镁合金在汽车领域的应用及发展
本科生课程论文
论文题目：镁合金在汽车领域的应用及发展
镁合金在汽车领域的应用及发展
【摘要】：通过材料科学概论的学习和查阅许多学术论文，发现汽车工业对轻合金材料的有很大的需求，特别是镁合金。文章介绍镁合金在汽车领域的应用及发展和简述《材料科学概论》的学习心得。
【关键词】：汽车，镁合金，应用，发展
【正文】：
21世纪，自然资源和环境已经成为人类可持续发展的首要问题。镁作为一种轻质工程材料，潜力尚未充分挖掘出来；开发利用远不如钢铁、铜、铝等成熟。今天，许多传统金属矿产趋于枯竭，加速升级开发镁金属是社会可持续发展的重要措施之一。
当前，汽车工业正面临来自资源，能源和环境等方面的压力和制约，汽车领域的竞争也是越来越激烈，汽车轻量化以轻质材料逐渐代替钢铁材料用于制造高性能，结构复杂的部件已经是必然趋势。因此，以镁合金这种轻质，可再循环，铸造能力好的材料成为汽车材料的首选。
一、镁合金的特点：
镁在地壳中含量高达2.1%，在地球上存在的元素中居第八位，作为工业用金属，仅次于铝，地壳中铝占8.1%，铁占5%。但是镁的比重只有1.74 g/m3. 镁合金作为结构材料，日益引人注目，这与它具有下列基本特性密切相关：
①密度低，比强度高，比刚度高。这样就可以用来减轻发动机和其他机器零件的重量。镁的最突出特性是密度小，镁的最突出特性是比重轻，大约为1.74g/m3，是铝合金的2/3，铁的1/4，而在刚性相同条件下，镁的重量仅为钢的1/2。镁主要用来制造各种轻合金。例如，镁跟铝、铜、锡、锰、钛、铍等金属元素形成的多种合金(约含镁质量分数为80%)，密度只有
1.74g/cm3左右，但硬度和强度都较大。这些特性表明了镁在减轻重量方面的巨大潜力。
②比铝合金有较大的承受冲击载荷能力，有可能利用镁合金来制造受猛烈碰撞的零件。镁合金还有绝佳的抗冲击性，是塑料的20倍。
③低的熔化黏滞性和良好的填注成型特性。这一特性使镁合金易于铸成复杂、薄壁结构，并把多个功能零件集成一件，以取代以往常见的多钢件焊接或装配结构，达到了减重、减少装配工作、消除可能出现的尺寸误差和减少运行噪音产生的目的。
④镁合金具有优良的可切削加工性和可抛光性。镁合金是所有常用金属中最容易加工的材料而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以达到十分光洁的表面。
⑤可再生利用。镁被誉为“21世纪绿色金属结构材料”有595-650℃的低熔化温度、280-370KJ/Kg低熔融比热，适于接受再生加工。可利用铸造剩料、切屑和废件重新熔化制作新零件。
⑥储量高，且可大规模生产。我国镁资源蕴藏丰富，高品位镁资源储量居世界第一。青海盐湖蕴藏着十分丰富的镁资源，其中氯化镁32亿吨、硫酸镁16亿吨世界上只有在青海柴达木盆地独特的自然地理和气候条件下，提钾后的老卤经过简单盐田蒸发，可获得高品质的氯化镁，具有很高的开发应用价值。加上利于环保的再循环能力，以及高的压铸生产率，都为其适于大规模生产提供了条件。高的模铸生产率，一般来说，其生产率比铝高出40%-50%，最高时可达铝的两倍。
二、镁合金的分类
镁合金主要分为铸造镁合金和变形镁合金。
变形镁合金适宜塑料成型，塑形变形中镁合金仍保持纯镁的特性。变形镁合金大多在热状态下进行塑料成型，以轧制、挤压、锻造、拉拔等工艺方法制成板、棒、管、丝。锻件等半成品。变形镁合金按化学成分可分：①Mg-Mn 系列：主要用于制造飞机的壁板，外形复杂的模锻件和汽油系统要求抗腐蚀性能高的零件。获得近乎最终使用形状和尺寸的毛坯。
铸造镁合金按照使用特性可分为：一般铸造镁合金，高强度铸造镁合金和热强度铸造镁合金。工业铸造镁合金广泛应用于航空航天工业。由于其耐腐蚀性能差，因此镁铸件需要经过防腐处理才能在大气条件下长期使用。
三、镁合金大部分以压铸件形式作为汽车零部件
未来汽车的发展趋势概括为“三化”，即轻量化、电子化和计算机信息化。所谓轻量化，是指采用高新技术开发的新材料，以减轻整个汽车的重量。能够使汽车实现轻量化的新材料主要是指：用轻质的有色金属材料取代钢、铁、铜等，如铝合金和镁合金。其中铝合金已得到广泛认同和应用，现在奥迪全铝车身、宝马全铝底盘等都生产出来了。而镁合金是近年来正在兴起的新材料，这是由于镁冶炼技术进一步提高，镁的价格逐渐下降了；镁与铝结合后表现出非常好的压铸性能和加工性能。一方面汽车要减轻自重，一方面汽车要折旧、报废、回收，于是，铝合金在汽车上的应用，又带来了镁合金的应用，有人预计，全世界对汽车镁合金的需求量每年将递增20%以上。
汽车工业可能采用镁压铸件的场合大致可分成两大类：一类是以镁取代原先以其它材料用作压铸件的领域；另一类是直至目前还在采用焊接钢结构或铝板材料的场合。对于前者，最常见的是以镁压铸件替换锌压铸件。虽然这两种材料有同等的铸造特性，但若全面衡量重量与成本因素，选用镁显然更加合理。例如，点火装置外壳，变速箱外壳，进气岐管等，都有成功改用镁压铸件的实例。此外，镁或铝与硅、锰、锌的合金能在高温下快速降低蠕变张力，这对于例如要承受巨大机械应力和较高工作温度的引擎缸体，采用镁压铸件也是很理想的。在北美，一些大型豪华轿车和小型运输车都已采用单一镁铸件取代了过去的组合式钢结构来制作仪表盘座。
近年来，很多种轿车铸件开始采用镁合金，以适应汽车轻量化的要求。如：离合器壳体、离合器踏板、制动踏板固定支架、仪表板、骨架、座椅、转向柱部件、转向盘轮芯、变速箱壳体、发动机悬置、气缸盖和气缸盖罩盖等。与传统的锌制转向柱支架相比，镁制件降重65%；与传统的钢制转向轮芯相比，镁制件降重45%；与全铝气缸盖相比，镁制件降重30%；与传统的钢制冲压焊接结构制动踏板支架相比，整体的镁铸件降重40%，同时其刚性也得以改善。但是，镁合金种类少，高温和抗蠕变性能差，后处理工艺复杂，以及材料和加工成本高，随着技术和价格两大瓶颈的突破，相信其应用前景必将更加广阔。已有超过60种零部件已采用或正在开发镁合金应用。
四、汽车工业用镁现状与前景
从20世纪50年代以来，亚洲的万事得、丰田就已致力于用镁来减轻汽车重量。80年代，本田也在汽缸头盖、轮圈等零件上开发镁的应用。目前，钤木、大发、三菱和日产等也都加入了这一行列。而在韩国，也开始用镁制作方向盘锁定器罩等一些零件。
对于汽车来说，减轻重量就意味着减少燃料消耗并减少了不受欢迎的排放物的产生。在北美一些国家甚至通过立法手段来强制这一目标的实现。在这方面，汽车制造商已经着手使目前的汽车重量比早期产品减轻40%，能实现这一成就，只有镁合金最能担此重任。在北美，80年代中后期利用镁合金减轻机动车辆重量的主要驱动因素是安全考虑和避免罚款。为此，工程师们决定在引擎、车身和其它内部零件上进行镁合金应用的开发，并在消除人们对镁的腐蚀、易燃和成本等方面的疑虑上获得了突破性的进展。
