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目前鎂合金在汽車應(yīng)用上的瓶頸

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-01-22
核心提示:鎂合金具有汽車行業(yè)輕量化材料的戰(zhàn)略優(yōu)勢,首先鎂的資源蘊(yùn)藏豐富,在地殼工程金屬中的含量僅次于鋁、鐵,居第三位,在海水中的含量僅次于鈉,排在第二位。此外,我國具有豐富的鎂資源,是鎂的生產(chǎn)大國和出口大國。
  鎂合金是目前工程應(yīng)用中最輕的結(jié)構(gòu)金屬,同時(shí)又具有良好的阻尼減震性能,鎂合金在交通工具、手動工具、通訊器材、航空航天、國防等領(lǐng)域都有著極為廣泛的應(yīng)用前景。
 
  鎂合金具有汽車行業(yè)輕量化材料的戰(zhàn)略優(yōu)勢,首先鎂的資源蘊(yùn)藏豐富,在地殼工程金屬中的含量僅次于鋁、鐵,居第三位,在海水中的含量僅次于鈉,排在第二位。此外,我國具有豐富的鎂資源,是鎂的生產(chǎn)大國和出口大國。

  鎂在汽車行業(yè)的應(yīng)用由來已久,目前鎂合金已在德國轎車上取得成熟應(yīng)用,在奧迪轎車,已經(jīng)應(yīng)用了變速箱殼體、底盤件、手剎、轉(zhuǎn)向支架、踏板架、橫梁、頂棚框架等。在奔馳車型上,已應(yīng)用B系列轉(zhuǎn)向器殼體、CL系列車門內(nèi)件、變速箱殼體、SL系列油箱蓋等。

  在我國汽車生產(chǎn)廠家,作為“十二五”國家支撐計(jì)劃項(xiàng)目的一部分,已研制出自主品牌車型同步開發(fā)的變速箱體等8種以上的典型零部件,總重量達(dá)到15kg以上,典型零件取樣性能達(dá)到 σb≥240MPa,δ≥3%并通過相應(yīng)的鹽霧試驗(yàn)和臺架試驗(yàn)。瑞麒G6、奔騰B50、東風(fēng)天錦系列車型亦同步應(yīng)用,并研制出典型零部件11種,總重量達(dá)到30kg以上。除此之外,研制出方向盤、車輪、發(fā)動機(jī)支架等多項(xiàng)鎂合金零部件。

  目前,鎂合金汽車零部件的研發(fā)應(yīng)用加大與國際先進(jìn)廠商和研究機(jī)構(gòu)的合作,其中中美加國際合作項(xiàng)目的發(fā)起,是開拓鎂合金應(yīng)用的重要一步,該合作項(xiàng)目依托美國密西西比州立大學(xué),建立了中美加MFERD合作項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)平臺,三方共享資源和成果數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目將借助美加設(shè)計(jì)和測試平臺,突破鎂合金成形、連接和表面防護(hù)等技術(shù),完成防撞性、NVH、疲勞耐久性等多項(xiàng)測試,開發(fā)出車神邊梁、橫梁、減震塔等關(guān)鍵部件,降低前端重量,占領(lǐng)汽車輕量化技術(shù)制高點(diǎn)。

  目前鎂合金在汽車應(yīng)用上的瓶頸

  首先,鎂合金的應(yīng)用面臨材料瓶頸,現(xiàn)有鎂合金材料存在著一些技術(shù)難點(diǎn):

  1.較低的耐蝕性能,受微觀結(jié)構(gòu)不均勻性等內(nèi)在因素,力學(xué)/化學(xué)交互作用等外在因素的影響,鎂合金自身腐蝕壽命較低,現(xiàn)有技術(shù)的涂層耐中性鹽霧能力可達(dá)2000小時(shí),但成本卻大幅提高。

  2.較低的疲勞性能,受氣孔、疏松等鑄態(tài)缺陷,以及晶粒大小的形變織構(gòu)等變形組織的影響,鎂合金循環(huán)變形的行為獨(dú)特、壽命較低。

  3.較低的蠕變性能,受鎂合金中β-Mg17Al12等主要強(qiáng)化相熱穩(wěn)定性低的限制,現(xiàn)有鎂合金抗蠕變能力處于較低的水平。

  其二,鎂合金應(yīng)用問題。

  國內(nèi)現(xiàn)有很多鎂合金應(yīng)用都缺少原創(chuàng)性。以往鎂合金應(yīng)用模式更多的是簡單替代和零部件出口,主要是依據(jù)用戶提供的圖紙和樣件進(jìn)行仿造或制造,缺少原創(chuàng)性的中國制造。萬豐鎂業(yè)生產(chǎn)的鎂合金卡丁車輪轂占全球市場的70%,都是貼品牌生產(chǎn),但在國內(nèi)還沒有得到應(yīng)用。而鎂合金與鋁合金、鋼材等不同材料之間存在著性能差異,鎂合金零部件的開發(fā)在國外都是從設(shè)計(jì)開始的。這在國內(nèi)是個(gè)瓶頸。

  鎂合金應(yīng)用缺少前瞻性。國外企業(yè)在技術(shù)上一直沿用“用一代、開發(fā)一代”的發(fā)展戰(zhàn)略,在鎂合金集成應(yīng)用方面做了很多探索性的工作,推出了很多新概念車型,對鎂合金應(yīng)用推廣做好了充分的準(zhǔn)備。相對而言,我國要么基礎(chǔ)研究,要么一步到位的批量生產(chǎn),缺少投入相對較高、具有前瞻性的應(yīng)用示范研究。

  鎂合金應(yīng)用缺少適用性。在過去的10年中,盡管我國鎂合金研究有了令人矚目的進(jìn)展,在鎂合金新材料開發(fā)、成形、焊接和表面處理等單項(xiàng)技術(shù)方面具有一定的先進(jìn)水平,但是,這些單項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性不足以說明產(chǎn)品制造技術(shù)的高水平。實(shí)際上鎂合金制品的工程化要求的是多項(xiàng)技術(shù)的組合,這樣的技術(shù)體系還需要經(jīng)過臺架實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評估,或在整車上經(jīng)受各種各樣的應(yīng)用考核。

  鎂合金應(yīng)用缺少同步性。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù),近年來主要上市的國產(chǎn)乘用車全新車型共有48款。其中,自主品牌上市的全新款型計(jì)30款,遠(yuǎn)多于外資品牌的18款。這為鎂合金應(yīng)用提供了難得機(jī)遇,但遺憾的是鎂合金應(yīng)用并沒有能夠搭載到這些新車型上,表現(xiàn)出國內(nèi)整車設(shè)計(jì)者對鎂合金還缺乏深入的了解,鎂合金研究者也沒有參與到新車型的開發(fā)中,致使鎂合金應(yīng)用沒有能夠與新車型同步增長。

  雖然鎂合金的應(yīng)用前景誘人,但鎂合金在汽車領(lǐng)域大量應(yīng)用還需要時(shí)間。在當(dāng)前鎂行業(yè)需求出現(xiàn)低迷和瓶頸的形勢下,需要更理智地看待鎂合金未來的應(yīng)用前景。不因取得應(yīng)用進(jìn)展而亢進(jìn),也不因應(yīng)用低迷而低落。首先要充分認(rèn)識鎂合金應(yīng)用在汽車領(lǐng)域目前的難點(diǎn)和瓶頸,協(xié)同應(yīng)用方共同解決鎂合金應(yīng)用問題,早日在汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工程化應(yīng)用。

 

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