镁合金在汽车工业中的应用分析.pdf

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1、第4卷第2期2010年6月材料研究与应用MATERIALSRESEARCHANDAPPLICATl0NV01．4。No．2Jun．2010文章编号：1673—9981(2010)02—0081-04镁合金在汽车工业中的应用分析陈军(广州有色金属研究院，广东广州510650)摘要：镁合金用于汽车有助于使其质量减轻，是汽车轻量化的首选材料．对镁合金在汽车工业中的应用情况、优势及存在的问题进行了分析，提出了发展镁合金在汽车工业中应用的对策和建议．关键词：镁合金，汽车，应用中图分类号：TGl46IU463文献标识码：A在全球气候变化深刻影响着人类生存和发展的背景下，节能、环保是当前发展低碳经

2、济必须考虑的因素，也是关系人类可持续发展的重大问题．汽车作为主要的能耗主体之一，降低其重量是实现节能减排目标的重要措施之一．美国总统奥巴马在2009年就公布了全新的美国油耗标准和废气排放标准，新标准为未来美国小型汽车和轻型卡车制定出了清晰的“减排”和“省油”目标．镁合金在汽车轻量化的进程上是极具竞争力的材料，具有比重轻、减振、压铸成形性能好和易回收等优势．目前，全球汽车用镁正以年均20％的增长速度迅速发展EM]，世界各大汽车公司都把已采用镁合金零件的数量作为自身产品技术领先的标志[2]．1镁合金材料在汽车工业中使用的优势镁合金是最轻的金属结构材料，镁的密度只有1．74g／cm3，是铝

3、的2／3，钢的2／9．采用镁合金能减轻整车重量，可在铝轻量的基础上再减轻15％～20％[3]．镁合金的比强度和比刚度远高于铝和钢H]，镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加c5]，对用镁合金制造刚性好的整体构件十分有利．镁合金还具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可以降低噪声，用于座椅、轮毂可以减少振收稿13期：2010-03-30作者简介：陈军(1965一)。男，广西玉林人．硕士．动，提高了汽车的安全性和舒适性．镁合金的熔点(650℃)、比热熔(1．03kJ／m3)和相变潜热(368kJ／kg)比较低，凝固速度快，动力学黏度低，铸造充型性好，且其切削加工速度可以比铝

4、合金高2～4倍，加工能量仅为铝合金的70％[6]等，所以镁合金具有良好的铸造性能及加工性能．此外，镁合金还具有优异的回收再生利用的特性，其循环使用并不影响材料的性能，且再生熔解时的能耗比新材料制造所消耗的能源少得多，仅为从矿石冶炼能耗的百分几【3]，更有利于环保及资源节约．镁合金虽然具有上述优点，但从成本上看仍然高于铝合金．由于镁合金的标准电极电位较低(一2．36V)[5]，即使在室温下，也会与空气发生反应而被氧化，在与其它金属接触时电腐蚀问题特别突出．另外，蠕变强度低也是镁合金压铸件用于要求较高工作温度部件的另一大阻碍．2镁合金在汽车工业中的应用情况目前，汽车上应用的镁合金零部件主

5、要有两类共60多种E"，如离合器外壳、变速箱体、发动机前盏、曲轴箱等壳体类，以及方向盘、座椅支架、仪表盘框架、转向支架、车镜支架等支架类．在材料的选择方面，用于结构件的一般以AZ系和AS系为主，而AM系镁合金主要用于装饰零件．表1为典型汽车82材料研究与应用2Ol0镁合金件及应用材料‘¨91．裹1典型汽车镁台金件及材料Table1Classicalmagnesiumalloyautopartsandtheirmaterials汽车轻量化对节能减排的作用明显．据报道[7’10]，车体重量每减少100kg，百公里油耗可减少0．7L．每节约1L燃料可减少排放CO：2．5g，年排放量减少30

6、％以上．汽车重量的减轻还可以减少刹车惯性和提高加速性能，从而改善其操控性能．部分零件采用镁合金材料后的质量减轻效果列于表2．．裹2部分汽车零部件采用镁合金材料后的质量减轻效果‘'e,11-153Table2Thelightweighteffectofsomeautopartsofvehiclesmadeofmagnesiumalloy目前，北美和欧洲的平均单车镁舍金用量约为3．8kg，德国大众汽车公司的帕萨特单车镁合金用量为14kg，美国通用和福特汽车公司的单车镁合金用量为3kg[力，预计在2012年单车镁合金用量将提高至30kg，2015年达到100kg．我国镁合金在汽车上的应用主

7、要有变速箱体及壳盖、离合器外壳及壳盖、泵体、方向盘、气缸盖罩、汽车轮毂、仪表盘、汽车座椅架和防护杠等零件【101，单车镁合金用量平均不足1kg．镁合金汽车压铸件的年产量不到4000t，主要是上海乾通汽车附件有限公司为上海大众桑塔纳轿车配套生产变速箱壳体和上盖(压铸法)，重量约为8．5kg．在一汽大众公司引进的奥迪A6高档轿车中，虽然整车采用了48k左右的镁合金零部件，但因为国内无配套产品供应，不得不全部依赖进口．一汽集团的红旗、捷达、宝来轿车以及解放中、重