镁合金在汽车轻量化应用中的问题与建议

对于镁合金轻量化技术，在研发阶段需要材料、加工、设计等方面的专业人才密切协作，将多学科、多种技术融为一体，开展轻量化成本与性能收益平衡的系统研究，以获得更广阔的发展空间。

在汽车轻量化设计中，在满足使用性能要求的前提下，需要综合评估材料价格和工艺（包括成形、机加、涂装、连接、腐蚀防护及装配等）成本与整体减重效果的关系，即要考虑轻量化后的整体技术经济特征，在新材料替代原有材料时这方面的工作非常重要。在基于镁的产品设计时，除了材料本身的物性参数，还需要不断完善常用材料在性能、成形加工、工艺设计以及制造特征等方面的数据库，以对不同材料的使用效果综合对比，见表2〜表4。

综上所述，镁合金在汽车领域的应用必须要从系统整体出发，对汽车轻量化展开系统性考量与实践，从车身轻量化设计、零部件轻量化设计、造型轻量化设计等方面，对汽车的轻量化策略进行探讨。

 

在现代汽车工业中，CAE 技术是汽车轻量化设计的重要手段。利用CAE技术，可以对汽车的零备件及整体结构进行优化处理，以提高汽车的轻量化水平。结合参数化模型的构建与优化、拓扑优化、断面优化、成型性与材料利用率的优化，对提高汽车的轻量化水平、稳定性、安全性、强度及刚度，降低生产成本、材料成本、高动力经济性等都有非常积极的作用。

 

关于我国镁产业发展的其他建议

1. 组建具有国际竞争能力的企业集团和现代化专业工厂

当前，国内镁企业大多实力不强，很少能直接参与国际市场竞争，一个重要原因就是镁行业中的生产企业小而分散、条块分割和各行其事，造成了财力、物力和人力的耗散。镁行业未来需要更多的企业是技术装备先进、具备完整的加工体系、能提供大批量高质量产品的工厂或大型企业集团，以形成在国内行业中起骨干主导地位和在国际上有强大竞争能力的规模经济。

 

2. 开发大型高速、连续、自动化、高精化和智能化的工艺装备

建立高效、优质、高产、现代化专业工厂或集团的前提是配置大型、高速、连续、自动化、高精化和智能化的工艺装备，而这正是当前镁行业的短板。

 

3. 开发高效节能、低成本、短流程以及提高产品精度和性能的新工艺新技术

在合金制备方面，开发专题主要有以下几点。

 

在挤压方面，提高材料利用率、挤压精度、挤压生产效率是镁挤压领域亟待解决的问题。挤压工艺装备要向大型化、现代化、精密化和智能化方向发展。镁合金的等温等速挤压、快速连续挤压、半固态挤压、短流程挤压等新技术、新工艺也将提到议事日程。

 

当前的轧制工艺使镁合金板带价格居高不下，在很大程度上制约了镁合金板带的推广与应用。因此，低成本的镁板带生产新技术和新工艺的研究开发是镁行业的当务之急。中国镁板带的消费量达到5万t/年，全世界的达到15万t/年时，以铸轧带坯为原料的全尺寸(full size)卷-卷可逆式温轧生产技术是未来理想的选择。当难燃镁合金板的价格降到约为铝材的1.8倍，零部件的制造成品率几乎与铝相当，这样的镁加工材就可以在轻量化材料领域与铝材展开竞争。

 

4. 开发适应汽车工业发展的新合金和新材料品种

在汽车领域，未来的镁合金零部件会向着高精度、高性能、低成本、有利于环境保护与资源综合利用等方向发展，从而对镁合金材料也提出了更高的要求。随着铸造工艺向着多元化方向发展，各种铸造镁合金将向着提高合金纯度、综合性能等方向发展。镁合金塑形加工难度大于铝合金、加工成本高，开发高性能、高纯度、加工性良好、难燃的系列变形合金是镁合金加工材在汽车领域大量应用的一个亟待解决的挑战性课题。

 

结 语  

汽车轻量化已成为汽车行业未来发展的必然趋势，作为最轻的工程结构金属材料，镁合金材料的应用还存在着诸多有待突破的“瓶颈”问题，这就需要汽车行业和镁行业的多方力量密切合作，加大研发力度，共同推进汽车轻量化的工业化发展进程。

 

 

本文已在《汽车工艺师》杂志

2021年第 1-2 合刊 “特别策划” 栏目    P27-P31  发表，欢迎联系小编索取。

 编辑：   畅 达