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關于鎂及鎂合金

（1）鎂及鎂合金簡介

        鎂是銀白色、輕質且有延展性的金屬，其密度為1.74g/cm3，是鋁的三分之二，鋼的九分之二，是目前工業應用中最輕的一種金屬。鎂在地殼中的蘊藏較為豐富，白云石、菱鎂礦、水鎂礦和橄欖石等含鎂礦物以及海水和天然鹽湖水中都蘊藏著豐富的鎂。鎂合金是以鎂為基礎加入如鋁、鋅、錳等其他元素組成的合金。鎂合金比鎂具有更高的強度、更好的散熱性以及更強的耐腐蝕性。

（2）鎂合金的生產流程

        鎂合金主要由鎂（鎂錠）壓鑄而成。鎂的冶煉方法主要有電解法和皮江法兩種，由于目前我國煉鎂企業主要以民營企業為主，因此我國煉鎂企業多采用成本較低的皮江法煉鎂。鎂合金的基本生產流程為（以白云石為原料，采用皮江法煉鎂為例）：白云石在高溫下煅燒得到煅白→將煅白與硅鐵粉、螢石粉按一定比例混合，在高溫和真空條件下還原成粗鎂→粗鎂在精煉坩堝中與精煉熔劑混合精煉后，澆鑄成鎂錠→將鎂錠以及含有其他合金元素的金屬材料放入熔爐中熔煉為合金液→將合金液澆入壓室，在型腔中凝固后得到鎂合金（圖表4）。

2. 鎂合金作為汽車制造材料的優點

（1）鎂合金密度小且比強度高

        若將同等強度的鎂合金與鋁合金或與碳鋼比較，鎂合金較鋁合金及碳鋼更輕，這說明鎂合金具有比強度較高的優勢（圖表5）。因此，在不降低強度的前提下，使用鎂合金作為汽車制造材料能夠顯著降低汽車的整備質量。這樣既達到了汽車輕量化的目標，又符合汽車安全性方面的要求。

        鎂合金用于汽車不同部件時所產生的潛在減重效果不同。例如，在殼體和懸掛件上使用鎂合金可減重58%；在剎車及框架上使用鎂合金也可以達到50%以上的減重效果。總體而言，鎂合金可以減輕原配件45%的重量，輕量化效果顯著（圖表6）。若按照鎂合金總體取代重量188.6kg計算，鎂合金的應用能直接減少汽車CO2排放15.84g/km，還能直接降低汽車油耗約0.6L/100km。

（2）鎂合金耐凹陷性、減振性能好

        鎂合金與其他金屬相比抗變形力大，由沖撞而引起的凹陷小于其他金屬。由于鎂合金較鋁合金、碳鋼等金屬材料具有更好的延伸率，鎂合金在受到外力沖擊時能更好地吸收沖擊能量而不易發生斷裂。鎂合金在所有金屬結構材料具有最高的阻尼系數，其阻尼系數是鋁合金的15倍、鋼的60倍。一般而言，阻尼系數越大，振幅衰減越快，減振性能越好。鎂合金較高的阻尼容量和良好的減振性能使鎂合金可承受較大的沖擊振動負荷，使其適用于制造承受沖擊載荷和振動的汽車零部件。例如，使用鎂合金制造的輪轂能夠減少汽車引擎、懸吊托架及變速箱的振動；使用鎂合金制造的座椅能夠降低汽車行駛過程中的路面所造成的振動。采用鎂合金制造汽車部件不但提高了這些部件的使用壽命，增強了汽車的安全性，還降低了汽車行駛時的振動和噪聲，提升了乘坐汽車時的舒適性。

（3）鎂合金機械加工性能好，且易于回收

        鎂合金具有優良的切削加工和拋光性能，且易于進行鑄造和熱加工，可生產各種復雜的汽車鑄件和鍛件。在保持良好的結構條件下，鎂合金允許鑄件壁厚度小至0.6mm，而鋁合金的鑄件壁厚度要達到1.2-1.5mm以上時才能達到相同的強度。若結合先進的加工工藝，采用鎂合金進行汽車制造材料可大幅降低汽車制造成本。美國福特公司2007年所做的研究顯示，實施“材料設計、結構設計、工藝設計并行工程”之后，采用鎂鋁合金等輕量化材料可將零部件種類減少為原來的8%，加工費用相對鋼材降低60%，粘結費用相對焊接減少25%-40%，復材模具費用僅占鋼制件模具的10%-20%。此外，鎂合金還是非常易于回收的材料，鎂合金的熔化潛熱比鋁合金低，熔煉消耗的能量低。研究顯示，回收再造鎂合金的耗能僅為重新生產同樣重量鎂合金所耗能量的5%，說明鎂合金的回收再造能大大降低能源消耗所帶來的成本。

