限制镁合金产业化的技术瓶颈正在不断得到突破。
镁合金产业化的难点主要在两方面,一是高质量镁合金铸锭技术的缺乏,二是大型高精度镁合金加工专用设备和模具技术不成熟,综合看即冶炼和加工的难题。第一个难点主要需要面对镁合金熔炼和铸造过程中的纯净化、细晶化难题,自2014年以来,我国相关企业、院校及科研单位针对镁合金在轨道交通、汽车、航天航空领域的应用需求,取得了诸多技术突破,在镁合金熔体低成本纯净化、大铸锭裂纹控制、宽幅板材边裂控制、大规格型材均匀流变控制、大环件离心铸造与环轧、厚板焊接等方面解决了一批关键技术难题,已成功制备出大规格特殊高品质镁合金铸锭。
从微观来看,国内中镁合金新材料公司于2018年1月就《真空熔炼高纯镁铸锭》专利技术作出过精彩演讲,已成功量产“99.95A+”镁锭,而上市公司万丰奥威也公告称拥有全球顶级的镁合金技术研发中心,掌握镁合金铸造、模具设计、焊接等世界领先技术。因此从宏微观来看镁合金的第一个难点已基本得到解决。 企业、科研单位近年在镁合金领域技术进步情况
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第二个难点解决虽与海外仍存差距,但进步迅速。镁合金的模具设计、加工装备、工艺技术直接影响着零部件的数量和质量,而零部件的种类直接制约着下游整车厂的应用。目前北美使用和研制的镁合金汽车零部件超过100种,单车镁合金用量5.8-26.3kg,欧洲使用和研制的镁合金零部件超过60种,单车镁合金用量为9.3-20.3kg;而我国汽车镁合金应用则实现了从无到有,目前虽不超过20个零部件,单车镁合金用量约1.5kg,远低于海外水平。但随着国内加工工艺的进步,镁加工的上述难点也在逐渐克服,其应用领域不断扩大,如去年以来新增了导航、车门等新产品。
汽车常用镁合金及其零部件表
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我国汽车镁合金主要应用点
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2017年以来镁合金应用正在加速。2016年底发布的《新材料产业发展指南》对镁合金做出了两方面规划,一是加快推动先进基础材料工业转型升级,镁合金属于其中之一;二是提出要加快镁合金、土镁(铝)合金在汽车仪表板及座椅骨架、转向盘轮芯、轮毂等领域应用,支撑汽车轻量化发展。在政策指引下,我们也看到2017年以来镁合金大型复杂件的开发和应用不断推进,东风汽车、一汽、重庆长安、奇瑞汽车等已开发和生产变速箱壳体、真空助力器中间隔板、制动阀体、方向盘骨架、气阀室罩盖等50多种镁合金零件,累计产量超过800万件。一汽、重庆长安、东风汽车等还开展了大型复杂压铸件的结构设计、强度分析、压铸工艺优化、压铸模具开发的并行研究,实现了镁合金座椅骨架、油底壳、链轮室罩盖等压铸件在自主品牌B级车(奔腾轿车)等新车型上的同步开发。
而随着新能源汽车的快速发展,镁合金在电动汽车领域也将迎来较大应用,目前长安某款新能源汽车依靠镁合金材料实现减重15.7公斤,理论上可以增加续航里程4公里,而造车新势力蔚来汽车的ES8单车镁合金用量突破7公斤,已接近欧美汽车镁合金用量的单车平均水平。
我国镁合金应用技术进展
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长安新能源汽车镁合金轻量化应用情况
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