鎂合金在國內(nèi)外汽車業(yè)研究與應(yīng)用發(fā)展
鎂礦資源報道之十二
2010年07月16日 16:15 8732次瀏覽 來源: 天津稀有金屬交易市場 分類: 鎂資訊 作者: 子郡
1755年人類發(fā)現(xiàn)了鎂的化合物,鎂作為有使用價值的材料始于1808年。直到1886年在德國首先開始應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,1909年在德國法蘭克福國際航空展覽會上,首先出現(xiàn)了用鎂合金所鑄的構(gòu)件。1916年美國道屋DOW化學公司開始生產(chǎn)工業(yè)化電解鎂,1927年世界上出現(xiàn)高強度鎂合金。
汽車生產(chǎn)制造廠商試用鎂合金壓鑄件來減輕汽車重量的方法,至少已有70年的歷史。最早如德國的Alder工廠在1927年 1930年,在其生產(chǎn)的每輛汽車上就用了平均73.8kg左右的鎂合金。德國大眾汽車(巴西)公司在1936年——1940年間,曾在其生產(chǎn)“甲殼蟲”汽車上的曲軸箱、傳動箱殼體等發(fā)動機傳動系統(tǒng)部件累計用掉了4萬噸鎂合金。美國在1948年-1962年的l0余年間,采用熱室壓鑄機生產(chǎn)了數(shù)百萬件鎂壓鑄件,供汽車工業(yè)使用。到了上個世紀70年代,因鎂合金材料價格上揚,成本增高,汽車工業(yè)應(yīng)用受阻。上個世紀80年代起,汽車輕量化呼聲強烈,鎂壓鑄件應(yīng)用加快供汽車工業(yè)使用。上個世紀90年代中期,鎂原料產(chǎn)量大增,價格逐漸與鋁合金相近,加上鎂壓鑄生產(chǎn)工藝、技術(shù)、設(shè)備日益完善,鎂材料應(yīng)用進入全面成熟階段,發(fā)展空前。1991年全球汽車試用鎂壓鑄件2.5萬噸,至1995年鎂壓鑄件5.6萬噸,2000年則達l4.5萬噸。已占全球鎂壓鑄件產(chǎn)品的80%。鎂合金材料在技術(shù)上、經(jīng)濟上已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。
目前歐洲正在使用和研制中的鎂基合金汽車零部件已超過60多種,北美正在使用和正在研制中的鎂基合金汽車零部件已多達100多種。美國福特汽車公司單車采用30個鎂合金壓鑄件,通用公司采用45個鎂合金壓鑄件,克萊斯勒公司采用20個鎂合金壓鑄件,單車用鎂合金量為20kg一40kg。福特公司已在2000年新概念車型上每車使用鎂合金件達103kg。
根據(jù)資料顯示:今后5年內(nèi)在汽車工業(yè)材料應(yīng)用增長最快的是鎂合金壓鑄件。鎂合金壓鑄件適應(yīng)做:汽車儀表板;汽車座椅骨架;變速箱殼體;方向盤操縱系統(tǒng)部件;發(fā)動機零部件;車門框架;輪轂;支架;離合器殼體;車身支架等等。
工業(yè)發(fā)達國家采用鎂合金壓鑄件制造汽車零部件的趨勢是越來越多。1996年至2001年,全球用于汽車零部件的鎂合金壓鑄件數(shù)量平均每年遞增25%左右。其中在北美增加速度為30%,在歐洲則超過3O%。我國在鎂合金的應(yīng)用是在上世紀50年代末用來制造飛機上結(jié)構(gòu)件。上世紀70年代初,開始應(yīng)用于風動工具(鑿巖機)上,上世紀80年代末上海桑塔納轎車投產(chǎn)后,鎂合金才開始應(yīng)用于汽車工業(yè)上。“九五”期間,北京有色金屬研究總院和東風汽車公司共同承擔了國家“九五”科技攻關(guān)項目,對鎂合金新材料及鑄造技術(shù)在汽車上的應(yīng)用進行了專題攻關(guān)研究,目前正在對鎂合金零件的使用性能進行認證。
1、開發(fā)鎂合金零部件
歐洲正在使用和研制的鎂合金汽車零部件有60多種,單車用鎂合金9.3kg-20.3kg。北美正在使用和研制的鎂合金汽車零部件有100多種,是世界上汽車用鎂合金量最大的地區(qū)。單車用鎂合金5.8kg一26.3kg。鎂合金變速桿幾乎被日本所有生產(chǎn)自動變速汽車的企業(yè)采用。日本大多數(shù)生產(chǎn)手動變速汽車的企業(yè)也在想盡辦法應(yīng)用鎂合金變速桿。日本采用鎂合金座椅架的車種在不斷增加。另外,鎂合金變速箱體、儀表盤、車門內(nèi)框和車扶手也將在日本生產(chǎn)的汽車上得到廣泛應(yīng)用。