主要内容
本项目是采用镁合金化、挤压（轧制）制备高品质的高强韧镁合金的板材及镁合金型材。
1、高强韧镁合金板材及镁合金型材的特点
高性能结构材料是支撑交通运输、能源动力、资源环境、电子信息、农业和建筑、航天航空以及国家重大工程等领域的重要物质基础，是目前国际上竞争最激烈的高技术新材料领域之一。高性能结构材料的进步不仅对国家基础产业的发展和国家安全的保障起着关键性的作用，而且还可影响和带动新材料产业的发展，推动传统产业的升级改造。
高性能结构材料的主要发展方向是高强高韧、轻质、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、低成本、多功能化。“十五”期间，高性能结构材料以国民经济建设中的重大需求为导向，加强原始科学创新和技术创新，强调跨越式发展，充分利用我国优势资源和已有技术优势，发展具有自主知识产权的高性能结构材料及其先进制备、成形与加工技术，为我国高技术产业的跨越式发展、传统产业的改造升级和可持续发展创造条件。
镁是结构金属材料中最轻的金属，镁合金材料由于具有重量轻、比强度和比刚度高、阻尼减振性好、电磁屏蔽性强、可切削加工性和可回收性强等特点，被称为21世纪的“绿色”工程材料。镁合金是21世纪富有很大发展潜力的轻金属，被认为是铝合金及塑料材料的替代材料，在汽车、航空航天、军事工业及便携电子产品中的应用越来越受到世界范围工程技术人员的高度关注，特别是在欧洲、北美、日本和俄罗斯等工业发达国家及地区。近年来，镁合金在世界范围内的年增长率高达20%，显示出了极大的应用前景，镁合金材料的应用已经成为不可逆转的趋势。美国研究结果表明，飞行器重量每降低1g，发射燃料可以节约4kg；航空发动机自重降低40%，比功率可以提高约30％。美军方、飞机和发动机制造商联合研究结果除肯定了镁合金上面提到的特点外，还证实镁合金有一定的耐高温能力、可以与液体燃料接触、可以防止高空臭氧腐蚀和随机射线辐射、可以防止短电磁波、高能粒子和流星体的轰击，由其制备零部件因重量降低会带来巨大的经济效益（商用机、战斗机、航空器重量每降低1磅，可分别节约$300、$3,000和$30,000）。这充分肯定了镁合金在航空航天方面的应用。
目前就镁合金民用应用领域最具发展潜力的是在便携电子产品和汽车中的应用。据估计，全球移动电话和MP3、MP4及笔记本电脑等的需求量每周超过100万只以上，镁合金不仅可以减轻移动产品的重量，更重要的是镁合金壳体可以实现对无线电波的最有效屏蔽，这是目前使用的塑料、铝合金及不锈钢无法比拟的。随着全球范围的能源紧缺和环境保护的要求，汽车的轻量化已经成为世界范围汽车工业发展的必然趋势，镁合金在汽车减重、性能提高和环保中的作用日益受到重视。一些汽车生产厂家曾承诺2005年的燃油消耗比1990年减少25%，这不仅减少了CO2的排放，并且节约了能源消耗。近年来，美、德、日本、以色列、澳大利亚等发达国家和地区都加大了对镁合金的研制和应用研究的投入，先后实施了镁合金的研究计划，比如美国的Rheomolding项目着力研究镁合金的生产新工艺；德国启动实施了“MJIDICA”镁合金压铸技术推广项目；澳大利亚实施了“AMROP”计划，旨在镁合金制品的研究发展工业计划。这些项目的实施后显著促进了压铸镁合金在汽车、便携式电子产品、医疗、轻工等工业领域的应用。
然而，由于镁为hcp密排六方晶体结构，滑移系少，其塑性变形仅限于位错滑移或孪生，主要的晶体学滑移系为：基面{0001}<11 2 0>滑移、棱柱面{10 1 0}<11 2 0>、棱锥面{10 1 1}<11 2 0>及孪生面{10 1 2}<10 1 1>，而室温下镁晶体仅限于基面滑移和锥面孪生，但是孪生不能激活新的滑移系，镁合金拉伸时的伸长率一般小于10%，因此镁及镁合金的室温塑性加工困难。只有当加工温度高于225℃时，棱柱面{10 1 0}<11 2 0>滑移得到激活而孪生得到抑制，镁合金的高温塑性变形能力得到明显改善。另外，由于镁的加工硬化率除了变形初期外非常有限，不能像铝合金那样通过加工硬化改善其强度。因此镁合金的室温塑性加工困难、难成型。目前90%以上的镁合金零部件主要采用压铸和半固态挤压成形技术，然而这些方法加工的镁合金大多存在常温和高温力学性能差，室温伸长率低，不能像钢板或铝板能够满足室温或中温挤压、冲压、锻造、轧制等塑性成形方法，使其在应用上受到一定的限制，变形镁合金及其塑性加工技术相对较少，关于室温变形镁合金的研究更少。