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镁合金在国内外汽车业研究与应用发展
2010年8月4日
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    1755年人类发现了镁的化合物，镁作为有使用价值的材料始于1808年。直到1886年在德国首先开始应用于工业领域，1909年在德国法兰克福国际航空展览会上，首先出现了用镁合金所铸的构件。1916年美国道屋DOW化学公司开始生产工业化电解镁，1927年世界上出现高强度镁合金。
　　汽车生产制造厂商试用镁合金压铸件来减轻汽车重量的方法，至少已有70年的历史。最早如德国的Alder工厂在1927年 1930年，在其生产的每辆汽车上就用了平均73．8kg左右的镁合金。德国大众汽车(巴西)公司在1936年——1940年间，曾在其生产“甲壳虫”汽车上的曲轴箱、传动箱壳体等发动机传动系统部件累计用掉了4万吨镁合金。美国在1948年-1962年的l0余年间，采用热室压铸机生产了数百万件镁压铸件，供汽车工业使用。到了上个世纪70年代，因镁合金材料价格上扬，成本增高，汽车工业应用受阻。上个世纪80年代起，汽车轻量化呼声强烈，镁压铸件应用加快供汽车工业使用。上个世纪90年代中期，镁原料产量大增，价格逐渐与铝合金相近，加上镁压铸生产工艺、技术、设备日益完善，镁材料应用进入全面成熟阶段，发展空前。1991年全球汽车试用镁压铸件2．5万吨，至1995年镁压铸件5．6万吨，2000年则达l4．5万吨。已占全球镁压铸件产品的80％。镁合金材料在技术上、经济上已经获得了广泛的应用。
　　目前欧洲正在使用和研制中的镁基合金汽车零部件已超过60多种，北美正在使用和正在研制中的镁基合金汽车零部件已多达100多种。美国福特汽车公司单车采用30个镁合金压铸件，通用公司采用45个镁合金压铸件，克莱斯勒公司采用20个镁合金压铸件，单车用镁合金量为20kg一40kg。福特公司已在2000年新概念车型上每车使用镁合金件达103kg。
　　根据资料显示：今后5年内在汽车工业材料应用增长最快的是镁合金压铸件。镁合金压铸件适应做：汽车仪表板；汽车座椅骨架；变速箱壳体；方向盘操纵系统部件；发动机零部件；车门框架；轮毂；支架；离合器壳体；车身支架等等。
　　工业发达国家采用镁合金压铸件制造汽车零部件的趋势是越来越多。1996年至2001年，全球用于汽车零部件的镁合金压铸件数量平均每年递增25％左右。其中在北美增加速度为30％，在欧洲则超过3O％。我国在镁合金的应用是在上世纪50年代末用来制造飞机上结构件。上世纪70年代初，开始应用于风动工具(凿岩机)上，上世纪80年代末上海桑塔纳轿车投产后，镁合金才开始应用于汽车工业上。“九五”期间，北京有色金属研究总院和东风汽车公司共同承担了国家“九五”科技攻关项目，对镁合金新材料及铸造技术在汽车上的应用进行了专题攻关研究，目前正在对镁合金零件的使用性能进行认证。

　　1、开发镁合金零部件
　　欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件有60多种，单车用镁合金9．3kg-20．3kg。北美正在使用和研制的镁合金汽车零部件有100多种，是世界上汽车用镁合金量最大的地区。单车用镁合金5．8kg一26．3kg。镁合金变速杆几乎被日本所有生产自动变速汽车的企业采用。日本大多数生产手动变速汽车的企业也在想尽办法应用镁合金变速杆。日本采用镁合金座椅架的车种在不断增加。另外，镁合金变速箱体、仪表盘、车门内框和车扶手也将在日本生产的汽车上得到广泛应用。权威机构公布的最新统计结果显示：欧美的汽车用镁合金压铸件正在以年均25％的速度增加；虽然当前全世界所有汽车的镁合金平均用量只有2．3kg。但是汽车用镁合金量正在以年均20％的速度上升。世界各大汽车公司都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。福特汽车公司计划在今后20年内将每辆汽车的镁合金用量提高到113kg。当前，发达国家的赛车及部分民用高档车正在使用镁合金轮毂，奔驰、宝马、丰田、本田和三菱等汽车公司不久将大幅度提高镁合金锻造轮毂的用量。越来越多地采用镁合金零部件，是世界汽车产业发展的必然趋势。
　　日本开发出阻燃性镁合金汽车材料使车重减轻25％，据报载，日本成功加工出了阻燃性镁合金材料的汽车顶箱(长2000mm×宽670mm×高270mm，重约12.5kg)。与市售FRP(强化塑料)产品相比，重量大约可减轻25％。今后准备通过进一步发展该技术，利用具有良好特性的镁合金挤压材料和延压材料等，从事三维形状更为复杂的产品开发。这种阻燃性镁合金将引燃温度比普通情况下提高了200。C-300.C，通过增强其着火燃料性，提高了安全性。

　　2、研究与应用发展
　　据报载，通用汽车公司、大众公司、马自达公司、日产公司、三菱公司镁业等、美国三大汽车公司联合对新开发的耐热镁合金进行经济和技术评估。大众汽车公司对新开发的耐热镁合金进行工业化中试生产和应用，效果良好。国内采用低成本镁、稀土中间合金开发新型耐热镁合金取得进展。变形镁合金及其加工技术正在成为镁合金研究和应用领域的热点，包括镁合金等通道转角挤压技术。镁合金超塑性研究，重要研究方向是：高应变速率超塑性，对于节约能源、提高生产率、扩大应用都有很重要的意义；大晶粒工业态镁合金超塑性，研究晶粒较大的工业态镁合金在一定条件下的超塑性，因其不需要预加工可节约能源，故有更大的应用前景；镁合金低温超塑性。研究镁合金在较低的温度下进行超塑性变形的研究。
　　镁合金材料的研究和应用前景是非常广阔的，相对于其它金属材料(如铝、钢等)的研究发展水平，我国与世界发达国家的差距较小，可以说几乎处在同一起跑线上。如果集中国内的优势力量。针对关键科学问题展开研究。就有可能取得重大突破，达到甚至赶超世界先进水平。我国近年在镁合金技术开发和应用领域取得了长足进步，作为世界第一“镁”大国要造好镁、用好镁，造福于中国和世界，并在镁的研究领域成为世界领头羊，推动镁合金走可持续发展之路，同时还要开展好镁合金的重大基础研究。
　　随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化。高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加。金属的应用范围在不断扩大。可以说，从上世纪90年代开始，汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。现代汽车越来越多地使用铝、镁、钛合金轻合金材料。铝、镁、钛合金在现代汽车的轻量化中将扮演极为重要的角色，被认为是2l世纪最富于开发和应用潜力的“绿色材料”。采用铝、镁、钛合金材料，可提高汽车的安全性，因此将是总的发展趋势。  
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