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关注:目前镁合金在汽车应用上的瓶颈

发布时间:2015-01-23 09:59:23 来源:沈阳工业大学--刘正 查看次数:

  合金是目前工程应用中最轻的结构金属,同时又具有良好的阻尼减震性能,合金在交通工具、手动工具、通讯器材、航空航天、国防等领域都有着极为广泛的应用前景。

  

 

  合金具有汽车行业轻量化材料的战略优势,首先的资源蕴藏丰富,在地壳工程金属中的含量仅次于铝、铁,居第三位,在海水中的含量仅次于钠,排在第二位。此外,我国具有丰富的资源,是的生产大国和出口大国。

  

 

  在汽车行业的应用由来已久,目前合金已在德国轿车上取得成熟应用,在奥迪轿车,已经应用了变速箱壳体、底盘件、手刹、转向支架、踏板架、横梁、顶棚框架等。在奔驰车型上,已应用B系列转向器壳体、CL系列车门内件、变速箱壳体、SL系列油箱盖等。

 

  在我国汽车生产厂家,作为“十二五”国家支撑计划项目的一部分,已研制出自主品牌车型同步开发的变速箱体等8种以上的典型零部件,总重量达到15kg以上,典型零件取样性能达到 σb≥240MPa,δ≥3%并通过相应的盐雾试验和台架试验。瑞麒G6、奔腾B50、东风天锦系列车型亦同步应用,并研制出典型零部件11种,总重量达到30kg以上。除此之外,研制出方向盘、车轮、发动机支架等多项合金零部件。

 

  目前,合金汽车零部件的研发应用加大与国际先进厂商和研究机构的合作,其中中美加国际合作项目的发起,是开拓合金应用的重要一步,该合作项目依托美国密西西比州立大学,建立了中美加MFERD合作项目网络平台,三方共享资源和成果数据。该项目将借助美加设计和测试平台,突破合金成形、连接和表面防护等技术,完成防撞性、NVH、疲劳耐久性等多项测试,开发出车神边梁、横梁、减震塔等关键部件,降低前端重量,占领汽车轻量化技术制高点。

  

 

  目前合金在汽车应用上的瓶颈

 

  首先,合金的应用面临材料瓶颈,现有合金材料存在着一些技术难点:

 

  1.较低的耐蚀性能,受微观结构不均匀性等内在因素,力学/化学交互作用等外在因素的影响,合金自身腐蚀寿命较低,现有技术的涂层耐中性盐雾能力可达2000小时,但成本却大幅提高。

 

  2.较低的疲劳性能,受气孔、疏松等铸态缺陷,以及晶粒大小的形变织构等变形组织的影响,合金循环变形的行为独特、寿命较低。

 

  3.较低的蠕变性能,受合金中β-Mg17Al12等主要强化相热稳定性低的限制,现有合金抗蠕变能力处于较低的水平。

 

  其二,合金应用问题。

 

  国内现有很多合金应用都缺少原创性。以往合金应用模式更多的是简单替代和零部件出口,主要是依据用户提供的图纸和样件进行仿造或制造,缺少原创性的中国制造。万丰业生产的合金卡丁车轮毂占全球市场的70%,都是贴品牌生产,但在国内还没有得到应用。而合金与铝合金、钢材等不同材料之间存在着性能差异,合金零部件的开发在国外都是从设计开始的。这在国内是个瓶颈。

 

  合金应用缺少前瞻性。国外企业在技术上一直沿用“用一代、开发一代”的发展战略,在合金集成应用方面做了很多探索性的工作,推出了很多新概念车型,对合金应用推广做好了充分的准备。相对而言,我国要么基础研究,要么一步到位的批量生产,缺少投入相对较高、具有前瞻性的应用示范研究。

 

  合金应用缺少适用性。在过去的10年中,尽管我国合金研究有了令人瞩目的进展,在合金新材料开发、成形、焊接和表面处理等单项技术方面具有一定的先进水平,但是,这些单项技术的先进性不足以说明产品制造技术的高水平。实际上合金制品的工程化要求的是多项技术的组合,这样的技术体系还需要经过台架实验进行评估,或在整车上经受各种各样的应用考核。

 

  合金应用缺少同步性。根据有关数据,近年来主要上市的国产乘用车全新车型共有48款。其中,自主品牌上市的全新款型计30款,远多于外资品牌的18款。这为合金应用提供了难得机遇,但遗憾的是合金应用并没有能够搭载到这些新车型上,表现出国内整车设计者对合金还缺乏深入的了解,合金研究者也没有参与到新车型的开发中,致使合金应用没有能够与新车型同步增长。

  

 

  虽然合金的应用前景诱人,但合金在汽车领域大量应用还需要时间。在当前行业需求出现低迷和瓶颈的形势下,需要更理智地看待合金未来的应用前景。不因取得应用进展而亢进,也不因应用低迷而低落。首先要充分认识合金应用在汽车领域目前的难点和瓶颈,协同应用方共同解决合金应用问题,早日在汽车领域实现工程化应用。

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