镁的c/a=1.6235，小于1.732，拉伸时塑性很差，但是在承受压应力的成型加工过程中却表现出比较好的塑性，例如轧制和挤压可以使孪生与滑移相互协调，使镁合金表现出良好的塑性变形能力。目前镁合金变形加工温度为，轧制：250-350℃；挤压：250-450℃；锻造：260-525℃。通过热轧或挤压方法一般只能生产2mm以上的镁合金薄板，镁合金薄板边缘和表层常常出现裂纹等缺陷，并且由于镁合金的塑性变形能力较差，镁合金薄板不适合后续的室温变形加工。尤其是很难获得2mm以下薄板类镁合金，限制了对强度要求相对较低而对成型性要求较高的便携电子产品领域的应用。众所周知，如何提高镁合金的变形能力，尤其是室温变形能力，通过一定合金化形成的强化粒子增强镁合金基体，并通过变形细化和均匀化以提高镁合金的强度力学性能指标和综合力学性能成为镁合金领域的重要研究方向。
我国镁的资源丰富，价格与铝相当，这对于发展我国信息、轿车和航空航天三大支柱产业，开发新型镁合金提供了必要的资源保证。镁合金板材具有比重小、强度高、耐磨性能高，具有一定的耐腐蚀及抗辐射性能，对碱和矿物油具有良好的化学稳定性，有优良的焊接性和加工性，与铝及铝合金相比能承受更大的冲击负荷能力等许多优越性能，因此被应用于航空航天、汽车、化工、电子等军事工业和民用工业。
镁合金薄板是压力轧制挤压板，具有细化的晶粒结构密度小质量轻；强度高、延展性能好等优点；可以满足室温冷冲压、锻压或其它冷加工所具备的抗拉强度和延伸率的要求。
高强韧镁合金主要应用于机械制造行业；航空航天；汽车、电子、仪表、化工、3C产品等。
根据镁合金的不同特点，主要应用领域如下：
（1）镁合金的特点：在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。应用范围：镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。
（2）镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。应用范围：手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的支撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。
（3）传热性：虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。应用范围：在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。
（4）电磁波屏蔽性：镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。应用范围：在手机电话的壳体和屏蔽材料上使用了镁合金。
（5）机械加工性能:镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。
技术水平
1、技术依托单位-西安理工大学
本项目技术来源于以西安理工大学材料学院“凝固技术与新材料研究室”为技术依托单位。“凝固技术与新材料研究室”的徐春杰博士，既具有很强的理论知识，也有很强的实践能力；既把握国际趋势，又结合国内情况研发产品。该研究室主要研究人员由西安理工大学铸造、材料领域的专家组成。目前，凝固技术与新材料研究室在高强韧镁合金板材及型材制备技术的关键技术方面，均有自主知识产权的专利技术。
2005年以来，“凝固技术与新材料研究室”先后获得国家发明专利20项，公开发表相关论文80余篇，获陕西省科学技术奖2项，陕西高等学校科学技术奖2项。
2、目前具备的条件
（1）环境及基础设施条件
该项目不存在“三废”处理问题，即使冷却水系统，采用的也可以完全封闭的循环水系统。
（2）资源状况
该项目主要原材料为镁、铝、锌、硅、钙和稀土等金属。这些材料在我国均为常规廉价、大批量生产的原材料。能源需求主要是电力。现在和今后都不会出现短缺。
（3）前期准备情况