3. 車用鎂合金的市場前景

（1）我國鎂資源豐富，具備原材料優勢

        鎂金屬是我國的優勢金屬，在我國的蘊藏量較大。我國已探明的菱鎂礦約有34億噸，居世界首位；白云石、蛇紋石、鹽湖鹵水以及沿海鹽場鹵水中的儲量也十分可觀（圖表7）。近年來，我國原鎂產量總體呈上升趨勢，2016年我國原鎂產量達91.03萬噸，較2015年增長6.83%（圖表8）。我國的原鎂主要產自陜西、寧夏、山西等地，這三省2016年原鎂產量占全國當年原鎂總產量的四分之三以上。

（2）未來我國車用鎂合金市場有較大增長空間

        從1927年高強度鎂合金AZ91的誕生算起，鎂合金的開發至今已有90年。但由于鎂材料仍存在如耐蝕性差、易燃燒以及成本較高等諸多方面的問題，鎂合金在汽車上的使用并不如鋼鐵、鋁合金那樣廣泛。現階段，車用鎂合金在發達國家主要應用于汽車內飾（座椅、方向盤、儀表盤支架）、車身（頂棚框架、外后視鏡骨架、散熱器支架）、底盤（輪轂、剎車支架、安全氣囊支架、離合器踏板支架）、動力總成（發動機罩蓋、變速箱、油底殼）等部分（圖表9）。

        數據顯示，目前北美產汽車的單車用鎂量大約在5.8kg-26.3kg之間，使用和研發中的鎂合金零部件達100多種；歐洲產汽車的單車用鎂量范圍在9.3kg-20.3kg之間，大眾PASSAT和奧迪A4上的單車用鎂量達到14kg，奔馳、寶馬等豪華品牌的部分車型的鎂合金用量已經突破了每輛20kg（圖表10）；在亞洲，日本產汽車的平均單車用鎂量也達到了9.3kg。

        我國國產汽車的單車用鎂量僅在3kg左右，遠低于發達國家所產汽車的平均用鎂量，其原因主要在于我國車用鎂合金的制造工藝還不成熟，在提高鎂合金零部件抗腐蝕性方面的技術水平較低，因此我國目前車用鎂合金的主要應用仍限于對抗腐蝕性要求不高的車內部件。但隨著我國鎂合金鑄造企業進行技術升級和購買的投入力度不斷加大，我國鎂合金鑄造企業的技術水平將不斷提高，我國車用鎂合金的應用范圍將不斷擴大，這使得我國鎂合金市場在未來的增長方面有了技術保障。

        此外，我國汽車制造業的快速發展為車用鎂合金的應用提供了良好的市場基礎。我國自2009年起成為世界第一大汽車制造國，2017年前11月我國汽車產量達2,603萬輛，是2005年的近五倍（圖表11）。2016年中國汽車工程學年會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》（“《路線圖》”）提出的目標是，到2025年我國的汽車的年產銷規模達到3,500萬輛，單車用鎂量達到25kg。如果《路線圖》所提出的目標如期實現，那么到2025年，我國汽車用鎂量將達到87.5萬噸左右。有關機構的測算顯示，2016年全年國內汽車的用鎂量僅為3.6萬噸左右，若2025年汽車用鎂量達到87.5萬噸，那么汽車用鎂的復合年化增長率將達43%左右。

（3）近期鎂價相對優勢較大，有利于車用鎂合金的推廣應用

        鎂作為車用鎂合金的上游產品，其價格對車用鎂合金的生產制造成本有著直接影響。車用鎂合金前期推廣的阻礙之一是較高的鎂價，這直接導致了采用車用鎂合金作為鋼材、鋁合金的替代品的成本過高。近期，盡管鎂的絕對價格仍較鋼、鋁高，但鎂、鋼價格之比以及鎂、鋁價格之比處于較低水平，反映出鎂作為鋼、鋁的替代材料的相對成本較之前低，鎂價具有更大的相對優勢（圖表12、圖表13）。有研究表明，鎂鋁價格之比在1.3以下時是推廣鎂合金材料的較好時機，當前的鎂鋁價格比僅為1.1左右，有利于車用鎂合金的推廣應用。