上世纪八、九十年代初，欧洲和日本开始了他们的用镁计划。丰田公司最先在方向盘轴柱部件上使用了镁压铸件，奔驰则制订了座架的用镁计划，而Audi则在欧洲市场最先推出了镁合金仪表盘座。与此同时，北美汽车制造商继续在驾驶座、仪表盘和气袋式车辆的方向盘部件上发展镁的应用。世界其它地区的主要汽车制造厂也在类似一些应用上亦步亦趋，追赶这一潮流。人们注意到，通用、福特和丰田正在计划调整他们的汽车部件用料。除了继续致力于现有镁压铸件，他们还将推出新的镁压铸产品。在日本，由于镁价比北美要高，以致在获得重量减轻同时，成本却上升了50%，另外，日本的OEM定单有时仍然利用廉价的和高度工程化钢结构来实现重量的减轻。
然而，如今日本的OEM定单也在越来越多地要求用镁制作某些零件。可以预期，即使在日本，镁在汽车工业上的应用也会逐渐增多。同样在韩国，由于汽车采用了气袋式结构，其方向盘轴柱也会改用镁件，从而会增加用镁量。
我国车用铸镁产业几乎从零开始。近年只有国产桑塔纳轿车采用了镁合金压铸件，用量仅为8.5Kg/辆，与国外汽车镁合金平均用量40Kg／辆相比，差距十分悬殊。汽车，摩托车镁合金铸件的生产应用技术开发，已列为国家“十五”科技攻关项目。在2007年的中国汽车及摩托车用镁国际研讨会中国有色金属工业协会镁业分会会长吴秀铭在总结中概括地说：“汽车摩托车用镁合
金，有利于交通轻量化、有利于环境保护、有利于培育新型产业链发展、有利于资源可持续发展，有利于中国汽车摩托车产业自主创新，应是新世纪里中国产业界的一项重要机遇和建立资源节约型社会的一国家战略。因此要建立官、产、学、研、用有机结合的新机制和实施新战略，才能使中国镁合金加工产业实现跨越式的发展，在业界共赢中引领全球轻金属材料产业发展，为中国交通轻梁化事业提供重要支撑，为中国制造减重！“。
节能和环保这两个现代汽车领域的主题，推动了镁合金用的迅速增长,但目前镁合金的应用潜力远还没有得到充分的发挥。要不断提高镁合金的应用水平,还需要提高镁合金材料在性能及价格等方面的综合竞争能力。
镁化学性质活泼,难以形成自钝化的氧化膜,故镁合金常常需要进行成本较高的腐蚀防护处理；深入进行腐蚀机理的研究,通过合金化与工艺相结合的方法制备可表面自钝化的镁合金或耐蚀梯度镁合金材料是一个重要的发展方向。
在开发新型镁合金的同时,以降低镁合金生产成本、提高镁合金性能为中心,加强镁合金材料成形技术的研究,满足机械零件多样化使用性能的要求。如果能制备出良好伸长率镁合金板材,将有可能实现部分镁合金零件的室温冲压成形。
此外,加强镁合金废旧材料的回收利用也很值得重视。建立二手镁合金材料市场,实现镁合金废旧品的有效回收利用是降低成本的有效途径。镁合金的生产、研究开发单位之间需要加强合作,共同努力,建立和完善镁合金生产技术的数据库,形成完善的镁合金原料、半成品、成品供应的产业链,推动镁合金产业化的发展。
五、学习心得与体会
在十周的材料科学概论的学习中，老师向同学们系统而全面地介绍了材料学方面的知识。人类使用材料的历史十分悠久，可以说，材料就是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件或物品的固体物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。在第一节课上，老师给我们介绍了材料的发展史，从遥远的石器时代、青铜器时代、铁器时代、到现在的信息时代，材料的发展可谓是翻天覆地。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革
命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。
现今，随着材料科学技术的发展，材料按其化学成分、生产过程，结构及性能的特点分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料。复合材料是三大材料中任意两种或两种相互融合。此外，还有新材料。新材料具有一般传统材料所不可比拟的优越性能，在信息，生物，航天等领域起着重要作用。各方面材料合成技术和制备技术的发展，大大提高了物质文明，现代人类社会几乎各种行业领域都享受这一发展所带来的累累硕果。材料按使用性能分类，可分为结构材料和功能材料。21世纪，人类生活水平的提高对材料科学技术将提出更高的要求，特别是由于世界人口迅速增加，资源迅速枯竭，生态环境不断变化，对材料生产技术的开发和资源的有效利用等问题提出诸多的要求。环境材料日益受到重视，比如可降解包装材料，汽车轻量化材料，节能材料，等等都是科学家们研究的方向。材料是人类社会进步的里程碑，材料的研究和应用促进了人类社会进步，而人类社会的不断发展刺激了材料的不断创新。
老师重点给我们介绍了金属材料这一章。金属材料是重要的工程材料，金属具有导电性、导热性、大多数电阻随温度升高而升高、少数具有超导性、有光泽，有良好的塑性变形能力。铁和钢的含碳量的区别，铁碳合金相图中出现铁素体、奥氏体、莱士体，珠光体等反应了碳在铁碳合金中的作用。老师运用视频比较深刻，详细的向同学们讲述了钢的热处理的原理和方法，铸铁经过不同程度的石墨化后所得到的组织结构、铸铁分类、并且类型铸铁的性能特点。然后非铁金属及其合金，主要介绍了铝，铜，镁，钛，及其合金的特点、分类及运用。但是自己对于一些原理部分有一些不懂的地方，比如金属相图部分，没有充分理解铁碳之间马氏体、奥氏体等的转变原理，需要更加深入地学习和理解。
经过一学期的学习，我对材料科学的了解比刚进大学时多了许多，已经初步形成了各种类型材料的框架，认识了材料世界的概貌，对大部分材料的结构性能，化学成分，组织结构、合成加工，以及使用有一定的了解。这让同学门知道了材料学必要的基本知识，对以后的专业课的学习和研究有着十分重要的作用。
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铝合金在专用车上的应用
