摘要：本文选取了国内外镁锂合金的重点专利，运用专利信息分析方法，深入分析镁锂合金的核心技术、竞争对手的专利布局情况，帮助我国相关研制单位梳理镁锂合金重点专利中的技术路线及发展趋势，转化吸收重点专利技术中的研发思路，加快镁锂合金技术研发的创新，逐渐降低镁锂合金的研制、生产成本，拓展镁锂合金的产业应用。

　　关键词:镁锂合金,重点专利,国防科技,申请情况

　　1引言

　　近年来，镁锂合金以其更低密度、更高强度的巨大优势，受到全球工业，特别是国防科技领域的青睐。早在20世纪60年代，美国NASA中心就开发了LA141A、LA91、LAZ933A等镁锂合金，并应用在阿金纳助推器及其所发射的多个卫星部件上。其中LA141A合金被纳入航空材料标准AMS4386，用于制造电器仪表的框架和外壳防护罩、防宇宙尘壁板等；1980年美国陆军在M113布拉德利装甲运兵车中采用镁锂合金底盘，大大降低了整车重量。另外，美国航空航天局在土星-5运载火箭单机产品、星载计算机外壳等型号研制中都曾采用了镁锂合金。20世纪60年代中期至80年代末期，苏联相继开发出了可锻造、可焊接的MA21镁锂合金和MA18等超轻镁锂合金，并制出了强度与塑性较好、组织稳定的镁锂合金零部件，成功应用于航天飞机和宇宙飞船上。2018年11月，富士通在日本发布了最新款的“lifebook UH系列”笔记本，该笔记本采用了镁锂合金，仅重698g。其他一些国家，如印度、加拿大、法国等国家不同的时期也对镁锂合金进行跟踪研究或报道。目前，我国已基本掌握了制备和加工镁锂合金的关键技术，我国镁锂合金的主要研究单位如西安四方超轻材料有限公司和中铝郑州有色金属研究院均能够生产出镁锂合金板材，四方公司自主研制生产的新型镁锂合金材料用于“浦江一号”卫星成功发射，这是我国首次在卫星上应用当今世界最轻的金属结构材。

　　镁锂合金虽然具有其他合金无可比拟的低密度、高比强度、高比刚度、易切削加工、塑性好、低温韧性好等优点，但是镁很容易氧化，锂的耐腐蚀性能非常差，镁锂合金的熔炼过程均在真空状态下进行，其生产成本高，这对其大规模推广应用也造成了不利影响。本文选取国内外镁锂合金的重点专利进行了分析，运用专利信息分析方法，深入分析镁锂合金的核心技术、竞争对手的专利布局情况，帮助我国相关研制单位梳理镁锂合金重点专利中的技术路线及发展趋势，吸收专利技术中的精髓，加快镁锂合金的技术创新，逐渐降低镁锂合金的研制、生产成本，拓展镁锂合金的产业应用。

　　2镁锂合金专利申请现状

　　2.1主要申请人

　　本次检索国内关于镁锂合金的相关专利有488件，检索国外专利主要是以名称中具有镁锂合金的重点专利，共计155件进行分析研究。

　　分析国内488件专利的申请人发现，我国镁锂合金领域的创新主体是企业，占比为48%，其次是大专院校，占比为43%，科研单位占比6%，个人占比3%。排名前10的国内申请人及其申请量见表1，从表1的申请人排名可以看出，排名前10中有5家是企业，4家是高校，1家科研院所。国内主要申请人为哈尔滨工程大学、广州宇智科技有限公司、上海交通大学、西安四方超轻材料有限公司、郑州轻研合金科技有限公司等。在镁锂合金领域，国内申请人哈尔滨工程大学申请的60余件专利中，主要涉及的是稀土元素强化、镁锂合金的轧制、熔铸及表面处理等。哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室多年来专门开展超轻镁锂合金方面的研究，从熔盐电解、合金设计、熔铸、挤压变形、轧制变形、复合化、表面处理等方面对镁锂合金开展了大量的研究。上海交通大学专利申请方向是铸造镁锂合金以及稀土强化镁锂合金。东北大学的专利申请方向是双相镁锂的制备。国内申请人中的两家企业西安四方和郑州轻研合金均有自己的镁锂合金生产线，西安四方超轻专利申请方向是镁锂合金真空熔铸；郑州轻研合金科技有限公司专利申请方向为镁锂合金的板带箔成形。

　　分析国外155件重点专利的申请人发现，国外主要申请人是日本三德公司、富士通、肯联铝业、匹兹堡大学等。其中日本申请人的占比为43.87%，法国占比为12.9%，德国和美国占比均为10.97%。

　　国外申请人，如日本的三德，其在国外有28件专利，共计8个同族专利，专利的保护范围主要包括镁锂合金的组分、热处理以及表面处理技术等。近年来，日本在镁锂合金领域的研究主要在半固态加工成形、合金等径角挤压（ECAE）变形等几个方面。日本三德（Santoku）公司成功于开发了一种镁锂合金专用的铸造技术，并拥有该项专利。日本富士通在国外有14件专利，其主要研究方向为镁锂合金的表面处理。且该镁锂合金大多数用于3C电子产品，如电脑壳体、手机壳体等。

