鎂合金板帶材目前成為國內外科研機構和生產企業研制、開發和工業化生產的熱點。對比同為輕質結構材料且力學性能相近的鋁板帶材，鎂合金板帶材目前的生產應用同其還存在著非常大的差距。本文通過對目前鋁板帶應用領域、應用特點、應用量、應用趨勢的論述和總結，分析了鎂合金板帶特有應用和在航空航天、交通運輸領域對鋁板帶材進行金屬替代應用的前景。
　　鎂、鋁、鈦及其合金同為力學性能優良的輕金屬或輕合金結構材料，這其中，鎂和鋁的金屬特性和應用特點更為接近。
　　2015年，我國原鋁產量超過了3000萬t，鋁生產和加工企業的利潤為540億元(利潤位居有色金屬第一位，比排名第二位金屬銅的利潤高65億元)，利潤同比增長了22%(除金屬銀的利潤同比增長1.6%外，其它金屬均出現不同程度的下降)。其中，鋁板帶材的產量達到了千萬噸的級別，而現代化、專業化的鋁板帶材生產企業多達400家。近年來，鋁板帶材的產量占原鋁產量的比例一直維持在20%~30%。
　　而在同期，國內原鎂產量約80萬t，鎂生產和加工企業的利潤約12億元(總利潤排在鋁、銅、鉛鋅、鎢鉬、稀土、銀之后，銻、鎳、鈷、錫之前)，利潤同2014年相比下降約30%。鎂合金板材的產量僅為千t的級別，而現代化、專業化的鎂合金板材生產企業的數量非常少，多為鈦、鋁板帶加工企業輔助性進行生產或帶料加工，有的鎂合金板帶企業還停留在產業化開發或工業化試生產階段，國內還沒有國有大型的專業化鎂合金板帶生產企業。鎂合金板帶材的產量占原鎂產量的比例不到1%，前些年甚至低至0.1%左右，遠遠低于鋁板帶占原鋁20%~30%的比例。
　　由以上數據可知，國內原鎂、鎂合金板帶(下文簡稱“鎂板”)的產量同原鋁、鋁及鋁合金板帶箔(下文簡稱“鋁板”)的產量存在著非常大的差距，這些差距同時也體現在合金品種、產品規格和質量、生產企業的狀況、生產集中度、專業化生產程度和加工設備的裝機水平、利潤水平、利潤增長率等方面。
　　以上差距的存在，除金屬自身性質和加工性能原因外，還與產品的推廣應用程度、用戶使用習慣、國家相關政策等息息相關。例如：在國家安監總局2015版的《危險化學品目錄》中，將含鎂＞50%的鎂合金(片狀、帶狀或條狀)包含在內，并將其歸為“易燃固體、遇水放出易燃氣體的物質和混合物。由于歸類為危險化學品和易燃固體，這就給鎂薄板或帶材的生產線設計、廠房設計、加工設備設計、產品及中間制品的生產、存放和運輸等帶來了一定的困難，提高了鎂薄板或帶材的生產成本，加大了其市場推廣應用難度。
　　但是，可以預見的是，隨著生產工藝技術的進步、產品質量和性價比的不斷提高、以航空航天和交通運輸等高端領域為代表的材料輕量化的實際需求尤其是“中國制造2025”規劃的實施，鎂合金板材尤其是大規格的鎂合金寬幅中厚板一定會發揮出其優勢，在即將到來的“十三五”期間實現其特有應用和規模化材料替代。
　　1 航空航天領域
　　1.1 鋁板的生產和應用情況
　　目前，在世界范圍內，航空航天領域的總用鋁量僅占鋁板總消費量的5%左右，但由于鋁板的消費量大，而且航空航天領域所使用的鋁板技術含量高、利潤附加值高，因而成為世界范圍內各鋁板企業開發和生產的熱點產品。
　　在以往，由于航空航天工業用材研制開發的落后，中國國內的飛機制造所用的鋁板多為進口。例如：ARJ21支線客機板材是從美鋁或愛勵鋁業公司科布倫茨軋制廠進口。
　　中鋁西南鋁和中鋁東輕公司是國內較早進行航空航天領域用鋁板開發和生產的企業。目前，山東南山鋁業（600219）、廣西南南鋁業等公司也開始進入航空航天用鋁板的開發和生產。國產C919大飛機項目批量使用了中鋁西南鋁的鋁中厚板材(提供鋁材達到千噸級別)，產品種類主要為7系鋁合金(7系鋁合金添加的合金元素以鋅為主，同時含有少量的鎂、銅等金屬。