近 生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，专用汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。 轮毂用铝合金 专用车铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以7.6%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂。 变形铝合金的应用 变形铝合金在汽车上主要用于制造专用车车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。 专用车车身板件用铝合金 板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处理（如：T4、T6、T8）的6000系（AI-Mg-Si 系）铝合金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车身框架材料。Audi A8的车身钣金件，即采用了本系合金铝材。另外，2000系（AI-Cu-Mg系）、5000系（AI-Mg系）和7000系（AI-Mg-Zn-Cu系）铝合金也可应用于车身材料。近几年，采用6000系和7000系高强度铝合金开发了“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄板和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。 其它铝合金结构件
镁合金成份分析与市场应用
镁合金环球镁/林来康 一.镁合金的发展 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展目前还很不是很成熟，所以镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90％以上是压铸件。 限制镁合金广泛应用的主要问题是：由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易受外界环境因素的干扰而影响到生产品质，因此，镁合金的生产难度比较大；在镁合金的生产技术还不是很成熟和完善下，镁合金成形技术与后续制程仍然有待进一步推广与发展。 镁合金的耐酸的腐蚀性比较较差；而现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，也限制了镁合金在高温场合的应用；尤其是镁合金的常温力学性能，特别是塑韧性与延展性是还有待进一步提高；所以镁合金的合金系列相对很少，而变形镁合金的研究开发也是严重滞后，不能广泛的适应不同商业的应用场合要求。 我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az）、Mg-Al -Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（As）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n（ZK）、Mg-Zn-RE系（ｚＥ）等合金。 ASTM标准 常用铸造镁合金的牌号及性能
二．常见的镁合金压铸用系列： 目前常用的镁铝合金有4个系列：AZ(Mg-Al-Zn-Mn)，AM(Mg -Al -Mn)，AS(Mg–Al-Si)，AE(Mg-Al-RE)，其中AE 系列镁合金蠕变强度高。AZ 系和AM 系镁合金是目前应用最广泛的商业化Mg-Al 基铸造镁合金。 以下适应压铸或铸造用的镁合金 镁合金的化学成份（ % ）按国标准GB/T19078-2003 应用户需要可加入百万分之 5 到 15 的铍。 镁合金的机械性能： 主要用途：适应用户的要求提供具有各种化学成份和机械性能的压铸或铸造用的镁合金 三.镁合金的新进展 镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程材料。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250Mpa，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
铝合金在汽车上的应用
铝合金在汽车上的应用 近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 1 铝合金在汽车工业中的应用背景 最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入20世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的Model T型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。 铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料，铝合金作为典型的轻质金属广泛应用于国外汽车上，国外汽车铝合金制部件主要有活塞、气缸盖、离合器壳、油底壳、保险杠、热交换器、支架、车轮、车身板及装饰部件等。。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 铝合金的主要优点是重量轻，散热性好。随着发动技术的发展，四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比，每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量，采用全铝合金缸盖是最好的解决办法。 目前，轿车发动机部件中不仅活塞、散热器、油底壳缸体采用铝合金材料，而且缸盖、曲轴箱也采用这种材料。在目前的形式下，在发动机上采用铝合金替代铸铁已经成为主流趋势。法国汽车的铝汽缸套已达100％，铝汽缸体达45%。在未来几年里，随着高强度优质铝合金材料的开发成功和制造工艺的不断改进，铝合金材料将愈来愈多的用来制造这一类零部件。 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，
镁及镁合金的主要物化性能
镁及镁合金的主要物化性能铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。用镁合金铸件代替铝合金铸件，在强度相等的条件下，可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。镁合金和铝合金一样，根据加工方法可以分为变形（压力加工）镁合金和铸造镁合金两大类。这些年来，随着压铸技术的发展，压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。此外，镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。 镁属于轻金属，纯金属镁为银白色，在空气中极易被氧化，形成一层薄氧化膜，可以防止其进一步氧化。 镁化学活性很高，在自然界中很难遇到纯镁矿。在海水中以氯化物存在，约含百分之零点一四，在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在，含量达到百分之二点三五。 制取镁的方法方法有：第一种，熔融氯化镁电解法，它是主要的制镁法；第二种，用硅铁还原氧化镁的硅热法；第三种，用碳还原氧化镁的碳热法。 镁及镁合金的主要物化性能：（1）密度，20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3，650摄氏度熔化温度下密度约为1.65g/cm3，液态镁密度为1.58g/cm3；（2）凝固体积收缩率为4.2%，相应线收缩率为1.5%；原子叙述12，原子价+2，相对原子质量24.30。热性能：熔点，在标准大气压下，金属镁的熔点是650℃±1℃。沸点在标准大气压下，金属镁的沸点是1107℃±3℃。再结晶温度金属镁的再结晶温
