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1青海省科学技术项目结题报告项目名称：青海轻金属新材料产业发展对策研究承担单位：中国科学院青海盐湖研究所负责人：房春晖研究员、教授、博导起止时间：2008年1月—2009年12月报送时间：2010年4月20日青海省科学技术厅制2青海轻金属新材料产业发展对策（摘要）本调研报告力求在长远的、宏观的、整体的层面上，基于青海省情、自然资源、生态环境和工业经济进行综合分析，对青海轻金属新材料产业的长期发展前景和发展战略目标进行超前性的研究。报告对青海轻金属新材料产业持“谨慎乐观”态度，深信青海人民在党中央和青海省委正确领导下，紧紧抓住当前世界工业体系整体向中国转移的历史机遇，克服重重困难和挑战，积极吸取世界上先进国家和国内发达省份的经验和教训，经过长期持久努力，将目前轻金属初级产品大国推进到轻金属新材料强国地位，坚定不移、百折不挠地去努力履行这一崇高的历史使命。该调研报告采用定性研究和定量分析相结合的方法，发挥本课题组擅长理论思维和综合分析的特点，对未来轻金属新材料产业进行预测分析，并建议了某些“积极稳健”的战略对策。3StrategyStudiesontheDevelopmentofLightMetalandTheirNewMaterialIndustriesinQinghaiAbstractTheinvestigationsonthelong-termprospectsandstrategiesofthedevelopmentoflightmetalandtheirnewmaterialindustries(LMTNMI)havebeencarriedoutprospectivelyfromthreerespectsofalong-termplaninthefuture,themacroscopicviewandtheintegrallevelinQinghaiProvince,asbestaswecan,basedonthecomprehensiveanalysesonQinghai'sactualconditions,naturalresources,industrialeconomy,andecologicalenvironment,inthepresentreport.AcautiousoptimismviewofLMTNMIeventshasbeendisclosedinthereport.ItisfirmlybelievedthatthepeopleofQinghaiareboundtograspfirmlythehistoricalopportunityoftheshiftofglobalindustrialsystemfromallovertheworldtoChinaasawhole,tolearnactivelytheirsuccessexperiencesanddefeatedlessonsnotonlyfromthedevelopedcountriesabroadbutfromtheadvancedprovincesathome,andtoovercomevariousdifficultiesandchallenges,undertheleadershipoftheCPCCentralCommitteeandQinghaiProvincialCommission.Afterourlongsustainedefforts,avoluminouscountryofprimaryindustrialproductsoftheselightmetalsiscertaintobetranslatedintopowerfuloneofhighqualityoftheirnewmaterialindustries.Consequently,wemust,firmlyandpersistently,fulfillthisloftyhistoricmission.TheperspectiveofLMTNMIinthefuturehasbeenforecastedandsomepositivebutsoundstrategicdecisionsproposed,byacombinationofqualitativeresearchwithquantitativeanalysis,inthesurveyreport，whereourgroup’stheoreticalthinkingandcomprehensiveanalysisskillsweregivenfullplayto.4青海轻金属新材料产业发展对策目录封面1摘要2英文摘要3一研究背景简介6二轻金属新材料定义及其分类72.1轻金属定义2.2轻金属分类2.3轻金属合金材料分类2.4轻金属复合材料2.5纳米轻金属粉末及其复合材料2.6其它常见轻金属元素的化合物三轻金属新材料的应用93.1交通运输和建筑领域3.2航空、航天及军工领域3.3冶金工业3.43C领域3.5镁牺牲阳极的应用3.6医药和生物3.7其他领域四青海轻金属资源特色及其分析134.1轻金属矿藏资源丰富，在全国都具有极其重要的地位4.2轻金属矿藏是发展轻金属新材料产业的重要基础4.3节约自然资源关系到国家发展和民族繁衍的千年大计4.4发展轻金属新材料产业，符合青海省情4.5青海水电资源强有力支持发展轻金属新材料产业五发展轻金属新材料产业的意义195.1青海轻金属新材料产业的战略意义5.2轻金属新材料产业有望成为新世纪的希望产业和朝阳产业5.3轻金属新材料产业是柴达木循环经济建设的补充、拓展和深化六发展轻金属新材料产业的前景分析226.1世界铝业道路曲折，前景光明6.2世界镁产业，相对铝业前景更好6.3发展青海锶产业，竞争压力相对较小6.4锂产业正在快速成长6.5钾盐资源紧缺，前景不容乐观6.6硅——炙热烫手的能源明星6.7其它小金属产业6.8结论：千载难逢的一次发展机遇七青海轻金属新材料产业的发展重点4257．