鎂合金在汽車板的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

與其它金屬相比鎂合金具有很多性能優(yōu)勢(shì)：

（1）密度小，常用金屬中最輕的金屬 例如AZ91鎂合金的密度是1.81g·cm^-3，約為鋁的2/3，鋅的1/4，不到鋼或鑄鐵的1/4，接近工程塑料的密度。對(duì)于含30%玻璃纖維的聚碳酸酯復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，鎂的比重也不超過(guò)它的10%。因此鎂合金的使用可有效減輕汽車的質(zhì)量。

（2）比強(qiáng)度高  抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率與鋁合金鑄件相當(dāng)。從設(shè)計(jì)者的立場(chǎng)考慮，密度小的金屬若不具有高強(qiáng)度，將沒(méi)有意義。實(shí)驗(yàn)顯示，鎂合金的比強(qiáng)度比鋁合金和鋼高。因此在不降低零部件強(qiáng)度條件下，鎂合金鑄件比鋁鑄件的重量減輕大約25%。

（3）熱傳導(dǎo)性好  具有良好的耐腐蝕性能、電磁屏蔽性能、防輻射性能，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工，且熱傳導(dǎo)性好，雖然鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)不及鋁合金，但是比鋼高近1倍，比塑料材料高10倍。因此鎂合金已廣泛用于壓鑄汽車輪轂上，可有效散發(fā)制動(dòng)摩擦熱量，提高制動(dòng)穩(wěn)定性。

（4）良好的焊接和鑄造性能  鎂合金的熔點(diǎn)、比熱容和相變潛熱比鋁合金低，融化耗能較少，固化速度快，動(dòng)力粘度低具有良好的壓鑄成形性能和尺寸穩(wěn)定性，壓鑄件生產(chǎn)周期比鋁合金短，易形成薄壁結(jié)構(gòu)件，壓鑄件壁厚最小可達(dá)0．15 mm，鎂與鐵的親和力小，固溶鐵的能力低，不易粘模，鑄模壽命比生產(chǎn)鋁合金高2，3倍，適合制造各類汽車壓鑄件。

（5）對(duì)振動(dòng)、沖擊的吸收性能好  具有良好的阻尼系數(shù)，鎂合金對(duì)振動(dòng)能量的吸收能力強(qiáng)，消震性能優(yōu)于鋁合金和鑄鐵，用于驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)部件上可以降低噪聲，用于座椅、輪圈、方向盤(pán)可以減少振動(dòng)，在汽車發(fā)出碰撞后很好地吸收沖擊能量，提高汽車的安全性和舒適性。

（6）抗凹陷性能好  鎂合金與其他金屬相比抗變形能力強(qiáng)，由沖擊而引起的凹陷小于其它金屬。

（7）易于機(jī)械加工  鎂合金非常易于機(jī)械加工，在無(wú)冷卻液、無(wú)潤(rùn)滑劑的情況下能實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷加工，得到光潔的加工面，衡量機(jī)械加工的指標(biāo)之一是動(dòng)力消耗量。

（8）易于回收再生?；厥盏逆V合金可直接熔化再進(jìn)行澆鑄，且不降低其力學(xué)性能。鎂合金同其它金屬相比，熔點(diǎn)低，比熱小，在再生溶解時(shí)所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的4%。此外，鎂合金的電磁波屏蔽性好，外表美觀。

更為重要的是，鎂是自然界中分布最廣的元素之一，約占地殼質(zhì)量的2.35%，列第八位，僅次于O、 Si、Al、Fe、Ca、 Na、K，由于鎂本征化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然界中主要以化合物的形式存在，在陸地上的含量為1.930%，海水中的含量為0.42%，達(dá)2.1×10¹⁵t。我國(guó)是世界上鎂礦資源最富有的國(guó)家。主要含鎂資源包括菱鎂礦：資源總量31.45億t，居世界首位；白云石：資源總量約40億t；鹽湖鹵水：柴達(dá)木盆地鎂鹽保有儲(chǔ)量48.15億t^[4]。豐富的鎂礦資源為我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了最可靠的資源保障。相反，鐵礦及鋁礦資源則相對(duì)貧乏一些。已探明世界儲(chǔ)量的鐵礦石與鋁土礦的可采儲(chǔ)量保障年限只有約70年和50年。我國(guó)的鐵、鋁資源更加貧乏，儲(chǔ)量?jī)H占世界比例18.7%和2.3%，可采儲(chǔ)量保障年限分別在30年左右和10年以下。