度最低位150℃。再膨胀金属镁固体体积膨胀系数二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6，液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。比热容（C）温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。燃点空气中加热时，金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。
镁合金在汽车制造业的应用
镁合金在汽车制造业的应用 点击上方「材料科学与工程」快速关注材料类综合、全面、专业的微信平台 为了提高汽车的燃油效率和降低其废气排放，减轻汽车的重量至关重要。为了达到这一目的，用镁合金来制造合适的汽车零部件似乎是一种显而易见的明智之举。作为一种最轻的结构金属，镁比钢轻75％，比铝轻33％左右。 美国汽车研究理事会的一个社团组织“美国汽车材料合作伙伴”在其研究报告“2020年镁的应用前景展望：北美汽车业对镁的战略构想”中指出，与铝相比，镁具有更高的比强度、延展性和抗冲击性；与钢相比，镁可以提供更好的缓冲阻尼和耐冲击性；与塑料相比，镁具有更高的强度和刚度，以及更好的热稳定性和导热性。 此外，该报告指出，为了提高燃油经济性和减少废气排放，镁的材料特性还可以提供许多好处，其中包括： （1）通过使汽车重心后移，减轻前部重量，可以提高汽车的加速/减速、操控/转向响应性能。 （2）由于镁合金可以铸造出完整的大尺寸部件，而不必像钢件那样需由众多单个零件组合而成（这些零件容易相互摩擦，并引起振动），从而可将汽车噪声减至最小。 （3）由于镁铸件可能比同样的钢制零件更廉价（尤其当年
产量小于20万件时），因此可以降低制造成本。镁铸件的加工成本要低于由多部分构成的钢制冲压件，因为加工冲压件的每个部分都需要相应的模具。例如，加工一件由30个部 分构成的钢制仪表盘横梁需要30套工装，而铸镁件横梁只 需要6套工装。 然而，在美国汽车制造商生产的汽车中，镁合金零部件的重量平均只有大约12磅，仅占一辆汽车全部材料的0.3%左右。实际上，镁在汽车上的应用并不很普遍，因为它的成本比一些竞争性材料更高。由于企业的竞争本质，它们会更多地使用价格比较低廉的材料。镁合金零部件使用率的下降，部分也是因为北美市场的模铸企业因关闭和合并而不断减少，几年前发生的金融危机和汽车行业遭遇的困境产生了很大的影响。 咨询企业Ducker Worldwide公司发表的一份预测平均 每辆轻型车所用材料净重量变化（见表1）的报告时估计，镁合金零部件将从2008年的每车8磅左右增加到2025年 的22磅。这种用量的增加将全部集中在传动零部件上（主 要是进气歧管）。镁合金传动件和传动箱可能最终将会取代 铝合金传动件和传动箱，但不会用于制造结构件。 表1 平均每辆轻型车所用材料净重量的变化趋势（单位：磅）到2025年，汽车材料的这种变化，加上制造足迹减少2％，将使汽车的平均惯性重量和平均整备质量（净重）比
镁合金的发展及应用
1 / 8 镁合金的发展及应用 摘要：综述镁合金的特点及其在交通、航空航天、兵器方面的应用情况，并结合兵器零件的使用特点和性能要求，分析了镁合金在兵器装备中的应用前景， 展望 关键词：镁合金，特点，发展，应用 1 引言 镁合金的密度很小，是钢的四分之一、铝的三分之二，但镁合金的比强度却大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。但是镁合金的化学活性高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合金的应用受到了很大的限制。 镁合金是重要的有色轻金属材料，具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏 蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，广泛应用于航空航天、 2 镁合金的特点 （1）重量轻:镁合金的比强度要高于铝合金和钢/铁、但略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度与铝合金和钢/铁相当，但却远远高于纤维增强塑料。比强度(强度/密度之比值)、比耐力(耐力/密度之比值)则比铝、铁都要高。在实用金属结构材料中其比重最小(密度为铝的2/3，钢的1/4)。这一特性对于现代社会的手提类产品减轻重量、车辆减少能耗以及兵器装备的轻量化具有非常重要的意义。 （2）高的阻尼和吸震、减震性能:镁合金具有极好的吸收能量的能力，可吸收震动和噪音，保证设备能安静工作。镁合金的阻尼性比铝合金大数十倍，减震效果很显著，采用镁合金取代铝合金制作计算机硬盘的底座，可以大幅度减轻重量(约降低70%)，大大增加硬盘的稳定性，非常有利于计算机的硬盘向高速、大容量的方向发展。 （3）良好的抗冲击和抗压缩能力:其抗冲击能力是塑料的20倍；当镁合金
镁合金在汽车上的应用简介
镁合金在汽车上的应用简介 199镁合金在汽车上的应用简介 镁合金与其他金属相比具有许多性能特点[3]: ①密度低，如AZ91镁合金密度为1.81g·cm-3，约为铝的2/3和铁的1/4，接近工程塑料的密度 ②抗拉强度、屈服强度和伸长率与铝合金铸件相当下表显示了几种常用镁合金的性能 ③具有良好的耐腐蚀性、电磁屏蔽性能和抗辐射性能，可高精度加工，具有良好的导热性。在压铸汽车轮毂上使用时，能有效消散制动摩擦热，提高制动稳定性。 ④具有良好的压铸成型性和尺寸稳定性，压铸件最小壁厚可达0.15 mm，适用于制造各种汽车压铸件。 ⑤具有良好的阻尼系数，其减震性能优于铝合金和铸铁。它可以降低外壳的噪音，减少座椅和轮辋的运动，提高汽车的安全性和舒适性。 ⑥易于回收回收的镁合金可以直接熔化，然后铸造而不降低其机械性能。表1常用镁合金的性能 AM60A AS21X1 AS41A，XB AZ91A \ \ B \ \ D A350抗拉强度MPa 抗拉屈服强度MPa抗拉屈服强度Mpa伸长率弹性模量GPa XXXX寿命大约只有70到50年中国的铁和铝资源更加贫乏，储量仅占世界总量的18.7%和2.3%，可采储量的保证期分别为30年和10年以下。从污染的角度来看，钢材质量密度高，消耗量大，其产品在使用过程中容易造成高能耗和污染排放。尽管铝是一种轻质材料，但仅一次