“凝固技术与新材料研究室”及徐春杰博士一直关注国内外高强韧镁合金的发展。该项目在基础研究方面已经完成，研究组成员完全掌握了相关的研究基础和开发能力及中试能力。
徐春杰博士自2003年以来，在国家自然基金（50271054）、陕西省自然科学基金(2002E110)、陕西省国际合作（101-220318，2013KW16）、陕西省教育厅基金（2010JK764，2013JK0914）、陕西省协同创新计划项目（2015XT-50）、西安市攻关计划（101-220618）等资助下，对镁合金的铸造、镁合金的快速凝固、镁合金的大变形挤压和镁合金的普通挤压、镁合金的强韧化等进行了一系列研究工作。
2007年11月至2009年10月，徐春杰博士在以色列理工学院材料工程系（Faculty of Materials Engineering, Technion-Israel Institute of technology），在准晶发现者、美国工程院士、欧洲科学院院士、以色列科学院院士、沃尔夫物理奖获得者、以色列杰出教授——Dan Shechtman的指导下，从事2年合作研究。在此工作期间，徐春杰博士制备了超细（微）晶镁合金1mm以下板带材，其抗拉强度（UTS）超过200MPa的同时伸长率大于35%，弯曲试验时弯曲半径达到2mm而不开裂。通常情况下，当合金材料抗拉强度（UTS）不小于150MPa，伸长率为20-25%时，即可满足通过室温锻造、冲压等方法制备壳体类零部件的需求，如通过冷加工制备仪表类、手机、笔记本电脑壳体等对镁合金材料室温性能的要求。
近年来徐春杰博士在镁合金材质上进行了诸多研究，尤其针对高强韧镁合金板材和型材生产中的问题进行了探讨，取得了良好效果。
由此可见，高强韧镁合金板材和型材产业化的时机已经成熟。
项目优势分析
1、“国家自然科学基金委员会”已经将镁合金板材的研制列为钢铁行业基础和应用研究的重点资助项目中。钢铁联合研究基金由国家自然科学基金委员会和宝钢集团有限公司共同设立于 2000年8月，前三期协议经费已经全部立项完毕。从2010年开始，国家自然科学基金委员会和宝钢集团有限公司开始实施第四期合作协议，2010年拟资助经费总额为1200万元。“钢铁联合研究基金”的设立目的是紧密结合我国钢铁工业的重大问题和发展战略，开展前瞻性、创新性的研究，促进知识创新和技术创新的结合，通过科技创新带动冶金与材料新技术、新产品的研究开发，提升传统产业，提高我国钢铁冶金工业竞争力。其中第五项钢铁相关行业基础和应用研究——“宽幅镁合金薄板制造技术中的关键冶金问题研究”
由此可见，高强韧镁合金板材及型材的项目是国家自然基金委的重点资助项目，高强韧镁合金板材及型材可改变国内不能生产高强韧镁合金薄板的状况，该工艺可以达到减排节能，改善环境，提高效能，符合国家环保要求。
2、高强韧镁合金板材及型材的生产直接采用电炉熔化镁合金锭，通过合金成分调整，连铸或浇铸成铸锭，然后再经过热处理或直接利用余热挤压及轧制成板材或直接挤压成型材后即可使用，因而在熔化、挤压及轧制方面均具有很大的成本优势，经济性明显，也使得生产的高强韧镁合金板材及型材在市场上具有很强的成本和竞争优势。
3、西安理工大学“凝固技术与新材料研究室”及徐春杰博士与美国、以色列、德国、日本、波兰等国家联系紧密，与镁合金领域国际著名教授保持着友好往来，掌握目前镁合金的国际研究前沿，通过考察国内外镁合金板材和型材的生产现状及生产特点，根据镁合金薄板对尺寸、成分、力学性能、室温变形能力的要求，在已经掌握并成功开发的高强韧镁合金板材及型材及生产工艺基础上，结合国内的特点，进行研究、设计、开发出了完整的高强韧镁合金板材及型材的成套工艺，包括合金的成分设计、组织设计、设备选型、铸造工艺、挤压轧制工艺及表面处理工艺等，研制的镁合金板材可以满足上述领域的应用。
4、高强韧镁合金板材及型材生产过程中没有粉尘和有机粘结剂的污染、生产环境好；机械化程度高，劳动强度低。因而高强韧镁合金板材及型材生产工艺符合国家环保政策，是绿色铸造和绿色挤压，是我国重点优先发展的清洁制造技术项目。
项目实施方案
1、项目的目标和主要内容
项目总目标是最终建成具有年产5千吨的高强韧镁合金板材和型材的整套生产线，其中包括镁合金的熔化单元、单铸及连铸单元、热处理及表面加工单元、热挤压单元、温轧制、校直及表面处理单元等，以满足国内和国际市场对高品高强韧镁合金板材和型材的需求。
