鎂合金被稱為21世紀最有發展前景的綠色環保材料,盛譽如此,其應用價值可見一斑。總體來說,鎂合金的優點主要有以下幾點:
1.質量輕,鎂合金的密度只有1.74g/cm3,比鋁合金輕36%,比鋼輕77%。采用鎂合金能夠極大的減輕車身自重,從而間接降低油耗。
2.鎂合金的比強度優于鋼材和鋁合金,并且比剛度也與二者相同。所以鎂合金可以應用于沖擊振動載荷較大的場合。
3.鎂合金的鑄造性能和加工性能良好,壓鑄件的最小壁厚可達0.6 mm,而鋁合金的為1.2-1.5 mm,且易于后續機加工,尺寸穩定性優異。
4.鎂合金的阻尼性能甚佳,減震效果比鋁合金和鋼材都要好,十分適合用來制造汽車座椅、輪轂,有助于提升汽車的安全性和舒適性。
鑒于鎂合金上述的優良性能,其備受各大汽車生產商的青睞,從20世紀90年代開始,歐美、日本、韓國的汽車商逐漸開始把鎂合金用于許多汽車零件上。國外近幾年鎂合金在汽車上的應用,以年均25%的速度快速增長。長春一汽集團已形成了年產1500 t鎂合金壓鑄件的生產能力,長安公司也于2004年啟動“鎂合金在長安汽車上的擴大應用” 專題項目。總體來說,車用鎂合金零件大概有下表中這些:
當然,世上沒有十全十美的事物,由于鎂合金材料自身的種種特性,使得其在汽車工業中的進一步應用還存在著一些有待解決的技術性難題,主要有三大方面:
1.強度不是很高,不能作為車用結構材料使用;
2.高溫使用條件下易產生蠕變,無法滿足殼體類零部件的密封要求;
3.耐腐蝕性能較低,無法滿足沿海氣候的使用條件。
以上問題得不到解決,鎂合金就不可能在汽車工業中獲得廣泛的應用。而要解決上述三大問題,就必須從鎂合金的成分、加工工藝等入手來改進,目前,針對鎂合金天生的短板,科研工作者初步提出了相應的解決方案,它們分別是高強韌性鎂合金、耐熱鎂合金和耐腐蝕性鎂合金。
高強韌性鎂合金主要為 Mg-Al-Zn,此類合金具有較高的室溫強度和抗微孔疏松形成的性能,其中AL元素具有較強的固溶強化作用,合金內的β-Mg17Al12相能起到釘扎晶界和抑制晶界轉動的作用,導致合金屈服強度提高,多應用于在轉向盤軸、凸輪軸以及支架類部件。
耐熱鎂合金主要以 Mg-Al 合金系牌號居多。近年來Mg-Zn 系和 Mg-RE 系耐熱鎂合金的研究也在不斷發展。Mg-Al 系合金主要是通過通過微合金化來改善其性能,一般通過改變 β-Mg17Al12相的形態結構特征或形成新的高熔點、 高穩定性的第二相來提高其耐熱性。其耐熱性能與常用汽車傳動部件材料 ADCl2 鋁合金相當,應用在汽車閥門蓋、發動機罩蓋和變速箱等等。
耐腐蝕性鎂合金主要是通過添加合金元素(如Ca、Sr及稀土元素)改變鎂合金中的相結構和基體腐蝕電位, 從而提高鎂合金的耐腐蝕性。
雖然這幾種新型鎂合金尚未投入實際應用,但我們有理由相信這只是時間問題,畢竟,在車身輕量化進程中,鎂合金是所有金屬材料中重量最輕的,實力不可小覷。在未來世界汽車工業發展的進程中,勢必越來越會受到重視,限制鎂合金應用的種種技術難題也必將漸漸被突破,一旦鎂合金的生產成本降下來,其必將大規模現身于各種民用、軍用行業中。
責任編輯:王元
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