铝电解过程的能耗就占整个有色金属工业的90%，并间接导致高污染排放。被称为“21世纪绿色结构材料”的镁在这些方面相对更好。 据中国有色金属工业协会统计，XXXX 1-8月份全国原镁总量为44.89万吨，同比增长16.8%应该注意的是，由于受到各种国际金属材料的影响，刚才的价格上涨进一步降低了镁合金在成本方面的劣势，使得镁合金的综合优势更加明显。因此，对于镁合金资源丰富的中国来说，在中高档汽车零部件生产中使用镁合金更为有利。 3、汽车用镁合金 自1970年中东石油危机以来，为了降低汽车质量、减少油耗和污染、提高安全性能，镁合金材料已经越来越多地应用于汽车工业。目前，汽车工业中使用镁合金较多的地区和国家主要是北美、欧洲、日本和韩国。根据一些制造商的使用情况，镁合金材料目前主要用于制造以下汽车零件[6]: (1)内部部件:仪表板、座椅骨架、座椅升降器、控制台骨架、气囊盖、方向盘、锁紧装置盖、转向柱、转向柱支架、收音机外壳、小工具箱门、车窗电机盖、制动器和离合器踏板支架、气动支架踏板等。 (2)车身部件:门框、尾板、车顶框、车顶板、仪表板梁等。 (3)发动机和传动系统:气门室盖、凸轮盖、四轮驱动变速箱体、手动换档变速箱、离合器壳体活塞、进气管、油底壳、交流电机支架、变速箱壳体、机油滤清器接头、电机盖、气缸盖罩、分配板支架、机油泵壳体、油箱、机油滤清器支架、左曲轴箱半部分、右曲轴箱半部分、空罩、左吸气管、右吸气管等。(4)底盘:轮毂、发动机支架、前后吊
镁合金在现代汽车应用(奥迪为例)解剖
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 镁合金在现代汽车应用（奥迪为例）解剖 奥迪是全球汽车行业内轻质结构的先驱。1994 年，采用奥迪空间框架结构（ASF）的首辆奥迪A8 从装配线上下线，从此以后，奥迪不断生产全铝车身 轻质汽车，一路走来定期推出亮点产品。轻质结构绝非一个单独的原理，而是一条哲学理念，是一个涵盖车辆所有方面的一体式方法。除了车身，传动系、底盘、乘客舱和电气系统均能对减重发挥重要作用。这种作用有时候仅有数十千克，有时候仅有几克。但是每一克都意义重大。近年来，奥迪使用铝螺钉连接发动机和变速箱，减重0.6 千克。使用镁打造整个变速箱壳体比铝节省4.5 千克重量。奥迪A8 4.2 TDI 上，一个由镁制成的通道横梁首次应用于变速箱轴承上。与具有相同部件稳定性和硬度的铝制部件相比，重量减轻了 0.76 千克在很多奥迪车型上，车辆部件完全或者主要由铝制成。例如，在紧凑型A3 中，副车架、控制臂和前悬架的枢轴承的总重量仅为14.4 千克。如果由钢制成，重量要多5.9 千克。所有奥迪车型均装配铸铝转向齿轮外壳。相比前代车型，A8 的制动助力器重量减轻了30%。TT 车型中的每个铝制制动器盖板仅重149 克，比相应的钢制盖板减重一半。奥迪顶级车型中提供的每个大型碳纤维陶瓷制动盘比钢制制动盘轻5 千克。减重部件对比在TT 轿跑车、A3 Cabriolet 和A5 Cabriolet 车型中，后排折叠座椅的后背由高级塑料制成。部件仅重2.5 千克，仅为钢制座椅靠背的一半。奥迪方向盘标配的带集成式减震器的镁制方向盘框架减重约0.4 千克。A5 Cabriolet 敞篷车顶部末端有一个高压铸造的镁盘，重量比同类铝部件轻1.5 千克。很多车型中使用一种新型声音塑料膜使得玻璃变得更薄，重量减轻了2.4 千克，具有增强的声音属性。轻质结构的其他目标区域为电气系统和电子装置。A8、A7 Sportback 和新款A6 中的蓄电池电缆并非由铜制成，而是由铝制成，减轻了很多重量。车载电气系统的很
铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势
铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势 摘要：铁路运输是我国主要的交通运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。而铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具，是铁路中的一个主要环节，随着社会的进步，运输对车辆的要求越来越高。车体作为车辆的一个主要部件，其轻量化设计就成为一个关键的问题。高速列车的轻型化对于发展交通运输、改善机车车辆运行平稳性、降低能源消耗、减少轮轨磨耗都是至关重要的。当今世界上，大多数发达国家采用铝合金为材质制造车体结构，介绍目前国内外铁路运输中铝材的应用优势及其主要障碍，通过使用铝材来代替传统的钢铁材料，可大大减轻自重以降低能耗、减少环境污染、提高经济性。并对铝材的发展趋势做了猜测。 关键词铝合金；现状；发展趋势 1引言 铁路运输工业正面临越来越严重的三大课题：能源、环保、安全。减轻火车自重以降低能耗，减少环境污染，节约有限资源已成为火车运输关注的焦点。轻量化是火车发展的一个重要趋势，通过使用轻质材料来替代传统的钢铁材料，可以减轻火车的质量，以达到节省燃料的目的。因此，越来越多的轻质或高比强度的材料受关注，如板、铝合金。本文就高速铁路客车用铝合金材料的现状及发展趋势做些讨论。 2铝合金的特点及其应用优势 2.1铝合金的特点 铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。 铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。
镁合金的四大主要应用领域