　　2.2其他国家在华申请情况

　　本文统计了其他国家在华申请情况，排在前三位的分别为日本（13件）、法国（3件）和美国（2件）。日本三德早在2009年12月在我国申请了专利号为CN102741436A，名称为“镁锂合金、轧制材料、成型制品及其制备方法”；该专利公开了一种具有高度均衡的耐腐蚀性和冷加工性，并具有一定程度的抗拉强度的镁锂合金以及由该合金制成的轧制材料和成型制品。该镁锂合金包含不低于10.5%，且不高于16.0%的Li、不低于0.50%、不高于1.50%的Al以及余量的Mg，并且具有不小于5μm且不大于40μm的平均晶粒尺寸以及不低于150MPa的抗拉强度或不低于50的维氏硬度(HV)。该镁锂合金可用于便携式视听设备、数码照相机、移动电话以及笔记本个人电脑的外壳部件，或汽车部件。

　　2010年9月，日本三德又在我国申请了另一项镁锂合金表面处理的专利并获得授权，专利号为CN102762768A，专利名称为“镁锂合金及其表面处理方法”，该镁锂合金具有很强的耐腐蚀性，但绝不会降低表面电阻率，主要应用于电子设备，如移动电话、笔记本个人电脑、便携式翻译机、摄像机和数码照相机的外壳部件。该专利还公开了一种镁锂合金表面处理的方法，该表面处理方法为使用包含铝和锌金属离子的无机酸溶液处理镁锂合金的表面。

　　2016年日本三德又在我国申请了专利号为CN107250401A，名称为“镁锂合金、轧制材料以及成型制品”。该专利公开了一种镁锂合金，其由10.50%~16.00％的Li、2.00％~15.00％的Al、0.03％~1.10％的Mn以及15ppm以下的Fe杂质和余量Mg构成，根据需要，含有选自由0~3.00％的Ca、0~3.00％的Zn、0~1.00%的Si、0~1.00％的Y以及0~5.00％的原子序数为57～71的稀土族金属元素所组成的群组中的至少1种的M元素。该镁锂合金可以用于便携式音响设备、数码相机、移动电话、笔记本电脑等的外壳、汽车零部件等成型制品中。

　　从2019年以后，日本佳能在我申请了多项镁锂合金相关专利，如CN111321332A CN112105753A、CN115287514A、CN115369297A等。该镁锂合金主要是用于成像设备。

　　2.3重点专利分析

　　2.3.1国内重点专利

　　在国内授权专利中，根据被引证次数进行排列，对排名前100的专利进行了重点研究，研究表明，国内的镁锂合金领域的主要研究方向有四个。

　　第一是镁锂合金的合金化方面，主要申请人为：

　　东北大学、哈尔滨工程大学、浙江海洋大学、上海交通大学，专利号如CN113430436A、CN106834844A、CN107779707A、CN108060336A、CN108179336A、CN108660347A、CN111270117A、CN108456814A、CN109022985A、CN114015918A、CN108998711A，合金化元素包括稀土元素，Nd、Ca、Y、Gd、Zn、Ag等。

　　第二是镁锂合金的表面处理，主要为表面镀镍、表面复合氧化处理等工艺，如CN105296972A、CN110983415A，CN103898563A、CN109440166A、CN109487258A、CN105483658A、CN103266312A，主要目的是为了提高镁锂合金的耐蚀性。

　　第三是增强镁锂复合材料，主要申请人为上海交通大学、江苏理工学院，专利号如CN109321793A、CN111363962A、CN110343921A、CN111910098A、CN108315618A、CN111304505A、CN111304507A，上述专利中，增强相包括碳化钛颗粒、碳纳米管、石墨烯、LPSO结构、TiB2颗粒、AlN和SiC。

　　第四是镁锂焊接方法，如CN110091051A、CN110860790A、CN107984111A、CN114799514A、CN115161527A。涉及的焊接方法包括激光振荡扫描焊接、电弧焊接等。

　　2.3.2国外重点专利

　　日本三德在2009年申请的WO2009113601A1，名称为“镁锂合金，轧制材料和成型品”被引证次数达到13次，且该专利在中国、美国均有同族专利，并在欧洲专利局和世界知识产权组织申请了同族专利，说明该专利具有重要的价值。该专利公开了镁锂合金含有10.5%～16.0%的Li和0.50%～1.50%Al以及余量Mg。该合金具有5μm至40μm的平均晶粒，不小于150MPa的拉伸强度和不小于50HV的维氏硬度。

　　另外，日本三德在2010年申请的WO2011030870A1，名称为“镁锂合金的表面处理方法”拥有8个同族专利，并在韩国、中国进行专利布局。该专利使用包含铝和锌金属离子的无机酸溶液处理镁锂合金的表面。

