打造国内外高水平镁合金研发和国际合作核心基地——国家镁合金材料工程技术研究中心

打造国内外高水平镁合金研发和国际合作核心基地
——国家镁合金材料工程技术研究中心

工程中心主任潘复生教授

国家镁合金材料工程技术研究中心(以下简称工程中心)于2007年经国家科技部批准组建，以重庆大学为依托单位，工程中心技术委员会由镁行业国内外著名专家学者19人组成，技术委员会主任由曾苏民院士担任，工程中心主任由潘复生教授担任。

在师昌绪等院士的关心与指导下，工程中心于2007年成为第一个镁合金国家"973"项目的牵头单位，2008年被国家科技部批准为国家级国际联合研究中心，2009年获准组建教育部创新团队，2010年底以全国第一名的优秀成绩通过科技部的评估验收，2011年国家民政部和中国科协批准工程中心牵头成立全国镁合金材料及应用专业委员会。牵头组织的《镁及合金杂志》即将在国外国际著名出版社出版。

工程中心下设镁合金新材料研究所、熔炼与铸造研究所、塑性成形研究所、表面工程与连接研究所、分析测试中心和中试及产业化基地。经过近6年的发展，在整体规模、队伍建设、平台建设和科研水平等方面都取得了长足进步，现已成为国际上综合实力最强的镁合金研发机构之一。

1 研究方向

工程中心汇集了一批优秀的中青年学术带头人，形成了以潘复生教授、刘庆教授、聂建峰教授、龙思远教授、彭晓东教授、张静教授、张丁非教授等为学术带头人的实力雄厚、年龄结构合理、学科交叉的科研团队，并发展了以下5个主要研究方向。

镁合金应用基础及新材料 主要研究内容涉及镁合金材料的结构性能表征，材料强韧化机制，凝固过程模拟，镁合金基础数据库建设，高强度、高塑性、耐热和超轻镁合金材料及镁基功能材料的研究与开发等。

镁合金熔炼与铸造成型技术 主要研究镁合金熔体精炼变质技术、气体保护技术、熔体纯净化技术、变形镁合金坯料的精炼和半连续铸造技术、镁合金压铸技术、挤压铸造技术、薄带连铸技术、废料综合处理和利用技术等。

镁合金塑性成形及板型材加工技术 针对汽车、轨道车辆、航空航天、国防军工、3C产品等领域的需求，深入研究镁合金板材轧制技术、镁合金板材挤压－轧制技术、镁合金冲压成形技术、镁合金型材挤压加工技术、镁合金型材矫直技术、相关模具设计与制造技术等。

镁合金产品应用技术 以汽车、摩托车、轨道交通、3C产品为主要应用目标，研究镁合金产品集成应用技术体系，建设镁合金压铸与变形产品研究平台，开发镁合金板材冲压工艺及相关设备技术，研发镁合金表面处理技术和连接技术。

镁合金专用设备技术 针对镁合金新材料的开发、零部件铸造成型及表面处理等，进行镁合金压铸、半连铸、熔炼及保护、表面精加工、焊接等设备技术的研究及相关装备的开发和生产，开展镁合金立式双辊薄带连铸主机系统的研究和设计。

2 科研成果

工程中心在坚持原有研究特色和方向的基础上，不断追求和探索新的学科领域和研究方向，强调学科研究的交叉与融合，坚持研究工作的前沿性、创新性、系统性和深入性。2007～2011年间，工程中心先后承担了镁合金领域的国家“973”重大基础研究计划项目、国家杰出青年基金、国家自然科学基金、国家“863”高技术发展计划项目、国家科技攻关项目、国家科技支撑计划项目、科技部国际科技合作重大项目、教育部博士点基金、重庆市科技攻关重大项目、重庆市杰出青年基金等国家和省部级科研项目50余项，累计到位经费6 500多万元。2007年组建以来，获得国家科技进步二等奖1项，教育部技术发明一等奖1项、省部级科技进步和自然科学一、二等奖5项，申请发明专利100余项(是国内同期申请材料类国家发明专利最多的三个单位之一)，授权42项，制定国家和行业标准11项，出版学术著作5部，发表SCI/EI论文300多篇。开发新产品、新材料和新技术60多个(项)，已经实现工业化生产的成果和产品数百个。在以下几个方面研究取得了重要进展。

