10月21日，在北京召开的镁行业年会上，中国铝业公司郑州轻金属研究院轻金属材料研究所所长肖阳博士应邀做了题为《关于中国镁业发展的思考》的报告。尚镁网将分专题将肖阳博士的观点刊发。
他主要讲了六个方面的问题，包括：一、原镁成本持续降低为镁加工发展与应用提供保障；二、镁合金发展过程中的问题分析；三、镁需从冶金功能应用向结构应用转变；四、镁合金应用的技术瓶颈及发展路径；五、郑州轻金属研究院的镁业研发现状简介；六、镁景展望。
肖阳博士的一个重要观点是：正视镁行业问题、把握镁材料特性，推动镁向结构应用方向转变。
对镁业发展过程中的问题的简要分析
1、中国镁工业体系的形成与演变
按前苏联的工业体系在一五计划分别建成抚顺铝厂镁车间(3000吨的电解镁）和东北轻合金加工厂(镁板、带、管、棒、型、粉)；在1965年将镁板带车间转入洛阳铜加工厂镁板带车间，同年成立郑州轻金属研究院。上述四家单位是中国镁工业技术、人才、产品的来源与发展基础。
郑州轻金属研究院的硅热法炼镁技术，1978年被冶金部鉴定为二等奖后在全国推广，大量民营企业的加入使中国原镁自1998年以来持续位居世界第一，依靠成本优势占据世界原镁产量的80%左右。
从上世纪80年代起，在国家优先发展铝的政策下，国家对镁工业的发展投入很少。2000年后上述四家单位先后进入中国铝业公司，但中铝公司没有将镁作为发展重点。缺乏国家和国企的规模投入，镁的发展与同为轻金属铝、钛相比相对滞后。
从2000年起，全国在镁的研究、生产、应用投入开始加大，部分民营企业经过十多年的发展和市场的洗礼，开始向自主创新、规模生产的等良性方向发展；出现鹤壁、运城、府谷、重庆、宁夏、辽宁等镁产业集聚区，产业集中度进一步提高；涌现出闻喜银光、南京云海等代表性企业，镁向健康有序的方向发展。
2、镁研发体系的问题与发展
(1) 郑州轻金属研究院是原国内镁研究权威单位，从上世纪80年代国家优先发展铝的战略起，镁的研究投入少。到1999年科研院所改制和2001年后轻研院进入中铝公司后，镁行业一直缺乏研发牵头单位，这是技术进步缓慢原因之一。
(2) 从2000年起，全国掀起一股镁热风，大多数理工类金属材料专业的高校加入镁的研究队伍之中，企业也跟进与高校合作研发；国家也加大在镁研发的投入，十五、十一五、十二五重大专项，863、973、自科基金、省市地方政府等都大力资助镁的研究。在镁研究上投入大量的科研经费，研究与实践、应用脱节，影响企业的技术进步。
(3) 企业迫切需要技术革新，进行了许多的自我创新，但由于缺乏优秀人才和理论指导，在刚开始摸索阶段容易失败；随着企业的成长和发展，自主创新能力正日渐增强，如银光、云海、惠冶等。
(4) 政府和行业协会大力提倡产学研联盟，鼓励高校、研究院所、企业进行合作共赢。目前河南省已成立了产学研联盟，这是一个新的尝试。
3、轻金属中铝镁钛的发展比较分析
(1) 从规模和速度上看：铝(2438万吨)遥遥领先于镁(80万吨)和钛(10万吨)，近三十年中国的铝产量从世界3%持续增长到52%；1990年后皮江法炼镁的产量在中国呈现爆发式增长，但总量太小。
(2) 从技术进步上看：铝冶炼和铝加工技术进步快，持续创新能力强；皮江法应用是镁的阶段性进步、相对较慢。
(3) 从国家投入和企业规模与数量上看：铝和钛都是国家队带头，国家投入大、企业规模大；钛虽然产量小，但企业数量少、单厂规模大，国家队的遵义钛厂、宝钛集团、西北有色院、双瑞钛业、攀钢钛业、中色东方集团等几家国企支撑了钛行业的发展。镁是国家队集体不作为引起的衰落式离场，但民营企业发展初期规模小、数量多，容易恶性竞争。
