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汽車輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)證明，汽車質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會(huì)降低將近一半。
重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心教授龍思遠(yuǎn)日前在一次報(bào)告中指出，鎂合金以其豐富的資源、可回收再生、高比性能、優(yōu)異壓鑄公益性、良好切削加工性、阻尼減振和再生循環(huán)等突出性能，正重新在汽車輕量化結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域發(fā)揮越來越令人矚目的作用，并且隨著鎂壓鑄循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)和鎂冶金新技術(shù)的進(jìn)步，鎂合金壓鑄件生產(chǎn)的利潤(rùn)空間將打開，鎂會(huì)在追求輕量化和性價(jià)比的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。
汽車用壓鑄件鎂合金優(yōu)勢(shì)突出
鎂的密度約為鋁的三分之二，在實(shí)際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強(qiáng)、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車零件。鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應(yīng)用，鎂壓鑄件的生產(chǎn)效率比鋁高30%~50%。新開發(fā)的無孔壓鑄法（Pore Free Diecast）可生產(chǎn)出沒有氣孔且可熱處理的鎂壓鑄件。
據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)，汽車自重減輕10%，其燃油效率即可提高15%，其燃油消耗便可降低6%~8%，這同時(shí)也意味著汽車排污量的降低。因此，減輕汽車自重，是提高汽車的節(jié)能性和環(huán)保性最有效的辦法。在各類可用于汽車輕量化設(shè)計(jì)的金屬材料中，鋼的密度為7.8g/cm3，鋁的密度約為鋼的三分之一，約為2.7 g/cm3，是應(yīng)用最為廣泛的輕量化材料；而鎂合金的密度大約為鋁的2/3，約為1.74 g/cm3，在實(shí)際應(yīng)用中是最輕的。鎂合金是當(dāng)前最理想最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因而成為汽車減輕自重以提高其節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。
與傳統(tǒng)的鋅制轉(zhuǎn)向柱上支架相比，鎂制件降重65%；與傳統(tǒng)的鋼制轉(zhuǎn)向輪芯相比，鎂制件降重45%；與全鋁氣缸蓋相比，鎂制件降重30%；與傳統(tǒng)的鋼制沖壓焊接結(jié)構(gòu)制動(dòng)踏板支架相比，整體的鎂鑄件降重40%，同時(shí)其剛性也得以改善。
重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心教授龍思遠(yuǎn)日前在一次報(bào)告中指出，鎂合金以其豐富的資源、可回收再生、高比性能、優(yōu)異壓鑄公益性、良好切削加工性、阻尼減振和再生循環(huán)等突出性能，正重新在汽車輕量化結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域發(fā)揮越來越令人矚目的作用，并且隨著鎂壓鑄循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)和鎂冶金新技術(shù)的進(jìn)步，鎂合金壓鑄件生產(chǎn)的利潤(rùn)空間將打開，鎂會(huì)在追求輕量化和性價(jià)比的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。
汽車用壓鑄件鎂合金優(yōu)勢(shì)突出
鎂的密度約為鋁的三分之二，在實(shí)際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強(qiáng)、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車零件。鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應(yīng)用，鎂壓鑄件的生產(chǎn)效率比鋁高30%~50%。新開發(fā)的無孔壓鑄法（Pore Free Diecast）可生產(chǎn)出沒有氣孔且可熱處理的鎂壓鑄件。
