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镁业要闻

小米汽车镁合金电驱壳体专利压铸镁合金材料及其制备方法

发布时间：2025-06-03 作者：综合管理部

镁合金作为汽车轻量化的重要金属材料，在底盘部件、电机壳体等关键部位的应用持续扩展。然而传统压铸镁合金体系仍存在显著性能瓶颈：AZ系合金（如AZ91D）与AM系合金（如AM50/AM60）虽具有良好的成型性，但其组织中Mg₁₇Al₁₂共晶相因熔点较低（约437℃），在高温工况下易发生晶界滑移和相变软化，导致高温力学性能与抗蠕变性能欠佳。

  


而AX系耐热合金（如AX53/AXJ530）虽具备较好的高温稳定性，却因Al-Fe金属间化合物脆性相的析出倾向，导致铸件热裂敏感性显著增加，难以满足复杂结构件的成型要求，特别是在电机壳体等需同时承受高温载荷和复杂应力状态的关键部位。 


01. 小米汽车镁合金电驱壳体材料 


小米汽车的这项专利提供了一种压铸镁合金材料及其制备方法，可以同时兼顾成本、高强度以及耐腐蚀，并且能够满足汽车结构件的本体性能需求。小米汽车的这项专利压铸镁合金是通过合金化控制以及AI模型迭代，摸索Al、Zn、Mn含量范围，以及Hf、Ca的添加，Hf和Al元素的配比含量，实现变质及细晶强化的效果，得到强度与延伸率综合最优的适用于电机壳体的材料。 

 


并且此专利的压铸镁合金性能在电机壳体模具上得到了充分验证，在电机筒壁位置，即电机要求强度最高的地方，能实现本体取样并满足本体性能需求；该压铸镁合金也无需热处理，即可达到其他常规合金热处理后的性能，无需热处理既能节约成本与减少碳排放，对于零部件的尺寸精度也有较大的收益；压铸镁合金材料的耐腐蚀性能也得到一定程度的提升（腐蚀性能可达到与ADC12相当的水平）。 


其是通过调整Al（5-10%）、Zn（0.4-1.0%）、Mn（0.15-0.6%）、Ca（0.01-1.0%）、Hf（0.001-0.1%）等元素含量，结合微量Be（5-30ppm）、Si（≤0.08%），Fe（≤0.004%），Cu（≤0.02%），Ni（≤0.001%）等杂质控制，实现强度与耐热性的平衡。 



其关键点在于免热处理，通过合金化设计和AI模型迭代优化，无需热处理即可达到常规合金热处理后的性能（屈服强度≥140MPa，抗拉强度≥230MPa，延伸率≥1.5%）。专利所述的压铸镁合金中的Ca元素固溶在Mg₁₇Al₁₂相之中，提高了Mg₁₇Al₁₂相的强度硬度、熔点与热稳定性，可整体提高镁合金的强度与耐热能力。  


Hf主要以未溶解颗粒和溶解的Hf溶质形式存在。其中Hf溶质引起的强烈成分过冷会阻止α-Mg枝晶持续生长，实现晶粒细化。同时，未溶解的Hf颗粒可以作为异质形核点，促进形核，进而限制晶粒长大。 


02. 制备方法与工艺参数 


首先要进行熔化处理，在保护性气氛（N₂、CO₂、SF₆）下，按比例熔炼纯Mg、Al、Zn及中间合金（含Mn、Ca、Hf），温度740-750℃，保温50分钟。然后进行精炼和扒渣，加入精炼剂（730℃，静置15分钟），去除杂质和浮渣。最后进行压铸成型，压铸温度720℃，压射速度4m/s，铸造压力90MPa。当然一些关键参数还是需要控制的，就比如Hf要以Al-10.45Hf中间合金形式添加，确保均匀分布。熔炼和精炼温度也要精确控制，避免元素挥发或氧化。   



镁合金原料混合物的配比不同，相应的压铸镁合金材料的强度和延伸率也有所不同，详情可见上图表。Hf/Al的含量之比≥45/10000，优选为Hf/Al的含量之比≥50/10000。控制镁合金原料混合物Hf/Al的含量比在上述范围内，尤其是在优选范围内，能够进一步提高所得压铸镁合金材料的本体性能。


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