　　航空航天領域對鋁板的要求不僅體現在高冶金質量、高性能的技術指標以及規格多、尺寸復雜等特點，其組織、性能、表面精度尤其是對外在體現的強度、塑性、耐腐蝕性和抗疲勞度的要求也極其嚴格。7005和7075是航空航天領域用7系鋁合金中檔次最高的產品，可進行熱處理強化。例如， 7075鋁板，其強度高(高溫強度和低溫強度優于其他鋁合金)，固溶處理后其塑性較好，因而具有優良的綜合力學性能。7075鋁板主要用于制造強度高、抗腐蝕性能強的高應力飛機結構件，如飛機的上、下翼面壁板，桁條等。
　　某企業生產規格為20×1200×3000mm、狀態為T7651的7075航空用預拉伸厚板的生產工藝流程如下：煤氣爐內700~750℃熔煉→705~715℃溫度下以55~60mm/min的速度進行半連續鑄造→450~460℃溫度下進行41h的電阻爐內均勻化處理→圓盤鋸切規格為300×1280×1200mm的鑄塊→銑床進行每面15mm深度的表面銑削→航空用油清洗鑄錠表面→加熱爐內370~410℃溫度下4~8h的加熱→Φ700/Φ1250×2000mm四輥可逆熱軋機在開軋400℃、終軋350℃溫度下軋制29個道次至20.5mm厚度→重型液壓剪剪切長度3800mm→鹽浴爐內500℃溫度下70min淬火處理→11輥厚板矯直機矯直→45MN預拉伸機進行1.5%~2%量的預拉伸→箱式時效爐內雙極人工時效(一級時效115~125℃/5h，二級時效160~170℃/18h)→鋸切取樣及成品鋸切→檢驗臺尺寸規格和表面質量檢驗→人工墊紙和木箱包裝。
　　截至2015年，全球航空鋁板生產企業達30多家，總生產能力為197萬t。美國鋁業公司的航空航天鋁材供應量占全球總供應量的35%以上，Davenport軋制廠是北美唯一的能為民用及軍用飛機提供鋁合金厚板的廠家，也是世界上最大的航空航天、艦船等用鋁板材的生產企業。
　　據預測，2015~2020年，世界經濟將以每年3%的速度增長。在此期間，飛機乘客將每年增長2.5%，全球將新增約1.5萬架客機，使客機總數達到3.5架。中國航空業的發展將領先世界，以每年8.1%的速度發展，高于拉丁美洲(7.6%)和太平洋（601099）地區(6.1%)。預計2015～2020年中國航空客運周轉量的年均增長率為7.8%。中國將在未來10~20年內新增5000余架客機和3000架直升機，成為僅次于美國的全球第二大市場。
　　由于未來中國及世界航空市場將有很大的發展，相應對鋁板材的需求量前景非常廣闊。目前全球航空航天鋁合金板用量估計在78萬t，預測到2020年全球航空用鋁板將達到100萬t。2015年，中國國內航空航天領域用鋁中厚板約5萬t，如果按15%增長率計算，到2020年國內航空航天鋁板需求量約10萬t。
　　近年來，鋁鋰合金由于具有密度低、性能好的特點，在軍用飛機、民用客機和直升飛機上使用或試用，主要用于機身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、進氣道唇口、艙門、燃油箱等等。米格-29使用鋁鋰合金用量達3.8t。C-17運輸機使用鋁鋰合金板材和擠壓型材制造貨艙的地板梁、襟翼副翼蒙皮等結構，用量為2.8t。法國幻影戰斗機上也大量使用鋁鋰合金，其成本低于熱固塑料和金屬基復合材料。而目前我國鋁鋰合金用材尚處于研究階段，只有一些大學和科研機構在進行產業化工業開發。
　　圖1所示為空客A380客機主要結構件對選材材質的性能要求。目前，A380主要結構件中61%為鋁材，22%為復合材料，10%為鈦材(及鋼材)，3%為金屬和纖維材料經層壓制造而成的Glare材料，2%為涂層等保護材料，2%為其它材料。

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