本项目具体分二期建设完成。
一期目标：建成设计年产5千吨的高强韧镁合金板材和型材的生产车间。
二期目标：建成设计年产1.5万吨高强韧镁合金板材和型材的生产车间。
一期建设项目：建成设计年产5千吨的高强韧镁合金板材和型材的生产车间，主要用来熔铸高品质镁合金铸锭、热挤压及轧制生产厚度尺寸为0.3～2mm的镁合金板材，材料的抗拉强度≥200MPa，延伸率≥20%，满足室温冷变形加工笔记本电脑壳体等薄板材料对性能的要求；厚度尺寸为2mm～20mm的镁合金板材，材料的抗拉强度≥200MPa，延伸率≥5%；各种截面形状的高强韧镁合金型材，材料的抗拉强度≥250MPa，延伸率≥5%。
二期建设项目：建成设计年产1.5万吨高强韧镁合金板材和型材的生产车间，在一期的基础上建成生产宽幅镁合金板材的生产车间，生产2m及以上宽幅镁合金板材的生产线，以满足加工高级小轿车车体壳体及车门的需求。
2、项目的技术方案
一期建设项目——年产5千吨的高强韧镁合金板材和型材，以市场为导向，根据目前国内、国际市场对高品质高强韧镁合金薄板材的需求，以及为降低后续加工难度，制备能够满足室温冷加工对镁合金力学性能的需求，车间设计、现场条件等，具体实施方案如下：
全新设计、安装、调试用于镁合金熔化的电阻铸铁坩埚炉3台以上，立式连续铸造生产线1～2条，主要用来生产Φ200mm的镁合金连续铸锭及用于热轧用600×1000mm的镁合金连续铸锭以及部分单铸铸锭的需求。同时车间需要建设干燥空气处理设备和储气罐，以满足倒运镁合金液的要求。
为配合镁合金铸锭后续加工处理的需要，需安装气氛保护热处理保温炉1台，主要用于对镁合金铸锭进行均匀化热处理，供后续加工的均匀化退火热处理使用；需安装镁合金铸锭表面的加工设备，以加工去除铸锭表面的氧化皮和铸造表面，满足挤压及轧制对材料表面的要求，同时可以避免挤压及轧制的缺陷。
建设热挤压单元，主要购置一台不小于1000吨的卧式压力机，以及加热材料的隧道式快速加热炉。采用压力机挤压板材，再展板，最后进行温挤压。
建设校直、展板、表面机械处理等后续工装及工艺。另外，由于镁合金的耐蚀性较差，镁合金板材或型材生产结束后应进行表面耐蚀等处理。
二期建设项目——年产1.5万吨高强韧镁合金板材和型材，一期工程完成，成功实现5千吨高强韧镁合金板材和型材生产后，拟启动二期工程。二期工程的主要是扩大生产规模，并以生产宽幅镁合金板材为主，以生产各种规格、各种材质的高品质镁合金板材和型材。
使用范围及市场预测
目前，新型、节能、环保、多功能、多用途、优质的高强韧镁合金型材，重点解决了高强、高韧、耐磨、耐蚀、易切削、易抛光、可表面处理的问题，促进了镁合金型材的快速发展和潜在应用领域，主要的使用领域：第一大系列是轨道交通和高铁领域，可以用于车身、内饰骨架，减重节能减排效果显著；第二大系列是轿车领域，可用于组焊轿车座椅等结构件，不仅可以减重节能减排，更重要的是在轿车受到剧烈冲击时座椅可以自动破碎及破拆容易，避免座椅骨架对人体的二次伤害，为伤员救助节约宝贵时间；第三大系列是自行车领域，降低车架自重，节能减排效果显著；第四大系列是散热器系列，主要是LED照明器具及电子行业散热器和壳体、CPU散热器等，发挥镁合金高导热性和散热性的特点，节能减排，具有其它金属无法比拟的良好电磁屏蔽性能，并易于加工和回收；第五大系列是军事工业领域，不仅减重，还充分发挥其优异的阻尼降噪性能，可用于鱼雷、导弹及精准电子控制导航的武器，躲避雷达、声纳等测控，使武器隐形；第六大系列是航空航天领域，借助减重，节约发射成本和减少污染。
项目完成后，建成1条镁合金型材示范生产线，形成年产800吨高强韧镁合金型材的生产能力，累计新增产值2000万元，利税600万元。本项目满足政府一直倡导和追求的轻量化、节能环保等要求，在运输工具行业有很好的市场需求。项目实施不仅在政策上符合要求，不存在任何风险，而且将充分发挥东莞市的加工产业链优势及高校、科研院所的研发优势，带动加工行业转型升级，促进生产技术达到国际先进水平。由此带来的交通运输结构重量下降、性能提升则具有更大的经济和社会意义。
合作方式
双方协商、技术转让、专利权转让、合作开发、技术服务等。可以采用对中方式，如双方协商、技术转让、专利权转让、合作开发、技术服务等均可，灵活实施。