新型金屬材料應用廣泛文章
一、鎂及鎂合金
鎂由于優良的物理性能和機械加工性能，豐富的蘊藏量，已經被業內公認為最有前途的輕量化材料及21世紀的綠色金屬材料，未來幾十年內鎂將成為需求增長最快的有色金屬。
1、汽車、摩托車等交通類產品用鎂合金
20世紀70年代以來，各國尤其是發達國家對汽車的節能和尾氣排放提出了越來越嚴格的限制，1993-1994年歐洲汽車制造商提出“３公升汽油轎車”的新概念。美國提出了“PNGV”（新一代交通工具）的合作計劃。其目標是生產出消費者可承受的每百公里耗油3公升的轎車，且整車至少80%以上的部件可以回收。這些要求迫使汽車制造商采用更多高新技術，生產重量輕、耗油少、符合環保要求的新一代汽車。據測算，汽車自重減輕10%，其燃油效率可提高5.5%，如果每輛汽車能使用70公斤鎂，CO的年排放量就能減少30%以上。鎂作為實際應用中最輕的金屬結構材料，在汽車的減重和性能改善中的重要作用受到人們的重視。
世界各大汽車公司已經將鎂合金制造零件作為重要發展方向。在歐美國家中，各國的汽車廠商正極力爭取采用鎂合金零件的多少作為自身車輛領先的標志，大眾、奧迪、菲亞特汽車公司紛紛使用鎂合金。90年代初期，歐美小汽車上應用鎂合金的重量，平均每車約1公斤，至2000年已達到3.6公斤左右，目前歐美各主要車廠都在規劃在今后15~20年的期間，將每車的鎂合金用量上升至100～120公斤。行家預測，在未
來的7-8年中，歐洲汽車用鎂將占總消耗量的14%，預計今后將以15%的速度遞增，2005年將達到20萬噸。
2、電子及家電用鎂合金
汽車行業對鎂合金的大量需求，推動了鎂合金生產技術的多項突破，鎂合金的使用成本也大幅度下降，從而促進了鎂合金在計算機、通訊、儀器儀表、家電、醫療、輕工等行業的應用發展。其中，鎂合金應用發展最快的是電子信息和儀器儀表行業。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上電磁屏蔽、散熱和環保方面的考慮，鎂合金成了廠家的最佳選擇。另外，鎂合金外殼可使產品更豪華、美觀。在電子信息和儀器儀表行業的鎂合金制品的單位重量和尺寸不如汽車零部件，但它的數量大、覆蓋面廣，其用量也是巨大的。所以，近幾年電子信息行業鎂合金的消耗量急劇增加，成為拉動全球鎂消耗量增加的另一重要因素。
3、其它應用領域
其它如鋁合金添加劑、鎂犧牲陽極和型材用鎂合金等。
鎂犧牲陽極作為有效的防止金屬腐蝕的方法之一，廣泛應用于長距離輸送的地下鐵制管道和石油儲罐。目前，作為鎂犧牲陽極的鎂合金有3～4萬噸/年的市場需求量，且每年以20%的速度增長。
鎂合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或國防領域。近幾年由于鎂合金生產能力和技術水平的提高，其生產成本已下降到與鋁合金相當的程度，極大地刺激了其在民用領域的應用，如用做自行車架、輪椅、康復和醫療器械及健身器材。
二、鈦及鈦合金
鈦及鈦合金具有密度小、比強度高和耐蝕性好等優良特性。隨著國民經濟及國防工業的發展，鈦日漸被人們普遍認識，廣泛地應用于汽車、電子、化工、航空、航天、兵器等領域。 從2002年世界主要鈦生產國的產量及所占比例來看，美國、獨聯體、日本占有重要地位。美國占28.3%，獨聯體占29.7%，日本占25.3%，三地的合計產量占全球總產量的83%。
從鈦的應用領域來看，以美國、日本為例，美國鈦的最大應用領域是航空航天，占到總消費量的58.5%；日本則是火力、核電廠，及板式熱交換器，兩者合計占總消費量的41.9%。從下表可以看出，與美國相比，日本在更多方面使用鈦。在體育用品方面，除了在高爾夫球桿頭上使用鈦以外，還有短距離用跑鞋的銷釘、羽毛球拍及冰杖等登山器具、滑雪滑冰用的冰刀刃、自行車架、輪椅等等。美日兩國在化學工業及油氣田鉆探裝置上的用鈦量都在增加。在計算機磁盤(真空鍍膜)、纖維紡織機的框架、餐具、帳篷用具、拐杖和照相機等方面都巧妙地使用鈦。
資料來源：國際鈦應用會議，上海科學技術情報研究所整理。
三、鋁及鋁合金
鋁合金具有密度小、導熱性好、易于成形、價格低廉等優點，已廣泛應用于航空航天、交通運輸、輕工建材等部門，是輕合金中應用最廣、用量最多的合金。隨著電力工業的發展和冶煉技術的突破，其性價比大為提高，目前交通運輸業已成為鋁合金材料的`第一大用戶。
