在重量上,鎂只有鋼的四分之一、鋁的三分之二。但,在成本上,鎂比鋼要多出四分之三,比鋁也要多出三分之一。鎂具有易燃性,其制造過程并不太環(huán)保,加工成型上也非常艱難。
所以鎂既有天然的優(yōu)勢,也有潛在的劣勢。成本高易燃等劣勢致使其離“以可承受的成本進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)”較為遙遠(yuǎn),普及程度相對有限。需求決定一切,鎂的輕量化蘊(yùn)藏節(jié)能減排上的巨大潛力,汽車制造商們已經(jīng)把目光轉(zhuǎn)向了鎂。
據(jù)Ward Auto報(bào)道,美國能源部先進(jìn)研究計(jì)劃署給汽車輕量化技術(shù)資助了3200萬美金,其中主要的研發(fā)方向就是鎂的使用。
目前,世界范圍內(nèi)使用的大部分的鎂都是從中國出口的。對于美國、德國、日本這樣的汽車工業(yè)大頭來說,由于進(jìn)口稅的存在,讓鎂的價(jià)格進(jìn)一步增加。國內(nèi)都是通過燒煤來提取鎂,對環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。美國產(chǎn)鎂量最大的猶他州,是通過電解大鹽湖中的熔融鹽來提取鎂,制造過程中的能耗較大。
如何讓鎂的提取過程不再對環(huán)境和能源造成負(fù)擔(dān)是擺在汽車制造商們眼前的關(guān)鍵問題。美國能源部給出3200萬美金,主要是太平洋國家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)用于研究能否從海水中提取鎂元素。據(jù)PNNL估計(jì),從海水中提取鎂所需要的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電解熔融鹽的能耗,如果研究能夠成功,將把生產(chǎn)效率提高50%;美國科羅拉多大學(xué)還設(shè)計(jì)新的提取方法,用太陽能取代一部分能量供給。
日本和韓國在鎂的研發(fā)上也取得了革命性的進(jìn)展。據(jù)日經(jīng)技術(shù)在線報(bào)道,日本已經(jīng)研制出KUMADAI不燃鎂合金,解決了鎂的易燃性問題,在加工方法上也有了進(jìn)步。韓國政府打算在8年內(nèi)投資約14億元人民幣進(jìn)行相關(guān)研究,并建立了鎂板材的量產(chǎn)體系。
技術(shù)動向表明鎂離低成本量產(chǎn)的距離越來越小了,那么,當(dāng)鎂合金成功被低成本量產(chǎn)時(shí),能有哪些應(yīng)用呢?在汽車制造商的計(jì)劃里,到2020年,在車身結(jié)構(gòu)上會使用平均160kg的鎂合金,大概占據(jù)了車身總重的十分之一,主要會應(yīng)用在后備箱的面板或者座椅框架等部位?,F(xiàn)在也有部分車型開始使用鎂合金,大眾的XL1,在加強(qiáng)梁和碰撞能量吸收結(jié)構(gòu),寶馬在旗下的部分發(fā)動機(jī)型號上也使用了鎂合金。在燃料電池方面,鎂還能作為儲存和運(yùn)輸氫氣的材料得到應(yīng)用。
除了成本和加工問題之外,鎂要想廣泛使用在汽車的結(jié)構(gòu)件上,還需要解決其韌性較低、容易斷裂的問題。福特等汽車廠商已經(jīng)開始著手這方面的研究。福特認(rèn)為,如果鎂能夠在車身結(jié)構(gòu)上大面積地使用,至少能夠讓車輛的重量降低20%。
在可預(yù)見的未來里,后起之秀輕金屬鎂在成本上的競爭力或許難以比過鋼,意味著以后最有可能看到鎂的應(yīng)用的車型應(yīng)該會是豪華車、跑車和高端的SUV了,對于這些車型來說,價(jià)格從來就不是問題。而且,它們還將因輕量化而在操控性、舒適性、動力性能以及燃油效率等方面等到提升,更好地成就其名。