汽车用镁合金的现状和发展前景

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1、汽车用镁合金的现状和发展前景　　(中国兵器工业第五二研究所，内蒙古包头014034) 　　摘要：介绍了镁及镁合金材料及其优点，综述了镁合金在汽车工业中的应用现状。分析了镁合金在汽车工业中的发展前景，提出了镁合金应用研究中存在的一些问题以及今后的研发方向。 关键词：镁合金；汽车工业；镁；绿色材料 　　中图分类号：U465.2+2文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)09—0073—02 　　汽车工业已成为镁合金应用增长的主要驱动力。由于汽车尾气排放量占了大气污染总量的65

2、%，世界石油储量到XX年将用完一半，而汽车重量是影响能源消耗的重要因素。汽车质量每降低100kg，每百公里油耗可减少0.7L，汽车自重每降低10%，燃油效率可以提高5.5%，故发达国家不断加强对汽车等交通工具能源消耗、废气污染和噪音的限制，促使汽车制造厂重视汽车轻量化发展。镁合金具有在体积相同时比铝合金轻36%，比锌合金轻73%、比钢轻77%的特点，具有很大的减重潜力，已成为汽车材料的必然选择，其开发应用已受到了各国的重视。 　　本文主要综述了镁及镁合金在汽车工业中的应用现状和发展前景，提出

3、了镁合金应用研究中存在的一些问题以及今后的研发方向。 1镁合金材料 　　镁的原子序数为12，原子量为24.3，晶体结构为密排六方结构。镁合金按化学成分可分为二元、三元或多元合金系。国际上大多采用美国ASTM标准，依据镁合金所含的1～2种主要合金元素简写命名法，将镁合金分为M系(Mg-Mn)、AZ系(Mg-Al-Zn)、AM系(Mg-Al-Mn)，Mg-Al-Ca系(AX)、Mg-Al-Ca-Sr系(AXJ)、ZC系(Mg-Zn-Cu)、ZK系(Mg-Zn-Zr)、EK系(Mg-RE-Zr)

4、、HM系(Mg-Th-Mn)、QE系(Mg-Ag-RE)、LA系(Mg-Li-Al)和WE系(Mg-Y-Nd)。 　　镁合金按成型方法不同，分为铸造镁合金、变形镁合金和特种镁合金。我国铸造镁合金代号为ZM，变形镁合金代号为MB。铸造镁合金远比变形镁合金的种类多，且适合于各种铸造方法。其中95%以上的镁合金铸件采用压铸技术成型。变形镁合金主要用于薄板、挤压件和锻件。特种镁合金指利用特种技术制造的具有特殊性能或功能的镁合金。例如快速耐热镁合金、超导镁合金、储氢镁合金、非晶镁合金和镁基复合材料。 2

5、镁及镁合金的优点 2.1比刚度和比强度高 　　常温常压下镁的密度只有1.74，仅相当于铝的2/3,钢的1/4，Mg-Li合金甚至可以漂浮在水面上。就目前的性能水平与常用金属材料、工程塑料相比，镁合金的比刚度和比强度分别处于第一位和第二位。 2.2独特的阻尼减振性能 　　在所有的金属结构材料中，镁具有最优良的阻尼减振性能，其衰减系数是铸铁的5倍，铝合金的12倍，特别适合于减振降噪的功能/结构一体化要求，改善工作环境。 2.3优良的铸造、切削加工性能 　　镁合金具有良好的铸造性能，

6、压铸性能优于铝合金，切削加工进刀快、速度高、断屑好，切削精度和光洁度高。 2.4经济优势 　　镁由于资源丰富，开采熔炼技术成熟经济，目前镁价格与铝基本持平。镁合金比铝合金更轻，比钛合金和树脂基复合材料更经济。 2.5资源优势 　　镁在地壳中丰度2.1%，海水中丰度0.14%，在地球上储量排位第四。我国镁资源储量居世XX位。目前我国镁生产能力占全球的3/4，产量占2/3，已成为主导世界镁市场的力量。 3镁合金在汽车工业中的应用现状 　　早在1930年，LourisChevrole

7、t就在一辆赛车上首次使用镁合金作活塞，大众公司“甲壳虫”轿车也在其发动机及传动系统上用了20多KG的镁合金。不过，那时侯，镁被认为是潜力有限的一种特殊材料。直到1970年中东的石油危机，镁合金在汽车工业中才日益受到重视。镁合金产品广泛应用于汽车始于20世纪90年代，目前，汽车工业中镁合金用量较多的地区和国家主要是北美、欧洲、日本和韩国，在1991年仅为24Kt，到1997年则增至64Kt，到XX年这些国家和地区汽车工业对镁合金的需求已达到每年200Kt。国外在汽车上大规模应用镁合金生产的零部件已

8、超过60种，其中有7种部件镁合金的使用普及率最高，它们是仪表盘基座、座位框架、方向盘骨、发动机阀盖、变速箱壳体、进气歧管、汽车车身。 3.1仪表盘基座 　　德国大众汽车公司率先采用AM系镁合金制作了仪表盘基座，应用于AudiV8型车上。有20种以上的车型采用此种部件。使用的最大部件达15kg。已有数百万辆汽车使用了镁合金仪表盘基座。 3.2座椅框架 　　法国制造的TGV高速列车镁合金座椅框架重量从钢制的28kg降低到14kg。德国的Mercedes、美国Ford等汽车公司已广泛采用镁