来源:上海隆司新材料科技有限公司 时间:2025-01-15 09:44:52 [举报]
镁合金零部件,技术上实现0-1的突破,并逐步获得市场认可,单车用量快速提升,市场空间广阔。国内汽车镁合金件主要小于1kg的支架类为主,如方向盘骨架、车灯散热架、转向管柱支架等,随着新能源车渗透率提升,对于镁合金大件的需求迫在眉睫,目前镁合金仪表板管梁(4-6kg)已在多个品牌车型应用,电驱动壳体(10-15kg)也开始量产装车,未来四门内板(4-5kg),后掀背门(≈10kg)也有望批量装车。我们测算,2022年国内汽车行业镁合金总消耗量为10万吨,平均单车用量3.7kg,预计2030年总消耗量将达到45.4万吨,平均单车用量14.8kg。
镁合金薄板在加工过程中具有一定的脆性,容易发生裂纹、屈曲等变形缺陷,需要合适的加工工艺和控制手段来减轻变形损伤。镁合金薄板的变形主要包括弹性变形、塑性变形和晶界滑移等机制,了解其变形机制有助于优化加工工艺。
镁合金薄板的加工性能受材料成分、热处理状态和加工温度等因素影响,需要进行综合考虑和优化。镁合金薄板的表面质量对于其应用具有重要影响,涉及到薄板的外观、耐腐蚀性等方面,需要采取适当的表面处理措施。
镁合金的电化学活性较高,容易引起腐蚀,因此在实际应用中需要进行涂装保护,但涂装过程中可能会影响薄板的力学性能,需要在保护和性能之间寻求平衡。
镁合金在汽车制造过程当中应用的范围非常广,其中包括但不局限于被应用在一些支架类的零件和一些框架类的零件当中:比如我们常见的油缸、外壳、方向盘、座椅框架以及变速器、离合器等等部件当中。
但是镁合金材料本身的价格相对就比较的昂贵。镁作为一种活跃金属在其生产过程当中很容易发生氧化反应。
在日常的镁合金的生产制造以及运输过程当中,其保存加工的时间成本和人力成本自然会比较高。因此针对镁合金的实际应用还局限于一些概念车以及小部件种。
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),比强度高,比弹性模量大,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。在实用金属中是轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3,是铁的1/4。它是实用金属中的轻的金属,高强度、高刚性。一般来说,镁合金的分类依据主要有三种,分别为合金化学成分、成型工艺和是否含锆。工业用镁的纯度可达到99.99%以上,但是纯镁不能用作结构材料。在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等合金元素可以达到强化纯镁的目的,形成的镁合金具有较高的强度,可以作为结构材料而得到广泛的应用。
常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。但在实际中,为了分析方便,简化和合金中主合金元素的作用,可以把镁合金分为 Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和 Mg-Ag 等合金系列。
(1)Mg-Al系合金。该系镁合金是应用为广泛的一类合金,压铸合金主要是Mg-Al系合金。为改善合金的性能如韧性、耐高温性、耐腐蚀性,以及Mg、Al系为基础添加了一系列合金元素形成了AZ(Mg-Al-Zn)、AM(Mg-Al-Mn)、AS(Mg-Al-Si)、AE(Mg-Al-RE)系列合金。AZ系列的合金在室温下具有比较良好的性能以及热强度较低与抗蠕变性能较差、变形能力方面是有一定的限制,应用方面:用于各种壳体与盖、计算机部件、汽缸盖等。
AM系列的合金由于铝和锌的元素含量减少,韧性方面提高、室温性能与铸造性能有限,主要应用在一些典型部件如汽车座部件、仪表盘、车轮毂等。AS系列的合金热强度都是比较高的,抗蠕变性能方面也比较强,不过铸造性能一般,主要应用在一些用于高温下游强度要求的部件以及抗蠕变部件,比如鼓风机壳体或者轻型机械载体。而AE系列的合金,有着较高的热强度以及抗蠕变性能,一般只能用压铸方法进行加工,铸造性能方面有些缺陷,主要应用于在高温下抗蠕变部件,比如割草机的发动机等等。(2)Mg-Zn系合金该合金具有明显的时效硬化特性,常用的有Mg-Zn-Zr合金、Mg-Zn-RE合金以及具有良好综合力学性能的新型Mg-Zn-Cu合金。(3)Mg-RE系合金稀土金属化学活性较强,具有去除有害元素(O、H、S、Fe等)及夹杂物的作用,以及改善流动性和加工性能。但是目前单稀土元素的强化效果仍不理想,而多元稀士的强化机理的研究还不够成熟。除此之外,还有其他新型镁合金,如Mg-Li合金价格较贵,主要用于航空工业。
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