　　近年来，日本三德申请专利了专利号为WO2018021360A1，名称为“镁锂合金，镁空气电池”的相关专利，该专利公开了空气电池负极用镁锂合金，该镁锂合金由10.50%~19.50%的Li、0~15.00%的Al、0~5.00%的Ca、0~3.00%的Zn、0~2.00%的Mn构成。

　　除了日本三德外，日本富士通在2016年申请了专利号为US20160281200A1，名称为“镁锂合金，镁锂合金制造方法、航空器部件及航空器部件的制造方法”，该专利公开镁锂合金的固溶、时效处理方法，并在固溶处理之后，通过切削加工或喷丸处理作为冷加工对镁锂合金施加应变；在不进行热处理的情况下，在施加应变之后进行镁锂合金的时效处理；以及在时效处理过程之后，通过加工镁锂合金来制造飞机部件。

　　2017年斯巴鲁公司申请了专利号为US20180010218A1，名称为“镁锂合金、由镁锂合金制成轧制坯料以及包括镁锂合金作为材料的加工产品”，其提供一种在保持令人满意的机械特性的同时提高阻燃性的镁锂合金。该镁锂合金由10.50%~16.00%的Li、5.00%~12.00%的Al、2.00%~8.00%的Ca构成，还可包括0~3.00%的Zn、0~1.00%的Y、0~1.00%的Mn、0~1.00%的Si中至少一种。

　　2015年匹兹堡大学申请了专利号为US20170266346A1，名称为“生物医学用超高延展性新型镁锂合金”，该镁锂合金包含5%～11%的Li，还可以包括一种或多种选自铁、锆、锰、钙、钇、铝、稀土金属元素以及锶、铜、银、硅、钠、钾，铈和锌的合金元素。该镁锂合金具有良好的生物相容性。

　　对比国内和国外的重点专利可以看出，我国的专利申请与输出的产品结合不够紧密，国外的专利从保护范围来看是非常的宽，从镁锂合金的成分，到合金的组织结构以及其作为何种产品均进行了保护。尤其是对其产品的保护，比如镁锂合金作为空气电池，作为航空器部件等的具体产品。而我国高校的专利与产品结合不够紧密，这是高校过于重视基础理论研究，与生产实际、经济市场脱节所导致的结果。

　　3结论及建议

　　3.1结论

　　（1）在镁锂合金化强化方面。我国在镁锂合金的专利数量占据首位，尤其是镁锂合金化方面，该领域的专利数量占比高，但上述专利的申请人大部分为高校，因此，镁锂合金的专利成果转化将成为关键。其次，我国合金化体系复杂，对多元合金体系的机理研究还不够透彻。

　　（2）在镁锂合金表面处理方面。我国在镁锂合金的表面处理的专利主要镀镍和微氧化处理，但镀镍过程中的转化液含磷，对环境仍有少量污染，涂层的氧气和水分渗透影响保护效果。

　　（3）在镁锂合金焊接方面。镁锂合金的焊接技术直接影响着其作为新一代超轻合金在航天等领域应用的深度与广度，但关于镁锂焊接的专利申请数量较少，焊接机理研究还不够深入。

　　（4）在增强镁锂合金复合材料方面。在镁锂合金中添加增强相能够显著改善镁锂合金的弹性模量和强度，在该领域的主要申请人为上海交通大学，其增强相的种类从准晶增强、钛化物颗粒、碳化物颗粒、氧化物颗粒增强发展到石墨烯和碳纳米管增强，增强相的尺寸由微米级逐渐向纳米级发展。增强的方式由单一的增强相发展至多相混合增强，如石墨烯与颗粒混合增强，碳纳米管与晶须增强等。

　　3.2发展趋势

　　（1）高强、高耐蚀镁锂合金是未来发展的趋势。我国在镁锂合金化方面申请了不少专利，但是对于强度≥350MPa的镁锂合金却不多。因此，高强度镁锂合金是未来发展的趋势。再者，耐蚀性差是镁合金的通病，为了拓展镁锂合金的应用范围，高耐蚀的镁锂合金也是研究的热点，目前，镁锂合金防护方法较多，但是还没有一种既对环境无害又可以长期有效保护镁锂合金的方法，未来提高镁锂合金的耐蚀性可以采用多种防护方法的组合，例如，阳极氧化+涂层相结合，采用绿色环保的化学镀液等方法。

　　（2）提高我国高校专利的转化水平。在镁锂合金领域，高校的专利申请占比达到了43%，并且多为具有高价值的发明专利，但我国高校的转化率却不到5%。近年来已有大量学者对高校专利转化的现状及问题进行了研究分析，并提出了相应的对策。相信在不久的将来，我国高校的专利转化问题能够得到很好的解；并且，通过专利的转化，将高校中关于镁锂合金的创新技术进行转化，助力镁锂合金的研发、产业化生产。