三、車用鎂合金相關企業介紹

南京云海特種金屬股份有限公司（股票代碼：002182）

       該公司為國內鎂合金生產的龍頭企業，近三年鎂合金產銷量均居全國首位。該公司具備“白云石開采—原鎂冶煉—鎂合金鑄造—鎂合金加工—鎂合金回收”的完整鎂產業鏈。公司擁有原鎂產能10萬噸，鎂合金產能17萬噸（五臺云海5萬噸、巢湖云海5萬噸、蘇州云海4萬噸、惠州云海3萬噸），鎂合金壓鑄件產能8000噸。此外，巢湖云海以及荊州云海等產能擴建項目的投產，為公司鎂合金產能進一步提高奠定良好基礎。該公司近年來在汽車輕量化方面順勢而為，與北汽等汽車生產廠家合作開發鎂合金零部件，并向包括特斯拉在內的汽車生產廠家供應鎂合金零部件。

萬豐鎂瑞丁控股有限公司

        該公司原為加拿大鎂瑞丁公司，系國際輕量化鎂合金壓鑄行業龍頭企業，擁有行業尖端核心技術。2015年3月，專注汽車鋁合金車輪生產的浙江萬豐奧威汽輪股份有限公司（股票代碼：002085）以13.5億人民幣從其控股股東萬豐奧特控股集團收購鎂瑞丁公司100%股權，并成立全資子公司萬豐鎂瑞丁控股有限公司。該公司繼承了鎂瑞丁公司原有渠道及技術，其鎂合金汽車零部件在北美市場的占有率達65%以上。公司擁有豐富的客戶資源，囊括了保時捷、特斯拉、奧迪、奔馳、寶馬、沃爾沃、路虎等國際知名汽車廠家。公司的主要產品為鎂合金壓鑄件產品，包括汽車儀表盤骨架、前段支架、門內板、動力總成件等部件。

四、近期鎂合金業相關新聞

萬豐鎂瑞丁公司為蔚來ES8汽車提供鎂合金零配件

       12月16日晚，國產高性能智能電動7座SUV-蔚來ES8正式登陸市場。ES8大量使用了輕量化技術與材料，其中ES8的儀表盤支架及前端模塊框架皆由萬豐鎂瑞丁公司開發設計并在上海工廠批量生產的鎂合金所制成，兩款鎂合金鑄件分別在1600噸和3200噸壓鑄機上生產，相比于傳統的鋼結構減重50%以上。ES8的單車鎂合金用量突破7公斤，這個數值已經接近鎂合金在歐美汽車行業內的單車用量。

巢湖宜安云海科技有限公司輕質合金緊密壓鑄件項目竣工投產

       11月16日上午10點18分，巢湖宜安云海科技有限公司輕質合金精密壓鑄件項目竣工投產典禮，在居巢經開區北區（夏閣園區）隆重舉行。據悉，巢湖宜安云海科技有限公司輕質合金精密壓鑄件項目是由東莞宜安科技股份有限公司與南京云海特種金屬股份有限公司，兩個上市公司共同出資建設的項目，該項目一期主要產品有新能源汽車部件、5G產品部件及筆記本電腦外殼等。項目總投資約5億元，固定資產投資5億元，占地88畝，該項目建成后預計可年產鎂、鋁合金壓鑄件18000余噸，實現年產值約10億元，稅收約0.5億元，解決就業約1000人。

 銀隆新能源全球首輛12米鎂合金公交車下線

        9月15日，由中科合創（北京）科技成果評價中心組織，銀隆新能源與福建坤孚有限公司共同研發的12米鎂合金公交車身骨架設計研發項目科技成果評價會在珠海召開，經北京航空航天大學教授劉獻棟、中國化工學會新材料專業委員會研究員金石、中國有色金屬工業協會鎂業分會教授常毅傳等11位業內專家一致認定，該項目成果具有創新性，對車輛輕量化技術的進步具有引領作用。此次鎂合金材料深加工及應用自主技術研發，標志銀隆新能源解決了鎂合金應用制約難題，打造國際領先的12米鎂合金公交車車身技術，代表了世界綠色汽車工業新型材料的進步與跨越式發展。

德威股份建成中國首條鎂合金汽車輪轂生產線

        我國第一條鎂合金汽車輪轂生產線，也是世界上第一條真正實現工業化生產的鎂合金汽車輪轂生產線，8月14日在位于河南省長葛市的德威科技股份有限公司正式投產，并與美國TH Magnesium公司簽訂20億元供貨合同。德威股份作為國際鎂合金汽車輪轂標準制定者，擁有目前我國鎂合金汽車輪轂一次正反鍛壓工藝專利，領先同行業3至5年。計劃今年內上馬3條鎂合金汽車輪轂生產線，年產100萬只。14日投產的首條生產線，年產35萬只。在投產儀式上，德威股份與美國TH Magnesium公司簽署了20億元訂單。