(4) 从装备上看：铝和钛有国家投入，特别是在加工方面的设备自动化、规模化水平较高；镁加工设备落后、装机水平低，所生产规模小、质量差。尽管镁加工的难度不如钛，钛需要在真空下制备、高温下加工、变形抗力大于镁等技术难点，由于钛加工的装备大型化、自动先进，能够生产出高品质钛材，但镁恰好相反。以宝钛集团的钛加工装备为例，从15个国家引进如2000KW的电子束熔炼炉、10吨真空自耗电弧炉、7000吨的油压机、2500吨/3150吨自由锻造机、3000mm CNC辗环机、3150吨挤压机、15米大型真空退火炉、3300mm宽板轧机、四辊/二十辊高精度可逆轧机等，这些装备决定钛能在国防军工中广泛使用，而镁加工装备与钛相距甚远。
(5) 从产品质量与应用上看：铝和钛的产品质量明显优于镁合金。钛材在质量要求高的军工和化工领域大量使用，镁合金存在着熔剂与氧化夹渣、产品质量不稳定等问题，限制镁在航空航天、交通运输等高端领域的应用。
(6) 从生产过程中环保来看：铝和钛生产过程中越来越绿色；镁冶炼工厂在环保方面投资相对少，烟气、粉尘、废液、废渣等污染物排放量多，实际能耗与理论能耗差距大。
(7)从从业人员和研发人员来看：镁的从业人员数量远大于钛；但镁以民营企业为主，镁原创技术的研发人员数量少于钛，企业自主创新的驱动力不足。
通过以上对比分析，镁需要学习其它金属发展的成功经验，为后续健康、快速发展打下基础。
4、从消费者角度看镁应用问题
(1) 从镁产业全过程来看：镁冶炼---合金设计与制备---加工工艺与技术---各类产品性能与使用性能---寿命评价---材料表征技术等标准体系建设尚处初期阶段，需要形成紧密相连的综合体系，在后续发展中完善。
(2)从镁产业现状来看：从基础研究、成熟的工程化技术开发、标准化生产、产业投资、应用基础研究、市场培育等方面来看，镁成长为一个大金属品种的目标衡量还很不相适应。
(3)从镁合金材料后续加工的成本来看：镁合金机加工后要进行表面处理、连接、维护、更换、回收等全成本，镁应用的全成本昂贵，需要新技术来突破降成本。
以3C行业的笔记本壳的成本构成为例：镁合金的原材料占15%，模具制作和压铸成形费用占15%，机加工(去毛刺、表面抛光、攻螺纹孔等)占20%，表面处理、涂装占35%，其它占15%等。后处理的成本远高于材料的成本，一些镁合金应用的综合成本相对还比较高，一定程度上限制其规模应用。
(4) 与镁竞争的材料：钢铁、铝、钛、塑料、复合材料等，在某些方面比镁具有明显的经济优势或高可靠性。镁合金的生产成本高，加工周期长、采购困难、使用成本高等因素，导致镁生命周期的全成本高，经济优势不明显，限制其批量应用。
5、镁结构减重的问题分析
(1) 镁尽管密度小，但其比强度与超高铝合金和高强钛比并不一定占优势。目前常规的工业生产的铸造镁合金不到300MPa，变形镁合金不到400MPa；超高强铝合金的强度达到600MPa，TC4钛合金强度超过1000 MPa。所以镁在主承力件上与铝、钛竞争不一定有优势；镁合金只做次承力结构使用，如壳体、机箱等方面有优势。
(2) 尽管镁合金的抗压强度明显大于抗拉强度，这非常适合飞行器发射时的服役特征，但现有轧制镁板或锻造件由于变形不均匀或变形织构的影响，各向异性严重或在某些方向的屈服强度很低，影响材料的设计和使用。
(3) 目前的变形镁合金在交通运输领域与铝、钢竞争优势不明显。如果没有技术进步，镁产品质量的不稳定限制规模化应用，特别是大型化部件。
6、需要对镁特性的深刻认知和对镁市场的深入研究保证镁业健康发展
(1)、市场是产业发展的龙头。要对市场进行深入调研，要明确产品定位和产业的竞争优势，不能光靠资金来拉动，要综合考虑，避免盲目投资或重复建设。近期在镁加工的投资的项目很多，如镁板带、轮毂、交通变形用镁等，但一定考虑市场的成熟程度，不要超前发展，在现在发展基础上稳步推进，利用管理创新开拓新竞争优势，保证企业能生产和发展。
