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鎂合金在國內外汽車業研究與應用發展
2010年8月4日

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1755年人類發現了鎂的化合物，鎂作為有使用價值的材料始于1808年。直到1886年在德國首先開始應用于工業領域，1909年在德國法蘭克福國際航空展覽會上，首先出現了用鎂合金所鑄的構件。1916年美國道屋DOW化學公司開始生產工業化電解鎂，1927年世界上出現高強度鎂合金。
　　汽車生產制造廠商試用鎂合金壓鑄件來減輕汽車重量的方法，至少已有70年的歷史。最早如德國的Alder工廠在1927年 1930年，在其生產的每輛汽車上就用了平均73．8kg左右的鎂合金。德國大眾汽車(巴西)公司在1936年——1940年間，曾在其生產“甲殼蟲”汽車上的曲軸箱、傳動箱殼體等發動機傳動系統部件累計用掉了4萬噸鎂合金。美國在1948年-1962年的l0余年間，采用熱室壓鑄機生產了數百萬件鎂壓鑄件，供汽車工業使用。到了上個世紀70年代，因鎂合金材料價格上揚，成本增高，汽車工業應用受阻。上個世紀80年代起，汽車輕量化呼聲強烈，鎂壓鑄件應用加快供汽車工業使用。上個世紀90年代中期，鎂原料產量大增，價格逐漸與鋁合金相近，加上鎂壓鑄生產工藝、技術、設備日益完善，鎂材料應用進入全面成熟階段，發展空前。1991年全球汽車試用鎂壓鑄件2．5萬噸，至1995年鎂壓鑄件5．6萬噸，2000年則達l4．5萬噸。已占全球鎂壓鑄件產品的80％。鎂合金材料在技術上、經濟上已經獲得了廣泛的應用。
　　目前歐洲正在使用和研制中的鎂基合金汽車零部件已超過60多種，北美正在使用和正在研制中的鎂基合金汽車零部件已多達100多種。美國福特汽車公司單車采用30個鎂合金壓鑄件，通用公司采用45個鎂合金壓鑄件，克萊斯勒公司采用20個鎂合金壓鑄件，單車用鎂合金量為20kg一40kg。福特公司已在2000年新概念車型上每車使用鎂合金件達103kg。
　　根據資料顯示：今后5年內在汽車工業材料應用增長最快的是鎂合金壓鑄件。鎂合金壓鑄件適應做：汽車儀表板；汽車座椅骨架；變速箱殼體；方向盤操縱系統部件；發動機零部件；車門框架；輪轂；支架；離合器殼體；車身支架等等。
　　工業發達國家采用鎂合金壓鑄件制造汽車零部件的趨勢是越來越多。1996年至2001年，全球用于汽車零部件的鎂合金壓鑄件數量平均每年遞增25％左右。其中在北美增加速度為30％，在歐洲則超過3O％。我國在鎂合金的應用是在上世紀50年代末用來制造飛機上結構件。上世紀70年代初，開始應用于風動工具(鑿巖機)上，上世紀80年代末上海桑塔納轎車投產后，鎂合金才開始應用于汽車工業上。“九五”期間，北京有色金屬研究總院和東風汽車公司共同承擔了國家“九五”科技攻關項目，對鎂合金新材料及鑄造技術在汽車上的應用進行了專題攻關研究，目前正在對鎂合金零件的使用性能進行認證。