镁合金的四大主要应用领域 日前介绍了镁合金目前的主要应用领域,主要分四个方面: (1)交通工具上的应用 随着世界能源危机、资源危机与环境污染问题的日趋严重，节能和轻量化已成为汽车工业的重要问题。采用镁合金制造摩托车发动机、轮毂、减速器、后扶手及减震系统等部件，不仅能减轻整车质量、提高整车的加速和制动性能，还能降低行使震动、排污量、噪声及油耗，可提高驾乘舒适度。重庆镁业科技股份有限公司目前已研制出10余种摩托车镁合金压铸件和挤压铸造镁合金轮毂，并组装了镁合金用量为14kg的隆鑫LX150摩托车，开创了我国摩托车大量采用镁合金的先例。重庆镁业和重庆博奥镁业现已形成镁合金摩托车压铸件300万件、镁合金型材1000吨及镁合金1500吨的年生产能力。目前我国已有300多万辆摩托车应用了镁合金，可节省油耗数亿元以上。我国是摩托车生产大国，目前年产量达2500多万辆，连续14年居全球首位，若平均每辆镁合金用量按5kg计算，摩托车工业每年需镁合金约12万多吨。 目前，我国的自行车厂商已将大量镁合金零部件运用于自行车赛车、登山车甚至折叠车等高级车种。首钢远东、重庆镁业、中华自行车、上海交大、南京华宏等国内企业和研究院所都纷纷推出了镁合金自行车样车，其中首钢远东镁合金车型实现了上市销售，重庆镁业的镁合金自行车实现了产品系列化。 (2)电子工业中的应用 镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、刚度和抗撞能力，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求。因此，当前在3C产品如手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、PDA等行业，也已经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用热潮。国内已经建立起了一批专门生产3C产品专用镁合金部件的企业，如青岛金谷镁业公司、长春华禹镁业公司和富士康公司等。
镁合金的应用
镁合金： 镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。 发展： 得益于中国汽车工业和3C等行业的转型升级及其中国经济地位的显著提升，镁合金行业令市场看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，对促使镁合金的广泛应用将是利好消息。 2015年，国内汽车用镁合金将达到68kg/辆，而同期我国汽车销量将突破2800万辆，乘用车销量将达到1960万辆，自主品牌汽车企业通过产业兼并、技术研发和市场渠道开拓等因素作用，销量将突破1000万辆。 与此同时，镁合金在医药化工和航空航天工业领域的应用也将得到成长。由于下游终端汽车消费市场的稳步增长，预计2015年，全球镁合金市场为600万吨，年均复合增长率(CAGR)为20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁合金的应用)。
此外，作为有色金属合金行业的子行业，镁合金行业在中国制造工业的的升级过程中得到实惠。作为资金、材料密集型行业，原材料价格的稳定和较低水平、铸造件行业的整合集中、技术研发的进步等都将较为有利于镁合金行业的发展，市场较为看好。 基本简介： 特性 密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好、耐蚀性能差、易于氧化燃烧、耐热性差。 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围：镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。 产品特点： 加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围：镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。 镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比
镁合金的发展及应用
关于镁合金的发展及应用的研究现状的综述 摘要：镁合金在工业生产中已经得到了广泛的应用，这里综述了镁合金的特点及其研究新进展，重点介绍了镁合金在汽车工业、航空航天、现代兵器、核工业以及电子产品等领域的应用，最后展望了镁合金在尖端科技领域中的广阔的应用前景。 关键字：镁合金,应用,特点,新进展,应用前景 Review of the status quo about the development and application of magnesium alloy Abstract:Magnesium alloy has been widely used in industrial production, here reviewed the characteristics of magnesium alloy and its new progress, and focuses on the application of magnesium alloy in the fields of automotive, aerospace, modern weapons, the nuclear industry and electronic products. Finally, outlook the future potential applications of magnesium alloy in the field of cutting-edge technology. Key words:magnesium alloy, applications, features, new progress, the future potential applications 随着航空航天、交通运输、信息产业的发展，新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。在许多领域，传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。 1.镁合金的特点 与其他金属相比，镁合金具有以下特点： (1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，密度在1.75—1.85g／cm3之间，是钢密度的23％，铝密度的67％，塑料密度的170％[1]。镁合金比强度明显高于铝合金和钢，仅略低于比强度最高的纤维增强材料；比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料，具有很好的优越性。 (2)镁合金阻尼性能好，与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同
铝合金在汽车上的应用
铝合金在汽车上的应用 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