在世界范圍內，交通運輸業已成了鋁材的第一大用戶，2001年交通運輸業消耗鋁占全世界原鋁產量的27.6%，有些國家達30%以上。隨著交通運輸業現代化進程的加快，鋁及鋁合金材料在航空航天和汽車三大領域的應用日益增加。
1、鋁合金材料在航空航天中的應用
鋁合金是亞音速飛機的主要用材，目前民用飛機結構上的用量為70%～80%，其中僅鋁合金鉚釘一項每架飛機就有40～150萬個；據波音飛機公司的統計，制造各類民用飛機31.6萬架，共用鋁材7100千噸，平均每架用鋁22噸。鋁制零部件在先進軍用飛機中的比例雖低一些，但仍占其自身總質量的40%～60%。據預測，2010年全球航空航天鋁材的消費量可達60萬噸，年平均增長率約為4.5%。
航空航天鋁材的價格比普通民用鋁材的價格高得多，為后者的18倍左右，是一個非常重要的市場，而其政治與軍事意義則尤為重大。2002年美國航空航天鋁材的價格為33000～44100美元/噸，而普通民用鋁材的價格只不過2200～3500美元/噸。
美國是世界航空航天工業巨頭，其用鋁約占全球此領域用鋁量的50%強，其他國家如法國、俄羅斯、中國、日本、巴西、加拿大、英國等的用量為50%弱。2002年，全世界航空航天用鋁量約42萬噸，其中美國的用量為21.4萬噸。
美國鋁業公司（Alcoa）是世界航空航天鋁材的主要供應者，占全球總供應量的35%以上，為了保持其在該領域的世界霸主地位，獲得更大的利潤，經過精心的全面的調查研究與策劃后，于2002年提出了一個名為“20-20攻關計劃（20-20Initiative）”的計劃。計劃內容與目標包括：在20年時間內，開發一批新的高性能鋁合金，改進鋁制零部件的設計，采用高技術制造工藝，使鋁制零部件的質量下降20%，使鋁制零部件的制造成本與維護費用減少20%。
鋁鋰合金具有低密度、高比強度、高比剛度、優良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規的鋁合金可使構件質量減輕15%，剛度提高15%～20%，被認為是航空航天工業中的理想結構材料。在航天領域，鋁鋰合金己在許多航天構件上取代了常規高強鋁合金。鋁鋰合金作為儲箱、儀器艙等結構材料具有較大優勢。
國外預測，含鈧鋁-鎂合金及其它系列的鋁合金有可能成為下一代飛機的重要結構材料。TiAl
基合金的板材除了有望直接用作結構材料外，還可以用作超塑性成型的預成型材料，并用于制作近凈成型航空、航天發動機的零部件及超高速飛行器的翼、殼體等。
2、鋁合金在汽車中的應用
鋁及鋁合金是最早用于汽車制造的輕質金屬材料，也是工程材料中最經濟實用、最有競爭力的汽車用輕金屬材料，從生產成本、零件質量、材料利用率等方面看，具有多種優勢。
汽車用鋁合金材料的3/4為鑄造鋁合金，主要是發動機部件，傳動系部件，底盤行走系零部件。變形鋁合金主要用于熱交換器系統，車身系部件。預計10年內95%的氣缸蓋和50%的轎車發動機氣缸體將用鋁合金制造，輕型貨車目標分別達到60%和25%水平。鋁基復合材料在某些范圍內替代鋁合金、鋼和陶瓷等傳統的汽車材料，用于汽車關鍵零件，特別是高速運動零件，對減少質量、減少運動慣性、降低油耗、改善排放和提高汽車綜合性能等具有非常積極的作用，在汽車領域有著良好的應用前景。
泡沫鋁材被認為是一種大有前途的未來汽車的良好材料。泡沫鋁材在汽車制造中的應用多為三明治式的三夾板，即：芯層為泡沫鋁或泡沫鋁合金，上下層為鋁板或其他金屬薄板。德國卡曼汽車公司用三明治式復合泡沫鋁材制造的吉雅輕便轎車(Ghiaroadster)的頂蓋板的剛度，比原來的鋼構件高7倍左右，而其質量卻比鋼件輕25%。據測算，汽車車身構件約有20%可用泡沫鋁材制造，一輛中型轎車如采用泡沫鋁材制造，某些零件可減重27.2kg左右，既可節約能源又可減輕對環境的污染。采用泡沫鋁材結構，可大大簡化結構系統，零部件數至少可減少1/3。
根據國際鋁業協會（IAI）統計數字，1991-1999年鋁及鋁合金在汽車上的應用翻了一番，預計到2005年還將再翻一番。預計2005年美國汽車用鋁及鋁合金將超過130kg/輛，西歐將達到119kg/輛。
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