　　1、開發鎂合金零部件
　　歐洲正在使用和研制的鎂合金汽車零部件有60多種，單車用鎂合金9．3kg-20．3kg。北美正在使用和研制的鎂合金汽車零部件有100多種，是世界上汽車用鎂合金量最大的地區。單車用鎂合金5．8kg一26．3kg。鎂合金變速桿幾乎被日本所有生產自動變速汽車的企業采用。日本大多數生產手動變速汽車的企業也在想盡辦法應用鎂合金變速桿。日本采用鎂合金座椅架的車種在不斷增加。另外，鎂合金變速箱體、儀表盤、車門內框和車扶手也將在日本生產的汽車上得到廣泛應用。權威機構公布的最新統計結果顯示：歐美的汽車用鎂合金壓鑄件正在以年均25％的速度增加；雖然當前全世界所有汽車的鎂合金平均用量只有2．3kg。但是汽車用鎂合金量正在以年均20％的速度上升。世界各大汽車公司都已經把采用鎂合金零部件的多少作為衡量其汽車產品技術是否領先的標志。福特汽車公司計劃在今后20年內將每輛汽車的鎂合金用量提高到113kg。當前，發達國家的賽車及部分民用高檔車正在使用鎂合金輪轂，奔馳、寶馬、豐田、本田和三菱等汽車公司不久將大幅度提高鎂合金鍛造輪轂的用量。越來越多地采用鎂合金零部件，是世界汽車產業發展的必然趨勢。
　　日本開發出阻燃性鎂合金汽車材料使車重減輕25％，據報載，日本成功加工出了阻燃性鎂合金材料的汽車頂箱(長2000mm×寬670mm×高270mm，重約12.5kg)。與市售FRP(強化塑料)產品相比，重量大約可減輕25％。今后準備通過進一步發展該技術，利用具有良好特性的鎂合金擠壓材料和延壓材料等，從事三維形狀更為復雜的產品開發。這種阻燃性鎂合金將引燃溫度比普通情況下提高了200。C-300.C，通過增強其著火燃料性，提高了安全性。

　　2、研究與應用發展
　　據報載，通用汽車公司、大眾公司、馬自達公司、日產公司、三菱公司鎂業等、美國三大汽車公司聯合對新開發的耐熱鎂合金進行經濟和技術評估。大眾汽車公司對新開發的耐熱鎂合金進行工業化中試生產和應用，效果良好。國內采用低成本鎂、稀土中間合金開發新型耐熱鎂合金取得進展。變形鎂合金及其加工技術正在成為鎂合金研究和應用領域的熱點，包括鎂合金等通道轉角擠壓技術。鎂合金超塑性研究，重要研究方向是：高應變速率超塑性，對于節約能源、提高生產率、擴大應用都有很重要的意義；大晶粒工業態鎂合金超塑性，研究晶粒較大的工業態鎂合金在一定條件下的超塑性，因其不需要預加工可節約能源，故有更大的應用前景；鎂合金低溫超塑性。研究鎂合金在較低的溫度下進行超塑性變形的研究。
　　鎂合金材料的研究和應用前景是非常廣闊的，相對于其它金屬材料(如鋁、鋼等)的研究發展水平，我國與世界發達國家的差距較小，可以說幾乎處在同一起跑線上。如果集中國內的優勢力量。針對關鍵科學問題展開研究。就有可能取得重大突破，達到甚至趕超世界先進水平。我國近年在鎂合金技術開發和應用領域取得了長足進步，作為世界第一“鎂”大國要造好鎂、用好鎂，造福于中國和世界，并在鎂的研究領域成為世界領頭羊，推動鎂合金走可持續發展之路，同時還要開展好鎂合金的重大基礎研究。
　　隨著科學技術的飛速發展，現代汽車制造材料的構成，發生了較大的變化。高密度材料的比例下降，低密度材料有較大幅度的增加。金屬的應用范圍在不斷擴大。可以說，從上世紀90年代開始，汽車材料向輕量化、節省資源、高性能和高功能方向發展。現代汽車越來越多地使用鋁、鎂、鈦合金輕合金材料。鋁、鎂、鈦合金在現代汽車的輕量化中將扮演極為重要的角色，被認為是2l世紀最富于開發和應用潛力的“綠色材料”。采用鋁、鎂、鈦合金材料，可提高汽車的安全性，因此將是總的發展趨勢。

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