镁合金应用现状与未来

　　1、镁合金在汽车工业中的应用

　　镁合金自20世纪30年代就开始在汽车上应用，迄今已有70多年的历史。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车发动机传动系统零部件，1946年达到单车镁合金用量18kg，而到1980年，大众公司累计生产了1900万辆“甲壳虫”汽车，共用镁合金38万t，创批量生产的最高记录，只是由于后来镁的价格波动才暂时停止了使用。目前镁合金在汽车上的应用状况是，每辆车在0.5～17kg之间变化，平均使用量是每辆车3kg。德国大众汽车公司帕萨特车目前用镁量为14kg，不久将增至30--50kg。美国通用和福特汽车公司预计在今后的20年内每辆车的镁合金用量将从目前的3kg提高到100kg。从20世纪90年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。

　　 大众汽车公司 帕萨特

　　2、于2012年8月上市的新款笔记本电脑“LaVie Z”在13英寸产品中实现了全球最轻的重量。该产品的重量仅为约875g，轻到了令人惊讶的程度，NEC新开发的镁锂合金为此作出了巨大贡献。

　　实现“全球最轻”的功臣

    镁锂合金是NEC数年前就开始研发的材料，其最大特点是，比重比以前广泛使用的镁合金轻很多，而且实现相同强度所需要的板厚也稍薄，重量可减轻约25%。与铝合金相比，重量可减轻四成以上。

    如今在笔记本电脑领域，以“薄型轻量”为理念的超级本(Ultrabook)备受关注。NEC涉足该领域时，就以凭借“压倒性的轻量化”区别于其他公司的产品为目标，加快了镁锂合金研究步伐，在LaVie Z上首次采用了镁锂合金。

　　  1、 镁合金汽车上应用需求：      

　　目前，镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。

　　(1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。

　　(2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等。

　　应当指出，镁合金在汽车上最具潜力的应用是较大的整体部件，如发动机机罩、后备行李箱盖、车顶板、车体加强板、保险杠、内侧车门框架和后部车厢隔板，甚至是油底盘、发动机气缸体和气缸盖等。其中有许多镁合金汽车部件已经在开发甚至开始应用，如奥迪汽车公司为其A8车研制了整体镁合金内侧车门框架，梅塞德斯正式试制镁合金车顶板。

　　中国轿车用镁合金平均不到1kg,大大低于欧美5kg 的水平，应用潜力很大。据中经网数据预测2023年前，中国处于汽车普及期，乘用车市场潜在增长率为13%～15%，商用车市场潜在增长率为9%。

　　我国对汽车油耗的管理正趋于严格。继乘用车辆、轻型商用车燃料消耗量限值标准颁布后，重型商用车辆燃料消耗量限值标准已经开始起草，中国汽车轻量化有很大潜力(自主品牌轿车平均比发达国家同类轿车重8%-10%，相同自重下，安全性差2-3个等级)。如按我国汽车产量1800 万辆，每辆轿车用镁合金按欧美平均5kg测算，每年需要9万吨的镁合金。

　　2、镁合金在电动自行车方面的需求：

　　现行的国家标准，电动自行车最高车速应不大于20km/h.，整车质量(重量)应不大于40kg，一次充电后的续行里程应不小于25km。但是出于市场竞争的需要，生产厂家向市场提供的电动自行车速度越来越高，重量也越来越重，给交通安全带来极大的影响。据/估计，80%以上的电动自行车都属于“超标”产品，镁合金材料将是未来生产厂家的重要选择，扩大镁合金材料应用将是电动自行车行业一条必行之路。目前已经有很多企业生产镁合金自行车和电动自行车部件。除了车架、支梯、镁合金泥板、支棍等车体部件，镁合金轮毂的应用更是加大了单车镁合金的用量。2013年全国电动自行车行业累计完成产量2,528.65万辆，其中出口58万辆。保守估计，如果有50%的电动自行车使用5公斤的镁合金，一年将会新增7.25万吨的镁合金市场，相应拉动配套的产业链共同发展。

　　3、3C行业

　　3C产品是当今全球发展最快的产业，数字化技术导致了各类数字化产品的不断涌现，在3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下，近年来镁合金的应用得到了持续增长。与塑料外壳相比，镁合金具有强度高、电磁屏蔽性能好、导热性好、可回收等无可比拟的优势，是制作电子产品外壳的理想材料。目前采用镁合金外壳的电子产品越来越多，镁合金产品的最小壁厚可以达到0.4毫米，具有更高的生产效率和产品质量。在这一领域中随着镁合金的表面处理工艺、高品质镁合金薄板生产工艺和低成本的冲压成型生产工艺水平的提升，镁合金将会在电视机、DVD、空调、冰箱等家用电器领域广泛使用。

　　4、轨道交通领域

　　目前轨道交通的两个重点发展方向为长距离的高速轨道交通和便捷的城市轻轨。对于高速轨道交通来说，采用镁合金可以显著降低重量，提高车辆速度和降低能源的消耗;而对于城市轻轨来说，采用镁合金除了减轻重量以外，还可以提高车辆的加速和制动性能，达到提高车辆整体技术水平的目的。按照国家铁道部2006-2020年中长远发展规划，和当前我国轨道交通建设的规模和布局，预计从2012年起，全国动车组的年订货量将超过3000台，考虑2000-4000台其他轨道客车，轻量化轨道列车每年的增加产量超过1500台。按照2/3的增量采用镁合金制造全部车体，则将产生16-20万吨的大规格镁合金型材和板带。

　　5、航空航天及军工领域

　　镁合金由于其低密度、高比强度的特性使得其很早就在航空工业上得到应用。航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同重量带来的燃油费用节省，前者是后者的近100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。正因为如此，航空工业才会采取各种措施增加镁合金的用量。镁合金重量轻、比强度和刚度好、减振性能好、电磁干扰屏蔽能力强等特点能满足军工产品对减重、吸噪、减震、防辐射的要求。

　　6、镁合金在其他新领域的应用

　　镁合金还将继续在新能源电池、太阳能、风电、光电系统、LED系统、储氢材料、绿色建筑、医疗等新兴战略性行业找到扩大应用的契机，并在运动休闲器材、工具、灯具、军工等领域继续巩固和扩大市场。