2.1 镁合金熔炼与铸造成型技术

镁合金铸件现代设计制造技术平台建设 建立了以现代CAD/CAE/RE/RPT为核心的镁合金产品研发及其它产品材料替代的设计优化系统与平台、镁合金产品成形过程的虚拟现实与工艺优化平台、镁合金产品生产工艺验证及使用性能检测平台，可实现对镁合金材料替换、设计、优化、快速原型制造设计，对支撑我国镁合金企业的新产品及其它产品及其成形工艺设计开发发挥了重要作用。

镁合金熔炼与保护技术和装备开发 成功开发出SF6气体替代技术和新型保护气体技术及装备、熔体连续供给强度在每小时200～500 kg范围内的镁合金柔性熔化技术和装备，可提供温度波动范围小于5℃的熔体;成功开发出保护气氛下的定量半连铸装备。

耐热镁合金材料与生产技术开发 通过对镁合金成分、组织、性能控制与模拟、凝固细晶化技术等研究，开发出了适用于汽车动力系统的耐热镁合金。抗蠕变性能达到:200℃时总蠕变量≤0.1%(70 MPa/100 h)，瞬时抗拉强度Rm≥220 MPa。

镁合金挤压铸造技术与装备开发 所开发的挤压铸造用镁合金熔体熔化浇注技术装备，可实现准确定量供料和连续化生产，供料误差小于±3%，并建立了镁合金轮毂挤压铸造中试生产线。

镁合金铸件与集成应用技术开发 通过对铸件，特别是大型复杂压铸件的结构设计和强度分析，以及大型复杂件压铸模具设计与压铸工艺优化，开发出了座椅框架、变速箱、离合器、油底壳等上百种镁合金压铸件。其中，轿车单车最大用镁量达到21 kg。开发的镁合金产品已实现了在数百万辆汽车和数百万辆摩托车上的成功应用。

汽车用镁合金铸件

2.2 镁合金塑性加工成形技术

低成本镁合金板材加工技术及装备开发 重点开展了镁合金卧式铸轧关键技术、镁合金立式双辊薄带连铸技术与装备、镁合金带式成卷轧制技术、镁合金薄板挤压－轧制技术等工艺技术研究及产业化推进工作。开发出国内最宽幅的2 m镁合金板材，建立了镁合金立式双辊薄带连铸系统及中试平台，支撑企业建立宽幅镁合金铸轧板坯产业化生产线和镁合金板带挤压－轧制生产线，年生产板带能力大于3 000 t。

镁合金管型材低成本成形技术开发 主要针对新型高成形性镁合金材料、镁合金大型管型材制备技术、快速挤压技术等开展了技术攻关和产品开发。大型中空型材制品截面的外截圆直径达到400 mm以上，为国内外最大规格的镁合金型材，满足GB/T5156－2003标准要求。管材挤压速度4～20 m/min，棒材挤压速度达到20～50 m/min。支持国内企业建立了多条镁合金挤压材产业化生产线。

冲压技术及其在3C类产品应用技术开发 通过镁合金冲压模具设计、板材温冲压工艺、镁合金板材冲压的织构平衡等研发，建立了镁合金板材冲压模具设计和冲压工艺控制技术，冲压产品最小壁厚0.3 mm，实现了简单形状镁合金制品的室温冲压加工。

工程中心开发的技术已支撑了10多家镁合金企业的发展和成长。其中，由中心技术支撑的重庆和四川2家投资5亿元的镁合金企业已成功投入生产。

2.3 镁合金应用与产业化共性关键技术

镁合金表面处理与加工技术及装备 进行了镁合金微弧氧化、表面喷涂、磷化处理、氟碳树脂处理、表面钝化、阳极氧化和表面精细加工等工艺技术及装备研究开发，支持相关企业建立了多条表面处理生产线。

