基礎材料領域的高速發展給社會、經濟、文化體系等各方面帶來了重大變化。作為基礎材料產業的一個重要門類,我國鎂合金材料產業自響應落實“十三五”系列戰略措施以來,自主研發了10余種鎂合金材料并成功應用于航空、航天、軍工、汽車等領域,大幅降低了鎂合金產品的成本,提升了產品市場競爭力。我國鎂資源豐富,受汽車節能減排及輕量化等需求刺激,有望促進鎂合金材料消費市場的進一步發展,為產業發展帶來機遇與挑戰。
年來,我國鎂產業運行總體平穩,產量、出口量持續增長。目前全球原鎂產量主要來自于中國,根據中國有色金屬工業學會統計,2019年,我國原鎂產量為9.69×105t,同比增長12.2%;在價格方面,受供給增加影響,原鎂均價為15949元/t,同比下跌3.3%,鎂冶煉企業實際盈利水平同比小幅下降;在資源消費及市場方面,我國鎂資源的消費量為4.85×105t,同比增長8.6%,增幅同比提升1.6個百分點,但國外對鎂資源需求回升,我國2019年全年累計出口各類鎂產品約4.52×105t,同比增長10.2%,出口量占我國鎂產量的46.6%。
受國際國內經濟形勢變化特別是全球新型冠狀病毒肺炎的影響,金屬材料市場需求低迷,鎂合金材料產業長期積累的結構性產能過剩、市場供求失衡等深層次矛盾和問題逐步顯現。目前我國鎂產業運行總體平穩,產量、出口量持續增長,但在冶煉環保水平、深加工產品應用等方面存在短板,產業轉型升級的任務依然艱巨。另外,我國鎂合金材料產業的產能規模龐大,對資源、環境等影響深遠,在節能、節材、環保的短流程制備加工技術開發與應用方面仍任重道遠。
相較于普通鎂合金材料,稀土鎂輕質結構合金材料在添加稀土后,具有強度高、韌性好、耐熱耐蝕等顯著優勢,解決了制約鎂合金材料廣泛應用的關鍵問題,是推進我國航空、航天、汽車、軌道交通等領域輕量化發展的關鍵基礎材料。我國鎂、稀土資源豐富,合金成型及加工技術成熟,市場應用空間大,稀土鎂合金輕質結構材料產業體系完整,可實現自產自銷。
稀土鎂輕質結構合金材料未來的市場需求主要集中在:①鎂稀土母合金、稀土鎂合金短流程低成本制備技術開發及推廣應用;②面向應用的新型稀土鎂合金材料開發;③加工成型技術及配套裝備研發;④完善稀土綠色冶煉分離技術,加快推廣應用;⑤面向材料生命周期的系統研究,建立“產學研用”協同發展平臺;⑥加快稀土鎂輕質結構材料應用速度,在未來3~5年內實現領域向民用領域轉化,逐漸擴大市場規模,到2035年將替代普通鎂合金材料的比例達到30%。
強鎂合金材料是支撐航空、航天、新一代武器裝備、高速列車以及新能源汽車等裝備不斷升級發展的基礎材料。我國在強變形鎂合金研發與應用方面處在世界前列。但從進一步擴大鎂合金材料應用的角度來看,現有的高強度鎂合金材料在比強度、比剛度、斷裂韌性以及性能穩定一致性等方面還有明顯不足,使鎂合金材料在上述領域的應用及提高其終端產品競爭力方面受到嚴重制約,是當前亟需解決的發展難題。強鎂合金材料及其強韌化變形加工技術是鎂合金領域發展的主要方向,預計到2035年,強鎂合金材料替代同類普通材料量將超過20%。
我國稀土資源儲量居于世界位,在稀土開采、冶煉分離等方面具有優勢。但目前16種稀土元素(Pm除外)的應用是不平衡的,存在輕稀土閑置、滯銷等問題,導致國內以La、Ce等元素為主的稀土形成了大量積壓。目前,隨著汽車輕量化、電子通信等領域相關產業需求的不斷擴大,各大終端企業和材料生產廠家一直致力于輕量化部件的研發,對鎂合金材料的性能要求達到的高度,甚至產生許多結構功能一體化的需求。這給稀土鎂合金的發展帶來了新的機遇,尤其是輕稀土鎂合金的開發應用,充分發揮La、Ce等稀土在鎂合金材料中的優勢作用,應用前景十分廣闊。