铝合金在汽车上的应用 近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 1 铝合金在汽车工业中的应用背景 最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入20世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的Model T型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，达36%。 铸造铝合金的应用 铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各方面的要求和经济效益选择适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。 发动机用铝合金 汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重30%以上，另外，发动机的气缸体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达45%；日本日产公司VQ和丰田公司的凌志IMZ-FEV6均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新V6发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。 轮毂用铝合金 铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂[5]。
镁合金压铸技术的发展及其应用.docx
镁合金压铸技术的最新发展及其应用 镁合金是最轻的工程金属材料之一，具有很好的比强度、比刚度等性能，特别适合制造要求重量轻、强度高、减震降噪的工程结构部件和要求一定强度的壳类零件。镁合金低熔点、低比热及充型速度快等优点极其适合於用现代压铸技术进行成形加工。现代科技和相关产业技术的发展，使镁 合金的应用範围迅速扩展，特别是在汽车工业和电子信息产业中获得大量应用。 本文主要介绍镁合金压铸技术研究、开发、应用的发展状况，希望藉此 促进中国镁压铸技术的发展及其在各个领域、尤其是汽车工业中的推广应用。 概述 长期以来，镁的 80%用於铝合金的添加元素或冶金行业脱氧等、 13%用於铸造合金、 3%用作变形制品。随着科技进步及对镁可贵性的认识，其产品广泛用於航空、航天、汽车配件、电子及通讯等领域。 汽车行业采用镁合金量的急剧增加是拉动镁合金全球用量增加的重要因素，生产商在汽车上应用镁合金零部件不仅是为了减轻重量，更是藉此 来不断提高汽车的性价比，从而加强其在竞争日益激烈的汽车巿场上的 竞争优势。预计 1996~2008 年全球用於汽车零部件的镁量平均每年递 增15%以上，其中，北美增长速度为 30%，欧洲则超过 60%。 欧、美、日等发达国家的汽车制造公司在政府的协调下与科研院所密切 合作，投入大量人力物力，实施多项大型研究发展计划，研究用镁合金 制造汽车零部件。这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上的应用发展。电子信息产业由於数字化的发展，巿场对电子及通讯产品高度集成化、轻薄化及可回收的要求愈来愈高。以前作为主要材料的工程塑料已经无 法满足要求，因此人们把目光投向了镁合金。例如，镁合金具有优异的 薄壁铸造性能，其压铸件壁厚可达 0.8mm-1.5mm，并保持一定的强度、刚度和抗冲击性能。因此，在薄壁、轻薄、抗冲击、电磁屏蔽、散热及环保等方面的要求之下，镁合金成了制造商的最佳选择。近年来，电子信息产业的镁合金消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量的另一重要因素。
镁合金在汽车材料上的应用及发展前景
镁合金在汽车材料上的应用及发展前景 摘要：介绍了镁及镁合金的类型和它们的基本性能，国内外在汽车材料方面对其的应用情况，镁合金在汽车轻量化方面的应用，展望了镁合金在未来的应用前景。 1、镁及镁合金的特性 镁是银白色的金属元素,常温下镁的密度为 g/cm ,约为钢的1/4,铝的2/3。在金属镁中添加其他元素可以形成各种镁合金。镁合金是现在大量使用的工程结构材料中最轻的,其比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。同时,镁合金还具有良好的减振性,在相同载荷下,减振性是铝的100倍、钛合金的 300~500倍。镁合金还具有良好的切削加工性及尺寸稳定性,其耐凹陷性、铸造成型性及表面装饰性俱佳,加之具有易回收利用、导热优良性、抗电磁干扰及屏蔽性能等特点,镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动及风动工具和医疗器械等领域。金属镁主要用于:铝基合金的重要添加元素,用量约占镁的总消耗量的43%左右;制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右;炼钢脱硫约占13%;阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。 当今，钢铁、铝合金和塑料是汽车上使用最多的三大类材料，按重量计算，三类材料占整车比例合计约为80%，其中钢铁约占62%，铝合金和塑料大体相当，均占8%-10%。镁合金在汽车上的应用比例为%，平均重量约5kg，但近几年的增幅却较大。镁的比重为cm3,是铝的2/3，钢的2/9，和塑料相当，是最实用的减重轻金属材料。镁合金也具有比强度、比刚度高等优良性能。正因为如此，镁合金有利于汽车轻量化、有利于节能和减排。据资料介绍：轿车质量每减轻100kg，油耗可降低5%。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2年排放量能减少30%以上。汽车减重可以提高其加速性能；顶部和车门减重，可以降低汽车重心，增强稳定性；前部减重，可以使汽车重心后移，改善操纵性能。 同时，镁的减振系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，有利于减振降噪，选用镁合金作为汽车结构材料能有效降低汽车振动和噪声，受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好，抗电磁干扰性高，使汽车更为安全舒适。 2、常用镁合金类型及其性能 由于交通工具轻量化的推动，世界各国都展开了对镁合金的研究，而限制镁合金发展的一个主要原因是镁合金的高性能——抗蠕变能力和高温疲劳性能较差，因此新材料的研发主要是针对这一问题进行，概括的说主要包括两个方面，一是对现有合金的优化，主要是针对现有的商业镁合金，特别是对AZ、ZK系合金进行改性，通过添加合金元素以期改善合金的高温性能；二是新合金系的开发，主要是指新型Mg-RE系的研发。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有 Mg-Al-Zn-Mn系（Az系列）、Mg-Al- Mn系（AM）和Mg- Al-Si-Mn系（AS）、