镁合金连接技术及装备 开展了镁合金焊料和焊剂、焊接工艺与装备研究，实现了镁合金与异种材料的连接，接头动、静载荷达到镁合金母材的90%以上;开发出镁合金氩弧焊和搅拌摩擦焊的工艺及装备，可实现工业化应用。

镁合金产品数据库建设与标准 开展了基于研发与生产的镁合金相关数据甄别与补充、基于Web的镁合金数据库开发等研究，建立了能方便查询的开放式的基于Web的镁合金数据库，起草或制定了11项镁合金国家和行业标准。

3 科研装备和产业化基地

工程中心已在重庆大学建成11 000 m2的世界上最大的镁研发基地，拥有镁合金挤压铸造装置、保护气氛熔炼炉、半连续铸造系统、数控等温拉矫机、双辊薄带铸轧机、镁合金专用热处理系统、真空熔炼炉、表面处理等先进的成套工艺装备和透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪、热模拟试验机、差热分析仪、X射线荧光能谱仪、电化学工作站、高温扭转试验机、万能电子拉伸试验机、电导测试仪等先进的材料分析检测仪器。工程中心在重科院和万盛建设了国内最完整的镁合金规模化中试及产业化核心基地，拥有冶炼、熔炼、压铸、挤压、轧制、表面处理、装备制造等工业设备，建有几十条条镁合金产业化生产线。

4 国际合作与学术交流

工程中心十分重视国际间的学术交流和科技研究合作。与德国、俄罗斯、美国、澳大利亚、英国、韩国、日本、乌克兰等国家的多家镁合金研究单位和公司建立了密切的合作关系，并签署了合作协议。来自德国国家镁中心，加拿大国家技术材料实验室，英国剑桥焊接研究所，通用、福特、大众汽车公司，美国波音公司，俄罗斯航空工艺研究院，俄罗斯轻合金研究院等机构的国际知名镁合金专家都先后到工程中心进行访问交流和合作研究。牛津大学Smith院士、剑桥大学Greer教授、德国国家镁中心主任Kainer教授等一批国际著名专家均担任工程中心的兼职教授或顾问教授。工程中心负责承担了多项中德、中俄、中法、中美等国际科技合作重大和重点项目，其中包括中美加政府间科技合作重点项目和两个科技部对俄镁合金国际科技合作重大项目。

2007年以来，工程中心成功主办或承办6次大型国际材料学术会议，包括第二、三、四届国际镁合金会议，第一、二届中英新材料研讨会和第三届中欧材料会议，且参与组织了莫斯科国际镁合金会议和德国镁合金会议，工程中心主要成员多次在国际镁合金会议上作大会特邀报告，显著地扩大了我国镁行业的影响，有力地推进了国际科技合作。

5 人才引进与培养

工程中心十分重视对青年教师支持和培养。选送青年骨干到美国、澳大利亚、加拿大、德国、英国、俄罗斯、荷兰等国家的著名研究机构进修和合作研究，使一批青年教师迅速成长。

工程中心积极优化队伍结构和引进国内外高层次科研人才。根据重庆大学高层次人才引进计划，2007年以来工程中心从国内外著名高校和科研院引进从事材料研究的优秀人才16人，其中国家“千人计划”人选2人，极大地充实了研发队伍，有力地推动了工程中心的快速发展。

国家镁合金材料工程技术研究中心作为目前我国镁合金领域唯一的国家级研究开发平台，在系统深入开展基础研究、应用研究和应用开发的同时，将积极拓宽研究领域，把握学科发展趋势，努力把工程中心建成世界上镁合金领域最高水平的镁合金研发、人才培养、技术交流、成果转化和国际合作的核心基地。

(重庆大学 陈先华教授供稿)