萬元左右，將會產(chǎn)生3750元的廢料，兩項(xiàng)加起來為6150元損失，把這些當(dāng)廢料處理只能賣到原值的一半左右，損失3000元左右。如果按照每年生產(chǎn)1萬噸計(jì)算，將會損失3000萬元左右。對于鎂合金產(chǎn)品來說，這是一個(gè)巨大的成本。并且原料和加工且大多不屬于同一廠家地域，坯料、成品、廢料來回運(yùn)輸，物流運(yùn)輸成本較高，整體流程長，消耗大，各環(huán)節(jié)注重各自利益，鏈條管理難以形成有效控制，最終造成產(chǎn)品成本較高，即使質(zhì)量再高再好，面對產(chǎn)品價(jià)格客戶卻望而止步，市場競爭能力受限，嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程。

3 解決方法

基于前期針對鎂合金坯料工作基礎(chǔ)，鎂合金研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)上，需要針對以上兩個(gè)制約因素進(jìn)行著手解決。實(shí)現(xiàn)高性能變形合金，針對主要因素之一材料問題：首要解決源頭管理是原料質(zhì)量的穩(wěn)定。其技術(shù)上的瓶頸主要是保證原材料純凈化、均質(zhì)化。雜質(zhì)含量高、擠壓坯料的質(zhì)量不穩(wěn)定（夾雜、晶粒粗大、組織不均勻）、擠壓速度低，后續(xù)處理工藝與專用設(shè)備不過關(guān)和擠壓工藝技術(shù)不成熟等。在高品質(zhì)擠壓型材坯料基礎(chǔ)上，針對擠壓型材優(yōu)化模具、工藝設(shè)計(jì)及后續(xù)時(shí)效熱處理工藝，獲得高強(qiáng)度鎂合金擠壓型材。

通過穩(wěn)定鎂錠質(zhì)量，穩(wěn)定產(chǎn)品性能，通過原鎂生產(chǎn)雜質(zhì)控制、熔體復(fù)合凈化—過濾—變質(zhì)工藝、半連續(xù)鑄造過程的保護(hù)和阻燃技術(shù)，再添加適當(dāng)比例的錳、稀土元素和控制稀土相形態(tài)的變質(zhì)劑工藝、通過電磁熔鑄技術(shù)等措施以達(dá)到坯料的純凈化、均勻化和細(xì)晶化，大幅度提高合金室溫韌性、強(qiáng)度和塑性加工性能，最終得到高品質(zhì)鎂合金坯料。

針對主要因素之二：流程長、非連續(xù)生產(chǎn)、成本高，缺少競爭力。繼續(xù)利用公司整體循環(huán)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，充分發(fā)揮鎂鏈條模式，實(shí)行無縫式閉環(huán)管理，建設(shè)集約化管理，實(shí)現(xiàn)從原料輸入到成品輸出的“短流程”、“連續(xù)化”“0廢料”的一體化工程。

最終實(shí)現(xiàn)高性能鎂合金制備擠壓一體化技術(shù)和工程上協(xié)同提高及工業(yè)化制備和規(guī)模應(yīng)用，并獲得部分核心生產(chǎn)技術(shù)。從而為山西鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展找到一條可持續(xù)發(fā)展的路子，為山西鎂產(chǎn)品的未來創(chuàng)造“鎂”好明天起到示范作用。隨著變形鎂合金產(chǎn)品市場的拓展和技術(shù)的提高，型材產(chǎn)能日趨壯大。變形鎂合金產(chǎn)業(yè)面臨著一次新的革命。

4 結(jié)論

破解從源頭到最終成品的“高性能”和“一體化”兩個(gè)難題，表面上看是結(jié)果和過程的關(guān)系，實(shí)際上是解決材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)，是“質(zhì)”與“量”認(rèn)識上的又一次提高。只有質(zhì)量上的高性能，沒有市場競爭力，應(yīng)用上的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)是空中樓閣，鎂合金的發(fā)展受限。而只有量的發(fā)展，沒有質(zhì)的保證來發(fā)展，是盲目發(fā)展，也是最終沒有市場。因此我們提出高性能坯料制備擠壓一體化工程，就是充分兼顧質(zhì)與量的宏觀辯證關(guān)系，結(jié)果和過程的必然聯(lián)系，依靠鎂合金材料制備技術(shù)和一體化應(yīng)用技術(shù)。面向全球市場進(jìn)行開發(fā)，依靠中西技術(shù)相結(jié)合取長補(bǔ)短，推進(jìn)材料技術(shù)的研究和應(yīng)用。以山西鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展和新材料技術(shù)突破為契機(jī)，以東義鎂行業(yè)最長鏈條為載體，實(shí)現(xiàn)變形鎂合金一體化工程的示范作用，為山西轉(zhuǎn)型發(fā)展和鎂產(chǎn)業(yè)振興先行先試做排頭兵。