镁合金在汽车轻量化上的应用前景解析
镁合金在汽车轻量化上的应用前景解析一直以来，高强度钢、铝合金、工程塑料等轻量化材料广泛应用于汽车及汽车零部件制造的各个方面，而镁合金鉴于种种原因没有得到大力推广和使用，镁合金目前主要应用在发动机罩盖、方向盘、座椅支架、车内门板、变速器外壳等方面。 数据显示，目前北美每辆汽车使用镁合金3.5kg，欧洲PASSAT 和Audi A4上每辆车使用镁合金达到14kg，而国产汽车每辆用量平均仅1.5kg。专家预测，到2020年，欧美日汽车用镁合金的市场需求是77万吨，国内需求为5万～10万吨。“镁合金重量轻、吸震性能强、铸造性能好，自动化生产能力和模具寿命高、尺寸稳定，作为最轻的工程材料，镁合金不仅是最适合铸造汽车零部件的材料，也是最有效的汽车轻量化材料。”近日，重庆元和利泰镁合金制造有限公司总经理刘真在接受记者采访时表示。 ■耐腐蚀性差、成本和废品率高是镁合金普及“拦路虎”
专家表示，汽车上可采用镁压铸件的领域大致可分为两大类：一类是以镁取代原来采用其他材料做压铸件的领域；另一类是直至目前还在采用焊接钢结构或铝板材料的场合。对于前者，最常见的是以镁压铸件替换铝压铸件，虽然两种材料有同等的铸造特性，但若全面衡量重量与成本因素，选用镁当然更加合理。 我国是镁资源丰富的国家，资料显示，中国的镁资源总储量占全球的85%，位列世界第一位。不过，我国在镁资源利用方面却远远不够，专家表示，在汽车、国防、体育等镁合金产品的生产应用方面落后国外几十年。“实际上，镁合金在汽车领域已经有了很多应用，比如现在全球62%的汽车方向盘都是用镁合金做的，它不仅质量轻，减振效果好，在发生意外撞击时对人的伤害更小。”刘真表示，在车轮、汽车防碰撞横梁等部位使用镁合金零部件来替代塑料件，在保证汽车安全性的情况下，对减轻汽车自身质量、降低汽车能耗的效果特别显著。 但是，我们也看到镁合金制造汽车零部件确实存在压铸成本高、废品率高、存在安全生产隐患等问题。“镁是一种很活泼的元素，耐腐蚀性很差，我国在镁合金零部件抗腐蚀性方面的技术能力要差一些。”中国汽车工业协会顾问杜芳慈告诉记者，“另外镁在加工过程中，容易发生燃烧和爆炸，存在安全生产问题。这两个问题解决不了，镁合金在汽车上的应用会大受影响。”
镁合金的优缺点与应用
镁合金的优缺点及应用 镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。 、镁合金的优点 1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。 2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此, 很适合应于受冲击的零件一车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。 3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良好
的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40% ~ 50% ,且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。 4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具工具消耗低。而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。 5、资源丰富。中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及 下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90 年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt ,几乎占世界镁产量的40%,位居全球第一。2005年，原镁产量达到354 kt, 原镁产能接近600 kt ,比2004年净增100kt,同比增长32.1%,占全球镁产量的2/3 ,成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。 二、镁合金的缺点 1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时发散，继而促进了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。
镁合金在汽车领域中的应用一镁合金在汽车领域的应用背景和发展现概要
万方数据
万方数据 一画‰黼 出的优点,由于比强度高,因此可以在相同质 量下获得较高的强度,而且阻尼性能良好并具 有很高的抗冲击韧性,尤其适用于制造经常承 受冲击的部件。如转向轴经常承受较大的扭 矩,座椅架和轮毂长时间承受冲击,采用阻尼 性良好的镁合金后,既减轻了汽车的自重,又 提高了汽车行驶过程中的平稳性和安全性。到 目前为止,已经开发和应用的镁合金汽车部件 如图2所示,在汽车上得到广泛运用,特别是 在高档轿车和“特殊用途的车辆”中。大排量 汽车中的用镁量也呈增长态势。在跑车、厢式 车、SUV等车型中,虽然镁制件的成本较高, 但由于其质量轻,能够抵消成本高的缺点。 图2已经开发和应用的镁合金汽车部件 目前镁合金在汽车工业上的应用状况是,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,占车重的1%,不久将可能增至30~ 50kg。镁合金在大众公司的汽车上主要应用是在 驱动设备和内部结构件上。随着技术的发展,镁 合金结构件应用的数量将会增加。奥迪A6轿车 单车的镁合金压铸件总用量目前已达14.2kg, 其未来的目标是将单车的镁合金总用量增至50"-" 80kg。美国通用和福特汽车公司预计在今后的20 年内每辆汽车的镁合金用量将从目前的3kg提高 到100kg。2004年4月,大众汽车公司首次正式 推出了新研制成功的超级经济型轿车,属于迷你 型,其燃油效率达到了每百km耗油少于l L。该 车型也是大众公司“甲壳虫”车型的延伸产品。 它的原材料采用镁合金和碳纤维制成,该车的最 高时速可达120km;整车框架由金属镁制成,镁 框架外裹有用于加强的塑料表皮。 ● 36I2007.第4Wl 3.1汽车行业常用镁合金材料 压铸镁合金材料应用于汽车零部件,约占整个需求量的l/3~1/4。结构用镁合金根据不同的用途,有时添加Al、Zn等元素,大致上分为Mg-AI 系和Mg-Zn系两类。