據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)，汽車自重減輕10%，其燃油效率即可提高15%，其燃油消耗便可降低6%~8%，這同時(shí)也意味著汽車排污量的降低。因此，減輕汽車自重，是提高汽車的節(jié)能性和環(huán)保性最有效的辦法。在各類可用于汽車輕量化設(shè)計(jì)的金屬材料中，鋼的密度為7.8g/cm3，鋁的密度約為鋼的三分之一，約為2.7 g/cm3，是應(yīng)用最為廣泛的輕量化材料；而鎂合金的密度大約為鋁的2/3，約為1.74 g/cm3，在實(shí)際應(yīng)用中是最輕的。鎂合金是當(dāng)前最理想最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因而成為汽車減輕自重以提高其節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。
與傳統(tǒng)的鋅制轉(zhuǎn)向柱上支架相比，鎂制件降重65%；與傳統(tǒng)的鋼制轉(zhuǎn)向輪芯相比，鎂制件降重45%；與全鋁氣缸蓋相比，鎂制件降重30%；與傳統(tǒng)的鋼制沖壓焊接結(jié)構(gòu)制動(dòng)踏板支架相比，整體的鎂鑄件降重40%，同時(shí)其剛性也得以改善。
圖1：鎂、鋁、塑料汽車材料性能比較
|
材料 |
鎂 |
鋁 |
塑料 |
|
尺寸精度 |
±0.001 |
±0.002 |
±0.002 |
|
最小壁厚 |
1-1.5 |
2-2.5 |
2-3 |
|
鑄造周期 |
1-1.4 |
1.4-1.6 |
1 |
|
模具壽命（萬次） |
25-30 |
10-15 |
50 |
|
加工性能 |
優(yōu) |
良 |
差 |
|
焊接性能 |
優(yōu)良 |
良 |
差 |
|
表面處理 |
良 |
優(yōu) |
優(yōu)良 |
|
回收性能 |
良 |
良 |
差 |
在鎂合金的鑄造工藝特性上，金屬鎂的沸點(diǎn)相對(duì)較低，這樣使得熔化澆注溫度大大降低；從金屬鎂的物理屬性看，其高溫化學(xué)性質(zhì)活潑，在保護(hù)環(huán)境下更易熔煉、澆注；鎂的強(qiáng)制流動(dòng)能力極強(qiáng)，這也極易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型腔的充填；另外，鎂合金阻尼減震降噪性能優(yōu)異，適合吸能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用；鎂合金還具有比強(qiáng)度和比剛度均高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好、阻尼減震性和電磁屏蔽性都很強(qiáng)、易于加工成型、廢料易回收等特點(diǎn)。因?yàn)殒V合金有上述優(yōu)點(diǎn)，所以鎂合金的應(yīng)用適應(yīng)了全世界對(duì)汽車安全、節(jié)能和環(huán)保要求越來越高的趨勢(shì)，受到了汽車制造企業(yè)的高度重視。
汽車用壓鑄件鎂合金范圍廣泛
不止在汽車動(dòng)力系統(tǒng)，鎂合金可以充分發(fā)揮其減重、節(jié)能、提高性能以及提高剛度和強(qiáng)度、減振降噪的優(yōu)勢(shì)之外，在汽車的內(nèi)裝結(jié)構(gòu)以及汽車的行駛系統(tǒng)中，鎂合金同樣發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢(shì)。
鎂鑄件在汽車上使用最早的實(shí)例是車輪輪輞。
在汽車上試用或應(yīng)用鎂合金的實(shí)例還有離合器殼體、離合器踏板、制動(dòng)踏板固定支架、儀表板骨架、座椅、轉(zhuǎn)向柱部件、轉(zhuǎn)向盤輪芯、變速箱殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、氣缸蓋和氣缸蓋罩蓋等。
圖2：部分汽車廠家鎂合金零件應(yīng)用效果圖
|
零件名稱 |
應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)效果 |
應(yīng)用廠家 |
|
變速箱殼體 |
減重、降噪、剛度好 |
大眾、福特 |
|
罩蓋 |
減重、成型性好、扭轉(zhuǎn)剛度好 |
通用、福特、克萊斯勒、寶馬、豐田、本田 |
|
車身前蓋 |
減重、降噪 |
Mossner AG |
|
整體儀表板 |
減重、韌性好、集成化、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化 |
通用、奔馳、克萊斯勒、菲亞特 |
|
座椅骨架 |
減重、吸震、安全 |
菲亞特 |
|
車門框支架 |
減重、吸震 |
豐田、英國(guó)Wagon公司 |
|
方向盤 |
減振、吸震、安全 |
豐田、福特 |
|
輪轂 |
減重、吸震 |
克萊斯勒、法拉利 |
