汽车轻量化|全球汽车镁合金零部件开发与应用

        镁及其合金作为一种新型绿色轻质工程材料，因其低密度、高比强度、高比刚度等特性逐渐引起人们的关注。在汽车、飞机、航空航天等领域，镁合金作为一种有前景的结构材料具有广阔的应用前景。与铝合金和钢材料相比，镁合金具有更高的比强度和良好的铸造性能。镁合金在导热性能、减振性能和阻尼能力方面也具备明显优势，进一步拓宽了其在汽车领域的应用范围。

        然而目前，由于汽车镁合金零件的批量生产仍面临限制，加之工程师经验不足，尚未形成完善的汽车镁合金零部件研发体系，难以实时跟踪相关文献等。因此目前对于镁合金在汽车领域的综述文章较为稀缺，尤其是在详细介绍镁合金零部件全流程开发过程和性能要求方面的内容。因此有必要对镁合金在汽车零部件中的应用进行综述，这将为整车厂的镁合金零部件开发提供参考和借鉴。

        最近，北京科技大学刘波教授课题组总结了汽车零部件用不同系列镁合金的发展历程和最新进展。通过分析主机厂（OEM）实际开发生产案例，课题组介绍了镁合金零部件全流程开发的技术路线，以增强OEM开发新型零部件的信心，这对于从事汽车轻量化研究的企业和厂商具有启示意义。同时，从国家政策法规、环境能源保护和消费者需求出发，讨论了镁合金材料所面临的各种挑战以及克服这些挑战的方法，并对未来进行了展望。该研究有助于深入了解镁合金在汽车行业应用方面，促进镁合金在汽车领域的广泛应用。

一、镁合金在汽车零部件上的应用发展

        镁合金在汽车轻量化领域的应用正在逐步增多，并且随着新能源汽车的兴起，其应用前景更加广阔。根据"节能与新能源汽车2.0技术路线图"的判断，整车轻量化系数将逐步降低，这意味着汽车制造商需要寻找更轻、更强的材料来替代传统材料。镁合金作为一种轻质工程材料，具有低密度、高比强度和高比刚度等特点，非常适合用于汽车零部件制造。在过去的几十年里，镁合金的发展经历了几个阶段。首先是20世纪30年代之前，镁合金开始应用于制造业；然后是第二次世界大战期间，由于军事装备需求，镁合金的产量急剧增加；之后是镁合金发展趋于平稳的时期；而近20年来，受到汽车尾气排放、能源消耗和环保政策的影响，世界各国开始重视镁合金的开发和研究。

        目前，镁合金在汽车零部件制造中的应用日益广泛。图表1总结了不同阶段的镁合金汽车零部件发展历史，并列举了一些OEM（原始设备制造商）的实例。根据该图，可以看出在近20年来，镁合金在车身系统、底盘系统、传动系统以及内外饰系统中得到了广泛应用。在车身系统中，镁合金被用于制造车门、前端框架、前上构件、车顶、引擎盖、后备箱盖等部件。底盘系统方面，镁合金常用于制造车轮、方向盘和副车架等部件。而在传动系统中，镁合金可用于发动机和变速器壳体、油底壳等部件。此外，在内外饰系统中，镁合金可用于制造座椅骨架、仪表板骨架、中控支架、液晶显示器背板等零部件。当前常见的镁合金材料有AZ91D、AM60B和AM50等。这些镁合金材料具有良好的性能，广泛应用于汽车制造中。随着技术的不断进步和研发的深入，预计镁合金在汽车领域的应用将进一步扩大。总之，镁合金作为一种轻质工程材料，在汽车轻量化领域具有巨大的潜力。随着对环保和能源消耗的要求不断提高，镁合金在汽车零部件制造中将会发挥更重要的作用，为实现可持续发展的汽车行业做出贡献。

表1 镁合金系列在车身上的应用领域

二、总结与展望

        镁合金作为一种工程材料，在汽车行业中具有广泛的应用前景。本文通过结合主机厂的实际生产案例，介绍了压铸镁合金的开发技术路线，对于企业和制造企业在汽车轻量化研究中具有重要参考价值。

        根据文章的描述，当前汽车行业中主流的镁合金材料是AM50/60和AZ91D系列，最常见的成型工艺是压铸工艺。镁合金在汽车中的应用需要考虑材料本身的特点，充分发挥其低密度和良好的流动性等优点，尽量避免其强度较低和易腐蚀的缺点。

        文章指出，在高承载要求的梁系结构件中不宜使用镁合金，但可以以骨架或支架的形式在汽车总成件中使用。此外，镁合金适用于不易发生电偶腐蚀的环境，比如塑料包裹的方向盘骨、仪表盘中的CCB以及座椅骨架等。

        然而，镁合金在汽车行业的发展目前受到一些挑战的限制，例如工艺和成本问题、技术创新能力不足以及产业结构矛盾等。尽管如此，许多跨国和跨学科的合作仍在积极研究镁合金的增材制造和储氢技术，以解决数据库系统、连接和装配工艺、热加工温度范围、塑性流动等方面存在的问题，并提高镁合金作为优质轻质材料的性能。

        为了使镁合金成为具有环境和经济效益的替代材料，需要更加注重汽车部件生产与消费者的接近，并且政策支持下的绿色电力电解镁技术也是一种可行的选择。这些挑战是全球性的，需要产业链的紧密合作。相信在不久的将来，镁合金在汽车轻量化需求不断增长的背景下，将取得新的突破并得到更广泛的应用。

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