從污染角度講，鋼鐵的質(zhì)量密度大，消費(fèi)量大，其制品在使用過(guò)程中易造成高能耗和污染排放；鋁雖為輕質(zhì)材料，但僅鋁電解一個(gè)工藝環(huán)節(jié)的電耗就占到整個(gè)有色工業(yè)的90％，并也間接導(dǎo)致高污染排放。而被冠以“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料” ^[5]美譽(yù)的金屬鎂在這些方面則相對(duì)好一些。

據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2008年1?8月份全國(guó)共產(chǎn)原鎂44.89萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)16.8%。需要說(shuō)明的是，由于受到國(guó)際各種金屬材料的影響，剛才價(jià)格的上升，使鎂合金成本方面的劣勢(shì)進(jìn)一步減小，鎂合金的綜合優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步明顯。因此，對(duì)于盛產(chǎn)鎂合金資源的中國(guó)來(lái)說(shuō)，中高檔轎車采用鎂合金制作汽車零件也就更加彰顯優(yōu)勢(shì)了。

鎂合金在汽車上的使用部位

自1970年中東石油危機(jī)以來(lái), 為減輕汽車質(zhì)量以降低油耗和污染, 提高安全性能, 鎂合金材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用與日俱增。目前, 汽車工業(yè)中鎂合金用量較多的地區(qū)和國(guó)家主要是北美、歐洲、日本和韓國(guó)。綜合部分廠家的使用情況，到目前為止，汽車上共有60多個(gè)零部件采用鎂合金：

 車內(nèi)構(gòu)件: 儀表盤(pán)、座椅架、坐位升降器、操縱臺(tái)架、氣囊外罩、轉(zhuǎn)向盤(pán)、鎖合裝置罩、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向柱支架、收音機(jī)殼、小工具箱門、車窗馬達(dá)罩、剎車與離合器踏板托架、氣動(dòng)托架踏板等。

 車體構(gòu)件: 門框、尾板、車頂框、車頂板、IP橫梁等。

發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng): 閥蓋、凸輪蓋、四輪驅(qū)動(dòng)變速箱體、手動(dòng)換擋變速器、離合器外殼活塞、進(jìn)氣管、機(jī)油盤(pán)、交流電機(jī)支架、變速器殼體、齒輪箱殼體、油過(guò)濾器接頭、馬達(dá)罩蓋、氣缸頭蓋、分配盤(pán)支架、油泵殼、油箱、濾油器支架、左側(cè)半曲軸箱、右側(cè)半曲軸箱、空機(jī)罩、左抽氣管、右抽氣管等。

底盤(pán): 輪轂、引擎托架、前后吊桿、尾盤(pán)支架。

鎂合金減速器外殼采用壓鑄的方法制造，具有重量輕，噪音低的優(yōu)點(diǎn)。

采用鎂合金輪轂?zāi)苓_(dá)到輕量化的目的，與鋁合金輪轂相比，重量減輕30%左右。同時(shí)還能提高汽車的使用性能。因此在賽車及某些高檔車上開(kāi)始使用鎂合金輪轂。

鎂合金應(yīng)用存在的問(wèn)題

鎂合金是汽車上最具有潛力的結(jié)構(gòu)材料，21世紀(jì)將是鎂合金應(yīng)用飛速發(fā)展的時(shí)代，以顯著的減重節(jié)能效果、優(yōu)良的可回收再生性、良好的鑄造及尺寸穩(wěn)定性和抗震等特性，受到世界汽車工業(yè)的青睞。它是汽車輕量化中取代鋼鐵及部分鋁合金和塑料的首選材料，同時(shí)我國(guó)鎂資源豐富，鎂合金的發(fā)展有可靠的原料來(lái)源。目前，汽車上使用鎂合金件的量越來(lái)越大，但鎂合金應(yīng)用還存在一些問(wèn)題。一是廢鎂回收方法少，回收成本高。二是腐蝕問(wèn)題。鎂是活潑金屬，很容易氧化和腐蝕，幾乎沒(méi)有低成本的方法來(lái)保證穩(wěn)定的生產(chǎn)工序。三是鎂合金沒(méi)有足夠的性能數(shù)據(jù)庫(kù)。目前鎂合金基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不夠，無(wú)負(fù)責(zé)收集整理和宣傳生產(chǎn)數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，無(wú)系統(tǒng)的力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)，在腐蝕、熱膨脹和模具設(shè)計(jì)等方面數(shù)據(jù)也不夠。因此，應(yīng)該建立充分的鎂合金數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)出成本低、質(zhì)量好的部件。中國(guó)汽車工業(yè)應(yīng)緊跟世界汽車用材的發(fā)展趨勢(shì)，大力開(kāi)發(fā)鎂合金在汽車上的應(yīng)用。

東莞市樂(lè)發(fā)精密五金制品有限公司

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