1重点是发展镁产业7.2其次是发展锂产业7.3巩固和完善现有钾盐产业7.4发展锶产业，有望形成我国对锶产业的垄断7.5硼产业：发展高质量的初级产品和高端产品7.6铝产业：有望成为轻金属新材料产业的龙头7.7硅产业：十年蓄势待发八轻金属新材料产业发展瓶颈问题488.1培育氯化镁和氯化钠产业群的问题8.2解决好氯平衡问题九轻金属新材料产业发展战略研究519.1战略目标9.2战略制高点9.3战略指导思想9.4战略实施9.5战略对策思路十轻金属新材料产业发展对策和建议5510.1建立轻金属新材料产业的法律和配套政策体系10.2进一步完善基础设施建设10.3建立和完善金融体系，准确投资10.4建立完善的紧缺资源战略储备体系和资源预警制度10.5设立轻金属新材料研究所10.6大力发展绿色产业，实现清洁生产十一主要参考文献61十二致谢63附录A青海省科技厅课题结题验收申请表附录B经费结算明细表附录C专家组验收评议意见6一研究背景简介“青海轻金属新材料产业发展对策研究”课题是青海省科技厅政策处下达的科研任务。该课题于2008年1月开始执行，2009年12月结题。本报告数据和资料主要来自网络资源，有些资料来自以实地调查。尤其是连续3年参加柴达木循环经济论坛，访问了许多企业领导和工程技术人员，获得了大量第一手资料。大多数数据来源于国际行业协会，如国际铝业协会、国际镁业协会、国际肥料协会等。古人云,“凡事预则立，不预则废。言前定，则不跲(jiá)；事前定，则不困；行前定，则不疚；道前定，则不穷。”“青海轻金属新材料产业发展对策研究”是一个很大的课题，轻金属新材料产业是一个工业体系而不是单一的产品，远远超出通常相关工程专业的范畴，涉及范围十分广泛，覆盖化学工业、冶金工业和材料工业以及宏观工业经济等交叉领域。该问题不仅很大，而且要求难度很高。其难度主要集中在对长远未来的预测。要回答为什么青海要发展这一产业体系，能不能发展这一产业体系和如何发展这一产业体系等一系列重大问题，难度十分大。因此，本报告首先尽最大努力从宏观上而不是微观上审视这些问题，从整体上而不是局部或者细节上把握这些问题，从长远未来而不是从近期预测这些问题。7二轻金属新材料定义及其分类2.1轻金属定义轻金属的定义尚存在分歧，但较为普遍接受的观点，即密度小于3.0g/cm3或5.0g/cm3的金属元素。其中包括：第Ⅰ主族元素：锂0.534g/cm3，钠0.971g/cm3，钾0.862g/cm3，铷1.532g/cm3，铯1.875g/cm3。第Ⅱ主族元素：铍1.848g/cm3，镁1.738g/cm3，钙1.55g/cm3，锶2.54g/cm3，钡3.51g/cm3。第Ⅲ主族元素：铝2.702g/cm3。硼为两性元素，密度为2.34g/cm3,主要倾向为非金属性，是否纳入轻金属可进一步斟酌。第Ⅳa主族元素：硅2.33g/cm3，具有一定金属性，可斟酌。第Ⅲb副族元素：钪2.898g/cm3，钇4.178g/cm3。第Ⅳb副族元素：钛4.54g/cm3。2.2轻金属合金分类第一种分类方法是按照金属种类进行分类。即镁及其合金、铝及其合金、铍及其合金、钛及其合金、钙及其合金、锂及其合金等。第二种分类方法是按照合金的组分数进行分类，即纯金属、二元合金、三元合金、多元合金等。其中硼、硅、碳、锶等是多元合金的主要添加物。第三种分类，按照用途进行分类：加工合金、铸造合金、焊接合金、中间合金等。8同时也可以按照结构分类，即可分为晶体和非晶体两大类。非晶体轻金属合金属于正在开发的领域，预期某些性能远远超出晶体。2.3轻金属合金材料分类合金可以加工成板、粉、带、条、箔、泡沫、海绵体、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材，也可以液态成型生产铸件和压铸件等铸造材。加工材和铸造材又可分为可热处理的合金和非热处理的合金。如变形铝合金目前已有150多种牌号的产品，涉及内容专业性十分强，本文因篇幅所限，不再赘述。2.4轻金属复合材料轻金属基复合材料，即以镁系和铝系合金为基体，增强相一般为纤维如C、B、Ti和Al2O3等，短晶如SiC晶须等，以及颗粒如B4C、SiC、Al2O3等。主要有连续纤维增强型、晶须增强型、颗粒增强型三大类。其基本特性是：低密度、高比强度、高比刚度、优良高温性能、抗大风和抗腐蚀能力、高耐磨性、抗疲劳性等。2.5纳米轻金属粉末及其复合材料纳米轻金属粉末可能是未来理想的固体推进剂。纳米轻金属复合材料，包括单臂碳纳米管增强型Al基/Mg基复合材料，NiAl(Co)-TiC纳米复合材料和纳米MgH2。纳米MgH2具有良好的储氢前景。2.6其它常见轻金属化合物本文对人们熟知的轻金属与无机阴离子组成的无机盐类和无机碱，不再进行分类。顺便提及某些氧化物、过氧化物、超氧化物、氢化物、烃基物、氨化物以及金属有机化合物等，也有一定的应用前景。9三轻金属新材料的应用轻金属及其合金以及新材料，是迄今在工程中应用最多的金属结构材料。它与其它金属材料相比，具有很多的优异性能。轻金属合金密度小，是所有结构金属中密度最小的一种；在轻金属中加入不同的金属元素能够形成一系列具有各种性能的合金；熔点低，容易进行热成形和热加工，因而能耗较低；用作结构件时具有质量轻、比强度高、减震和抗冲击性能好、易切削加工、不易老化；有良好的导热性、无磁、电磁屏蔽能力强、在受到冲击和摩擦时不会产生火花、阳极氧化着色能力强；轻金属粉末在燃烧时可放出不同波长的光并产生大量的热量等。鉴于上述特点，轻金属及其合金，尤其是镁和铝很早就得到了应用，并且其应用范围由航空航天及军工领域等传统行业逐步发展，走进了千家万户，广泛应用于很多工业领域，具有“以铝/镁代钢”、“以铝/镁代铁”、“以铝/镁代铜”的强烈发展趋势。为了避免内容太多而过于分散,本文以镁为重点，简单叙述轻金属新材料的应用。3.1交通运输和建筑领域镁和铝在交通领域的应用包括汽车工业、摩托车工业、自行车工业等。镁合金零件的好处可简单归纳为：1密度比铝合金更小，可减轻重量，间