權(quán)威機構(gòu)公布的最新統(tǒng)計結(jié)果顯示:歐美的汽車用鎂合金壓鑄件正在以年均25%的速度增加;雖然當前全世界所有汽車的鎂合金平均用量只有2.3kg。但是汽車用鎂合金量正在以年均20%的速度上升。世界各大汽車公司都已經(jīng)把采用鎂合金零部件的多少作為衡量其汽車產(chǎn)品技術(shù)是否領(lǐng)先的標志。福特汽車公司計劃在今后20年內(nèi)將每輛汽車的鎂合金用量提高到113kg。當前,發(fā)達國家的賽車及部分民用高檔車正在使用鎂合金輪轂,奔馳、寶馬、豐田、本田和三菱等汽車公司不久將大幅度提高鎂合金鍛造輪轂的用量。越來越多地采用鎂合金零部件,是世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
日本開發(fā)出阻燃性鎂合金汽車材料使車重減輕25%,據(jù)報載,日本成功加工出了阻燃性鎂合金材料的汽車頂箱(長2000mm×寬670mm×高270mm,重約12.5kg)。與市售FRP(強化塑料)產(chǎn)品相比,重量大約可減輕25%。今后準備通過進一步發(fā)展該技術(shù),利用具有良好特性的鎂合金擠壓材料和延壓材料等,從事三維形狀更為復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)。這種阻燃性鎂合金將引燃溫度比普通情況下提高了200。C-300.C,通過增強其著火燃料性,提高了安全性。
2、研究與應(yīng)用發(fā)展
據(jù)報載,通用汽車公司、大眾公司、馬自達公司、日產(chǎn)公司、三菱公司鎂業(yè)等、美國三大汽車公司聯(lián)合對新開發(fā)的耐熱鎂合金進行經(jīng)濟和技術(shù)評估。大眾汽車公司對新開發(fā)的耐熱鎂合金進行工業(yè)化中試生產(chǎn)和應(yīng)用,效果良好。國內(nèi)采用低成本鎂、稀土中間合金開發(fā)新型耐熱鎂合金取得進展。變形鎂合金及其加工技術(shù)正在成為鎂合金研究和應(yīng)用領(lǐng)域的熱點,包括鎂合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)。鎂合金超塑性研究,重要研究方向是:高應(yīng)變速率超塑性,對于節(jié)約能源、提高生產(chǎn)率、擴大應(yīng)用都有很重要的意義;大晶粒工業(yè)態(tài)鎂合金超塑性,研究晶粒較大的工業(yè)態(tài)鎂合金在一定條件下的超塑性,因其不需要預(yù)加工可節(jié)約能源,故有更大的應(yīng)用前景;鎂合金低溫超塑性。研究鎂合金在較低的溫度下進行超塑性變形的研究。
鎂合金材料的研究和應(yīng)用前景是非常廣闊的,相對于其它金屬材料(如鋁、鋼等)的研究發(fā)展水平,我國與世界發(fā)達國家的差距較小,可以說幾乎處在同一起跑線上。如果集中國內(nèi)的優(yōu)勢力量。針對關(guān)鍵科學問題展開研究。就有可能取得重大突破,達到甚至趕超世界先進水平。我國近年在鎂合金技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域取得了長足進步,作為世界第一“鎂”大國要造好鎂、用好鎂,造福于中國和世界,并在鎂的研究領(lǐng)域成為世界領(lǐng)頭羊,推動鎂合金走可持續(xù)發(fā)展之路,同時還要開展好鎂合金的重大基礎(chǔ)研究。
隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成,發(fā)生了較大的變化。高密度材料的比例下降,低密度材料有較大幅度的增加。金屬的應(yīng)用范圍在不斷擴大??梢哉f,從上世紀90年代開始,汽車材料向輕量化、節(jié)省資源、高性能和高功能方向發(fā)展?,F(xiàn)代汽車越來越多地使用鋁、鎂、鈦合金輕合金材料。鋁、鎂、鈦合金在現(xiàn)代汽車的輕量化中將扮演極為重要的角色,被認為是2l世紀最富于開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色材料”。采用鋁、鎂、鈦合金材料,可提高汽車的安全性,因此將是總的發(fā)展趨勢。
責任編輯:仁可
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