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镁科研

汽车部件轻量化的重要材料，将改成“镁合金”！

发布时间：2023-04-03 作者：综合管理部


汽车轻量化和智能化已经成为全球汽车产业技术发展新趋势。

这些年来，随着全球节能减排压力和发展趋势，各国纷纷制定严格的乘用车燃料消耗量标准法规，对乘用车燃料消耗量及对应的CO2排放提出更加严格的要求，汽车的轻量化更是世界汽车的发展趋势。

尤其是在中国，到2020年汽车燃油消耗降幅明显，燃油排放压力更大，降低汽车整车重量是汽车轻量化有效途径。汽车轻量化就是在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各零部件，持续优化车型。

实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%;汽车整备重量每减少100千克，百公里油耗可降低0.3-0.6升。


汽车的轻量化趋势

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清华大学欧阳明高等教授代表节能与新能源汽车发展战略咨询委员会曾对节能和新能源汽车技术路线图的内容进行了发布，该路线图提出的轻量化技术发展思路，主要分三个阶段实现汽车逐年减重。

第一阶段

为2016年-2020年，实现整车较2015年减重10%。

重点发展超高强度钢和先进高强度钢技术，包括材料性能开发、轻量化设计方法、成型技术、焊接工艺和测试评价方法等，实现高强度钢在汽车应用比例达到50%以上，研究不同材料的连接技术。


第二阶段

为2021年-2025年，实现整车较2015年减重20%。

以第三代汽车钢和铝合金技术为主线，实现钢铝等多种材料混合车身，全铝车身的大范围应用，实现铝合金覆盖件和铝合金零部件的批量生产和产业化应用，同时加大对镁合金和碳纤维复合材料零部件生产制造技术的开发，增加镁合金和碳纤维零部件的应用比例，单车用铝量达到350kg。 

第三阶段

为2026年-2030年，实现整车较2015年减重35%。

重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术，解决镁合金及复合材料循环再利用问题，实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用，突破复杂零件成型技术和异种零件连接技术。

单车用镁合金达到45kg，碳纤维使用量占车重5%。

据统计，2016年，在中国生产的单车镁合金用量只有7.3kg，与2030年单车镁合金用量目标45kg还有巨大差距，镁合金在未来汽车轻量化应用市场广阔，潜力无限。

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镁合金性能及优点

密度低：压铸镁合金的密度仅为铝合金的2/3，钢铁的1/4，比强度和比刚度均高于钢和铝合金，远高于工程塑料，因此压铸镁合金是一种优良的在许多应用领域内可与上述材料竞争的轻质结构材料。

吸振性好：有利于减振和降噪，例如在35MPa的应力水平下，镁合金AZ91D的衰减系数为25%,铝合金A380仅为1%。在100MP应力水平下，镁合金AZ91D、AM60、AS41分别为53%、72%和70%，铝合金A380则仅为4%。 尺寸稳定性高：使镁合金压铸件因环境温度和时间变化所造成的尺寸不稳定减小。

热导率高：镁合金热导率(60-70W/m-1 K-1)，仅次于铝合金(约100-70W m-1 K-1)，故热扩散性良好。

无磁性，可用于电磁屏蔽。

磨性好：镁合金还具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可以降低噪声，用于座椅、轮毂可以减少振动，提高了汽车的安全性和舒适性。镁合金重量轻、吸震性能强、铸造性能好，自动化生产能力和模具寿命高、尺寸稳定，作为轻工程材料，镁合金不仅适合铸造汽车零部件的材料，也是有效的汽车轻量化材料。



镁合金汽车压铸件行业现状

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汽车轻量化发展，使镁铝等轻合金铸件的需求量逐年增加。

自1990年以来，汽车用镁正以年均20%的增长速度迅速发展，镁合金已成为汽车材料技术发展的一个重要领域。压铸镁合金材料以其可循环利用和少无切屑工艺的先进性，特别适合循环经济和节能低碳及清洁生产要求，在汽车向轻量化发展的进程中占主导地位。

各大汽车零部件制造商积极把握发展时机，纷纷投入到镁合金汽车压铸件的生产研发中来。据《中国镁合金汽车压铸件行业分析》数据显示，2015年，中国镁合金汽车压铸件行业需求量达到14.9万吨，同比增长23.12%。

目前，国内外各汽车企业正致力于研究占车重比例大的车身(约30%)、发动机(约18%)、传动系统(约15%)、行走系统(约16%)、车轮(约5%)等钢或铝零部件的镁合金化。

结合我国生产的单车镁合金使用量来看，2017年我国镁合金汽车压铸件行业市场容量将达22.9万吨，到2022年市场容量将达66万吨，年均复合增长率将达到23.5%。

全球汽车单车用镁量较低，汽车用镁合金需求扩张潜力强劲。

一直以来，高强度钢、铝合金、工程塑料等轻量化材料广泛应用于汽车及汽车零部件制造的各个方面，而镁合金鉴于种种原因没有得到大力推广和使用，镁合金目前主要应用在仪表盘支架，转向支架，发动机罩盖、方向盘、座椅支架、车内门板、变速器外壳等方面。


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