(2)要对镁的特性有深刻认识，要关键技术突破来充分发挥镁的优势，要利用关键技术的突破对镁业规模化的发展起推动作用，实现突破性进步(如皮江法炼镁一样)。要遵循科学的规律要从基础研究、制备技术、产业的小、中试向工程化成熟应用，从实验室不要一步跨越式发展到规模生产。
镁应用需要从冶金功能应用向结构应用转变
1、中国2014年的金属镁消费量情况
2014年共消费了37.07万吨镁，同比增长5.47%。其中用于冶金领域25万吨，以原镁形式进行消费的占了67.44%，用于加工领域的镁只有11.27万吨，占30.41%，其中镁压铸和牺牲阳极是主要用途。
镁消费主要在冶金领域、以原镁为主的低端消费，是由中国近年来冶金领域快速发展拉动的，中国的钢铁、铝合金、钛等金属产量跃居世界第一，带动冶金用镁的需求，是利用镁活泼等特性的功能应用。而具有高附加值的深加工产品只占12.9%，镁合金的生产量相比2013年缩减13.53%，特别是变形镁合金的消费量更小。
2、镁在结构应用处于低谷的蓄能期
2014年中国的镁合金生产了25.75万吨，相比2013年缩减13.53%，国内只消费了11.27万吨。消费主要是压铸镁合金和镁牺牲阳极。除去牺牲阳极外的变形镁合金消费量估计不到2万吨，由此可见我们在镁的结构应用低谷期。
(1)与二战时西方高峰时年消费30多万吨镁，并且是以镁合金作为结构材料在军事领域上使用；中国在70年后消费总量才达到30多万吨，但其中消费的60%以上是在冶金领域，这是巨大的历史差距。
(2)衡量一个国家一种金属结构材料的发展水平，就要看其板带材生产水平。其板带材的设备装机水平、生产能力、产量及质量。如武钢五机架冷连轧机组、西南铝的1+4热连轧、洛铜高精度电子铜板带、宝钛的3.3米热轧机等代表我国的板带材加工水平。
1965年建设的洛铜镁板带车间仍代表我国镁加工水平，代表设备是1600mm二辊可逆热轧机和1800mm二联三重轧机，与钢、铝、铜、钛加工相比差距巨大。
2014年国内用铸锭热轧生产镁合金板材的数据约有数百吨，略高于二战时德国高峰期单月镁合金板材的产量，也就是目前中国全年轧制法生产的镁板带产量与70年前德国的单月产量是差不多的；轧制板材只占中国镁产量的万分之几，这种应用现状要引起镁业界人士的关注。
(3) 镁板带作为最轻结构材料最具减重优势，军工领域能接受新材料和高成本，对材料的军转民起引领和推广作用，急需减重的航空航天(克克计较)和国防军工、交通运输等领域有美好的应用前景。
军工用镁在我国有多年的历史，军工领域对镁材要求高可靠性。镁现有落后的生产装备影响产品质量的稳定性。据知有些新型号从源头设计上避开镁，宁可用价贵、可靠性高的钛合金；或退而求其次、通过损失设计性能、采用可靠易得铝材。
镁在结构应用的突破，必需改正现有的生产现状，提高品质和高可靠性。
(4) 镁锭的价格是一万多，镁合金热轧板的价格十万元左右，看似利润很高，很多业外人想携巨资进场；但是现从事镁板带生产的企业基本不赢利、没有利润去改善装备、研发新产品，生存艰难。镁板带的产能利用率低，部分企业难以为济、相继停产。
国内形成镁合金板带生产能力的超过10家，总产能超过1万吨，实际产量只有几百吨左右(不含挤压板材)，产能利用率极低；此外闲置的钢铁、铜、铝、钛等闲置产能的轧机也可用于镁板的轧制。
镁合金板材要求热轧机辊宽、压力大、压下和轧制速度快，对设备的装机水平要求高，所需设备资金投入大。如果没有技术优势、达不到规模的市场销量，巨额投资短时间难以赢利。
