镁专访：中国工程院院士潘复生拓展镁基结构材料应用空间突破镁基

镁及镁合金的重要性越来越受到全球的广泛关注。近年来，中国宝武集团、中铝集团、青海盐湖等国家特大型领军企业积极布局参与和助力中国镁产业的发展，已成为我国镁产业发展的重要力量。而重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心积极与这些大型企业合作，参与国家级重大项目研发，成为镁合金发展的重要研发基地。重庆大学主办的镁合金国际期刊《Journal of magnesium and alloys》2019年影响因子为7.115，在全球同类刊物中排名第二，展现出我国在材料领域重要的国际影响力。

与此同时，世界各国高度重视镁及镁合金标准的修订和出版，镁行业参与ISO国际标准、国家标准的编制修订非常活跃。全球镁及镁合金研究者的人数大幅度增长，一批高水平论文已出现在《自然》、《科学》等顶级刊物中，我国在镁基材料领域的多个研究方向已经处于世界前沿。

为了更多地了解我国镁工业的发展方向和研究成果，5月中旬，记者采访了全国人大代表、中国工程院院士、重庆市科协主席、重庆大学教授、中国有色金属报社顾问潘复生，他向记者介绍了镁及镁合金材料当前的发展现状、应用潜力与市场前景，从他的谈话中，不由让人对镁基材料的发展潜力充满期望。

镁合金技术研发硕果累累

重庆大学国家镁合金研究工程技术中心是我国最早的镁合金研究院所，初期就承载着我国镁合金材料技术研发重大项目的开发和推广，当前，已经成为镁合金研发的重要基地。潘复生介绍说，在镁合金结构材料开发方面，重庆大学发展了“镁合金固溶强化增塑”合金设计理论，已成为解决镁合金强度和塑性平衡优化的一条新途径。基于“镁合金固溶强化增塑”理论的发展和应用，重庆大学开发了一批高性能镁合金，10多个牌号已进入国际标准牌号或国家标准牌号，其中，高强铸造镁合金的抗拉强度超过350MPa，延伸率超过10%；低成本低无稀土高塑性镁合金的抗拉强度达到425MPa，延伸率达到了11%；含Mn低成本镁合金的塑性达到52%，含Li镁合金的塑性达到56%。

另外，采用常规装备和工艺，重庆大学、北京工业大学共同开发的一批超高强镁合金，塑性达到10%左右，强度超过550MPa。采用特种加工技术，中南大学等开发出高强变形镁合金，抗拉强度超过710MPa，屈服强度达到650MPa以上。

基于Ti增强镁基复合材料金属增强特性，重庆大学提出了“颗粒强化增塑”复合强韧化新原理，初步开发的AZ91-5Ti复合材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率和AZ91相比，均实现了大幅度同步增长。

材料的研发促进了镁合金制备加工技术的提升。潘复生说，以导弹壳体、大型汽车轮毂和坦克负重轮等轮盘件为对象，发展了高强韧镁合金累积大比率锻造技术和半开放式锻造技术，实现镁合金大型锻件成形与性能的统一，突破大型锻件强韧化性能与尺寸精度协同调控技术瓶颈。目前，国内一批新型制备加工技术体现了重要的应用前景，例如，熔体自纯化技术、电磁辅助的凝固技术、低温挤压技术、在线扭转挤压技术、衬板轧制技术、复合轧制技术、旋锻技术等。

潘复生向记者介绍了近期国内科研院所的重大研究成果，及镁合金重大推进项目。他列举了多项新技术新工艺：重庆大学等发展的新型镁合金非对称加工技术（非对称挤压和锻挤一体化等）的理论和工艺均有重要进展；上海交通大学等开发的镁合金复合锻造工艺等有了新的突破；东北大学、重庆大学等开发的镁合金带卷挤压和轧制开始向产业化推进；北京科技大学、中科院金属研究所等发展的残余应力定向消除技术在厚板产品残余应力的消减上效果显著；西安交通大学等在高纯镁的制备上已形成一批技术成果；上海交通大学等基于Ce元素改性拓宽了镁-铝系合金锻造热加工图安全峰值区对应加工参数，提出了不同锻造温度和应变速率下的失稳判据，为实现高强镁-铝系合金大变形量锻造提供了依据。

拓展镁基结构材料应用空间

潘复生说，在镁合金结构材料方面，原有应用领域的增加和新的应用领域拓展，有望使镁合金结构材料的产量翻倍，几年内突破百万吨级可能成为现实。他说，重庆大学与宝武集团、中铝集团的合作正在积极推动之中。汽车特别是新能源汽车对轻量化需求越来越迫切，仪表盘、中控支架、电池箱等镁合金零部件的应用量有望大幅度增加。在建筑领域的应用，特别是建筑模板和可移动建筑有可能成为镁合金结构材料一个快速增加的新型增长点。潘复生说，就建筑模板而言，一旦技术完全突破，镁合金模板的年应用量就可能超过百万吨，中国有色金属工业协会对此极为关注，正在积极推动。镁合金结构材料的功能化特点有望推动镁合金结构材料在信息产业、军工、航空航天、石油化工等领域实现更大规模的应用，特别是可溶性镁合金在石油天然气领域有很大的应用市场。镁基复合材料作为金属基复合材料的新领域，其开发应用对全球金属基复合材料产业都可能产生重要影响。

突破镁基功能材料技术创新

潘复生说，在镁基功能材料领域，镁基生物材料和镁基储能材料前景广阔。镁合金生物材料正在向应用领域推进，生物相容性好、可降解等特点对新一代生物材料的开发应用提供了一条新途径，应用市场有望达千亿元以上。重庆大学和四川大学及相关公司和应用单位合作，正积极推进产业应用。镁基储氢材料、镁电池等作为新一代储能材料已开始受到国内外的广泛关注，一旦成功有可能实现储能领域的颠覆性革命。镁基储氢材料在金属储氢材料中具有体积储氢密度大、工作压力低、安全性好等优点，对解决氢能工业特别是氢能汽车的储运瓶颈有望提供新途径；镁电池具有资源丰富、能量密度高、安全性好等特点，对提升二次电池的安全性、降低二次电池的成本、缓解二次电池的污染都有重要作用，一旦技术突破，镁基储能材料的市场容量可达万亿元以上。在镁基储氢材料和镁电池领域，重庆大学已建成了一支30多人的研究团队，已形成一批原创性技术。