2015年4月，一種材料的實用化悄悄拉開了序幕。量產(chǎn)的第1件產(chǎn)品，是看上去普普通通的“螺絲”。而且是結構物使用的螺絲，本身與汽車沒有任何關系。然而這顆螺絲，卻有可能為汽車的輕量化作出巨大的貢獻。

    設在大阪府的丸笑制作所開始生產(chǎn)的這種螺絲，最大的特點是材料使用了不燃鎂（Mg）合金。鎂的比重為1.7，不到鋼（7.9）的1/4，僅為鋁（Al）合金（2.7）的2/3左右，強度除以比重得出的比強度則優(yōu)秀出眾。

    重量輕且比強度高的鎂合金，已經(jīng)得到了筆記本電腦和汽車部件等的采用。但卻沒有成為通用材料，走近人們的身邊。在汽車部件領域，雖然有德國寶馬為缸體采用鎂合金等事例，但在日本國內(nèi)，鎂合金還只是小規(guī)模地應用于方向盤的芯棒、發(fā)動機ECU（電子控制單元）的外殼、油杯帽等小型部件。

    為什么適合輕量化的鎂合金得不到廣泛運用？原因在于鎂合金存在的難點。其中最大的課題，當屬自燃溫度低，容易燃燒。鎂合金的著火溫度一般為 550～600℃左右。鎂塊雖然不會輕易著火，但粉末、切屑等細碎的金屬片在遇到火源時容易著火。因此在機械加工中需要多加小心，操作起來非常麻煩。

    超過1000℃也不燃燒

    丸笑制作所投入實用的螺絲，解決了鎂合金的這個課題。通過使用熊本大學研究生院自然科學研究科工學部教授河村能人開發(fā)的“KUMADAI不燃鎂合金”，攻克了易燃的難關。熊本大學2011年在校內(nèi)設立了“熊本大學先進鎂國際研究中心”。該中心實施不燃鎂合金和耐熱鎂合金的開發(fā)與特性評價、推導不燃/難燃化的原理，并以全面投入實用為目標進行了研發(fā)。

    不燃鎂合金的自燃溫度最高為1105℃。比一般的鎂合金高500℃以上，比過去的難燃鎂合金高250℃以上。不燃鎂合金即使從熔煉爐中取出到空氣中，也不會像通常的鎂合金那樣燃燒。使用燃燒器烘烤也不著火，在超過純鎂的熔點（1091℃）后會沸騰而不是燃燒。也就是實現(xiàn)了不燃。因為不會燃燒，所以在熔化和鑄造時比較容易操作。

    常溫下的強度也比較高，拉伸屈服強度約為460MPa，相當于高強度鋁合金“超高強度硬鋁（7075）”。綜上所述，不燃鎂合金不僅不會燃燒，而且機械強度優(yōu)良。

    不燃鎂合金是以一種合金為原型開發(fā)而成。那就是河村從大約2000年開始進行開發(fā)的“KUMADAI耐熱鎂合金”。這種合金添加了大約2%的釔（Y）和1～2%的鋅（Zn），自燃溫度最高為940℃。不僅具有耐熱性，而且耐腐蝕性和強度優(yōu)良。

    在常溫下，比屈服強度高達超高強度硬鋁的1.3～2倍左右。高溫特性出色也是一大特點，比如說，200℃下的比屈服強度遠遠高于市售的耐熱鋁合金（鋁合金）和市售的耐熱鎂合金。

    KUMADAI耐熱鎂合金按照制造方法可以分成兩類。一類是通過快速凝固制造的“淬火耐熱合金”。另一類是對鑄錠材料進行擠壓加工的“鑄造耐熱合金”。前者利用薄帶連鑄法，使熔融金屬快速凝固制造合金薄片，在壓實進行預成型后，再通過擠壓加工制造。制造過程雖然麻煩，但就像后面介紹的一樣，這種合金具有很多的優(yōu)良特性。另一方面，后者與淬火材料相比，特性雖然略差，但擁有制造方法簡單的特點。

    丸笑制作所目前通過訂貨生產(chǎn)的方式，供應使用不燃鎂合金的螺絲。面向的用途是結構物，產(chǎn)量還比較小。但以此為契機，這種材料也有可能推廣到其他用途。

    應用于活塞和渦輪等

    熊本縣的不二輕金屬也在開展KUMADAI不燃/耐熱鎂合金業(yè)務。用途廣泛涉及醫(yī)療、飛機、鐵路、航空航天、休閑度假等各個領域，汽車當然也有希望采用。在車用部件方面，該公司認為這種材料可以應用于活塞和渦輪增壓器的壓縮機輪等，已經(jīng)試制出了鍛件。

    普及面臨的一個課題是降低成本。現(xiàn)在，不二輕金屬提供的樣品的價格高達6萬日元/kg。該公司正在為量產(chǎn)驗證工廠的全面投產(chǎn)進行準備，在今后，樣品價格預計將降低到1萬日元/kg左右。