MgLi均为轻质金属，原子序数分别为12和3。镁锂合金密度一般为1.35～1.65g/cm3，是当前密度最小的金属结构材料，作为最轻的工程金属材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。铸造镁锂合金具有比强度和比刚度高、震动阻尼容量大，在汽油、煤油和润滑油中性能稳定等特点。这些特性使镁锂合金应用领域十分广泛，如交通运输、电子工业、军工等领域。尤其在航空航天、电子产品、生物医用、汽车行业、自行车等领域应用前景广阔，已经成为未来新型材料的发展方向之一 [1-4]。
一、航天领域
“为减轻每一克重量而奋斗”，是全世界飞行器设计师的格言。在航天领域，随着卫星和航天器小型化轻量化趋势的发展，在相同承载能力条件下，镁锂合金可以替代一些相对质量较大的结构材料，减轻卫星和航天器的质量，从而使航天器可携带更多燃料和有效载荷，发挥更大的功能和作用，进而产生巨大的经济效益，尤其在深空探测器、微纳卫星方面[7]。早在20世纪60年代，美国NASA中心为了制造航天飞机、人造卫星及发射用火箭，对Mg－Li基合金展开了大量研究工作，开发和研制了Mg-14Li-0.5Si等Mg－Li基合金，在多个卫星部件上获得应用[8-10]］。然而因为锂的价格昂贵且耐蚀性而难开发，使镁锂合金发展停滞。2015年9月，镁锂合金材料首次在我国“浦江一号”卫星上使用并发射成功[11]。2016年12月，我国成功发射的首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星（简称“碳卫星”）中的高分辨率微纳卫星上，几乎整颗应用了我国自主研制生产的镁锂合金。2018年12月25日，成功发射升空的通信技术试验卫星三号，在预埋件、支架和部分机箱壳等部位应用了镁锂合金材料，使整个卫星减重约173kg，大大提高了卫星的有效载荷量。这是我国首次在高轨卫星上应用镁锂合金材料[12]。同时，若用焊接代替传统的以铆接为主的机械工艺来制备镁锂合金结构件，可以进一步减轻结构重量、提高结构刚度、节约能源以及节省装配时间[13]。
二、3C领域
目前，镁锂合金在3C产品（包括手机、笔记本电脑和数码相机）市场颇为流行，且生产技术成熟，其轻量化进程提高了方便性和流动性。例如，笔记本电脑外壳趋于变薄，在2000年时为1mm，到2016年则降至0.4mm。在重量上，2010 年为1.61kg，至2017年初，由于镁锂合金的使用，重量降至0.78kg。在上世纪50年代，美国宇航局用Mg-Li合金LA141。1990年，法国着手调研。自2012年以来，开始了在笔记本电脑外壳方面的商业化应用，并对抗腐蚀性和角弯曲技术做了改进。2017年12月，Acer新蜂鸟Swift 5（SF514-52T）创新性将镁锂合金运用在A、D两面，使得14英寸屏幕的笔记本，却只相当于11英寸屏幕传统笔记本的重量，14.9mm，仅仅970g，给人们带来难以置信的便携感受。
此外，得益于镁锂合金大的导热系数，可以有效的将投影仪、LED灯等产品零部件在工作时内部产生的高温散发到外面；而将镁锂合金用在手机电话的壳体上，可在增加外壳金属质感，增加美观的同时，省去电磁波屏蔽膜的电镀工序；用镁锂合金制造精密高频电子用板、导线管等，可同时保证数据传输的真实性和安全性；用镁锂合金制备的高级音响震动薄膜，不仅强度高，而且稳定性好、音质好。除了外置移动可携带的电子产品，镁锂合金也能在机载环境情况下满足电子设备小型化与轻量化的设计要求[14]。郑州轻研合金科技有限公司采用卷式法成功制备出厚度仅为0.014 mm的超轻镁锂合金箔卷材,这也是国内乃至世界上首次制备出这么薄的镁合金箔材[15]。此技术为电子产品的小型化与轻量化提供了有利的支撑。
三、医疗
镁锂合金容易加工成形，并且具有优良的综合力学性能以及独特的生物降解功能，而镁又是人体所必需的宏量金属元素之一，因此镁锂合金是医用金属材料的不二选择。镁锂合金的弹性模量约为45GPa，也接近于人体骨骼（10~40GPa），能有效缓解甚至避免“应力遮挡效应”；镁锂合金在人体中释放出的镁离子还可促进骨细胞的增殖及分化，促进骨骼的生长和愈合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不仅如此，镁锂合金的加工性能远优于聚乳酸、磷酸钙等其他类型可降解植入材料，因此其在心血管支架方面也具有临床应用价值。此外，镁锂合金还可用于多孔镁组织工程支架、血管支架、骨植入材料等[5-6]。
四、汽车行业
凭借着速度快、能耗低、环境舒适的设计特点，汽车在现代运输手段中占据着极其重要的位置。为了保证这些方面特性的优化，列车轻量化是非常必要的技术，镁锂合金自然担起了这份重任。目前，法国、日本、中国等多个国家的汽车行业，已经在大量使用镁锂合金制作零部件，成为了汽车行业轻量化的关键材料。镁锂合金已被发达国家广泛用于汽车仪表板、座椅支架、变速箱壳体、方向操纵系统部件、发动机罩盖、车门、发动机缸体、框架等零部件上。用镁锂合金制造汽车零部件，可以显著减轻车重，降低油耗，减少尾气排放量，提高零部件的集成度，提高汽车设计的灵活性等。通常汽车自重每减轻10%，燃油效率可提高5.5%，废气排放相应减少。随着技术的发展，镁锂合金在汽车领域的应用范围会更广[5-6]。
五、其他领域
镁锂合金在我们生活中其他的领域也应用广泛，比如在摩托车和自行车上的应用。自行车是镁锂合金合新的应用领域，主要用作自行车车架。中国铝业郑州轻金属研究院与河南鹤壁捷美特镁科技有限公司于2015年9月一起合作开发出了世界上最轻的自行车车架--超轻镁锂合金车架，重量仅为1kg，比普通AZ61镁合金车架减重20%。此外，借助于镁锂合金的超轻性能，还可将其用在康复设施如轮椅上，选用镁锂合金制作的轮椅架既轻巧又灵活。
总之，作为最轻的工程金属材料，在航空航天、电子等方面上已显示出无可匹敌的优越性能，若能提高基础的熔炼技术，开发新的加工工艺和设备，必然能使镁锂合金的应用和开发进入更加良性循环的轨道，挖掘出出其巨大的潜在市场。
参考文献
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［15］郑州轻研公司成功研制厚0.014mm超轻镁锂合金箔材[J].特种铸造及有色合金, 2018, 38(09): 1044.
论文作者:李真真,姜炳春
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/11
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