据不完全了解，至少还有9个镁板项目正在计划之中。新建项目需要深入调研市场，明确市场定位，要利用新技术在产品性能上突破，避免传统轧制法生产存在的问题，不要重复建设镁合金板带项目，不要超前市场进行投入，要按科学规律确保企业能够生存和赢利。
3、对镁认识的误区
其一，镁是继钢铁、铝之后的第三大结构金属。实际上，镁的结构应用现在不如钛，将来会是。
其二，镁是小金属，冶炼工艺复杂，生产成本比铝高。实际上，随着镁冶炼规模的扩大和冶炼技术进步，原镁的成本还能大幅度地下降。
其三， 镁是不易成形和难加工的金属。实际上，此说法在室温下是对的，镁在高温下易成形。镁合金在高温下具有良好的塑性、易发生超塑性，所以镁尽可能在高温下进行加工。
其四，镁不耐腐蚀。这也不完全对，现有的镁合金不耐腐蚀主要原因是用熔剂法生产，相对不含熔剂的高纯镁耐蚀好。
其五，铝锭与镁锭价格差距不大，所以用铝合金的地方用镁合金替代在成本上差异不大。实际是，目前铝合金与镁合金的市场价格差距很大。要从镁合金的生产效率、表面处理、连接、使用、维护、更换、回收等综合来考虑，镁合金的成本远高于铝合金，特别是现有镁合金的生产规模小，用镁成本更高。
4、要根据镁的特性来扩大镁的应用
我们对镁的认识存在着误区和问题，导致其开发出的产品在面向市场过程中所暴露出来的缺陷和问题，限制其在市场上的大规模应用。我们在镁合金应用的退步与没有充分发挥镁的优点、避免缺点有很大的关系。由于纯镁的强度低、性能可调范围窄，市场中使用的多是镁合金。
要充分发挥镁的优点来扩大镁的应用，使镁与其它材料在竞争中具有优势，是其它材料无法替代的，这样镁就有专有的应用空间。如镁合金液体的超薄成形特性是其它金属所不具备，所以镁在压铸中得到大量应用；低标准电位特性用于牺牲阳极是其它材料无法替代的，未来镁合金做电池材料前景看好；镁的体积比热容小所具备的优异散热性能，在需要快速散热的电子元器件(LED)有好的前景等。
在应用开发过程中要充分考虑镁合金的缺点，特别用熔剂法生产的产品耐蚀性差、质量不稳定等问题，需从设计与开发上考虑镁合金生命周期的全成本。
镁需要同钢铁、铝、钛、高分子、复合材料等其它材料进行应用竞争，要充分发挥镁的特性优势，特别是其它与之竞争材料是不可替代或不易替代，这是扩大镁应用的指导思想。
5、从冶金功能性应用为主向结构性应用为主的转变转变是扩大镁应用的关键
(1) 镁消费目前还是以冶金领域的低端功能应用为主，预计伴随中国在钢、镁、铝产量达到峰值后，其后续应用增长空间有限。
(2) 要扩大镁的应用就需要大力发展镁的深加工。目前镁的深加工以压铸镁合金和镁牺牲阳极为代表，特别是变形镁合金作为在结构材料应用比例非常小。变形镁合金的总消费量估计不到2万吨(不含镁挤压的牺牲阳极产量)。
(3) 国内镁合金产品品质能获得航空航天领域的认可，其作为结构材料的应用可取得突破；军转民后在交通运输领域具有替代铝或钢的经济和技术竞争优势后，就会有大规模的应用。
如以汽车为例，如果到2020年中国每辆汽车平均使用10公斤镁(从座椅、仪表盘、方向盘、变速箱、轮毂等开始)，按3千万辆计算，其使用量会达到30万吨；全球为86万吨。如果用量达到20公斤30公斤，那么镁用量将是更为可观的。
由上分析，我们通过不断地认知镁、按镁的特性来应用镁，把镁合金作为结构材料在交通运输领域进行大规模应用，镁从冶炼到加工会迎来一个快速发展的黄金期。
(4) 镁加工产生的废镁和废屑，要回收利用，研究可用于低端的钢铁脱硫、烟花用镁粉等，有效地拓展镁的应用价值。
(5) 提倡镁业将煤炭、矿石、冶炼、加工的上下游一体化，对废渣进行资源综合利用，吃干、榨净，生产绿色、环保。
(6) 要认知镁的特性，发挥镁的优点，利用新技术解决目前镁存在的问题，研究镁的市场，按照科学的规律，扩大镁的规模应用。
