新能源與汽車(chē)

新能源汽車(chē)是對(duì)以非常規(guī)車(chē)用燃料為動(dòng)力來(lái)源的多種汽車(chē)的總稱，它主要包括氫能源動(dòng)力汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、太陽(yáng)能汽車(chē)、高效儲(chǔ)能器汽車(chē)和天然氣汽車(chē)等，其中，氫能源動(dòng)力汽車(chē)是一種極具應(yīng)用潛力的新能源汽車(chē)。但是，該類新能源汽車(chē)的關(guān)鍵零部件之一電池的研究至關(guān)重要，現(xiàn)有的儲(chǔ)氫電池難以滿足其容量需求，而鎂合金儲(chǔ)氫電池作為一種容量較大的儲(chǔ)氫電池備受業(yè)界的關(guān)注，然而鎂合金的耐蝕性較差，嚴(yán)重阻礙了鎂合金在新能源汽車(chē)零部件上的應(yīng)用。

與鋰相比，鎂更適合充當(dāng)電池，比如，鎂是自然界中分布最廣泛的元素之一，其價(jià)格比鋰價(jià)便宜很多；鎂以及相關(guān)化合物均無(wú)毒害作用或毒性極低，更有利于環(huán)保；鎂沒(méi)有鋰那么活潑，相對(duì)更容易操作，加工方面也更為安全。正是由于鎂的這些特質(zhì)，發(fā)達(dá)工業(yè)化國(guó)家（特別是日本）在新型鎂電池研究方面一直投入大量資源，并已取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

由目前的研發(fā)狀況可知，新能源汽車(chē)分類的主要依據(jù)是動(dòng)力創(chuàng)新，主要可以分為以下3種：混合動(dòng)力汽車(chē)，選擇電動(dòng)機(jī)加發(fā)動(dòng)機(jī)的模式，利用電能和油耗來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力；純電動(dòng)汽車(chē)，電力驅(qū)動(dòng)是研發(fā)新能源汽車(chē)的大方向，雖然它的優(yōu)點(diǎn)很多，但是，車(chē)載電池儲(chǔ)電、電池壽命、電車(chē)成本等是影響其發(fā)展的主要因素；氫動(dòng)力汽車(chē)，傳統(tǒng)的汽車(chē)油耗大，會(huì)排放大量的污染物，而氫能源汽車(chē)排放的則是純凈水。另外，新能源汽車(chē)還包括燃?xì)馄?chē)、空氣動(dòng)力汽車(chē)、甲醇汽車(chē)、飛輪儲(chǔ)能汽車(chē)和超級(jí)電容汽車(chē)等。

要想讓新能源汽車(chē)真正超越傳統(tǒng)能源汽車(chē)，就一定要加大對(duì)關(guān)鍵材料的研究力度，并有所突破。現(xiàn)階段，這些關(guān)鍵材料的研發(fā)工作已經(jīng)基本完成。這些材料主要有：驅(qū)動(dòng)電機(jī)材料，它是將能源轉(zhuǎn)化成汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力的核心材料；動(dòng)力電池材料，它能夠保證汽車(chē)的電力存儲(chǔ)；輕量化材料，它能適應(yīng)新能源驅(qū)動(dòng)，減少能源消耗。

出于能源安全戰(zhàn)略的考慮和在節(jié)能減排效益的刺激下，各國(guó)制定具體政策，鼓勵(lì)并推動(dòng)世界各大汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)新能源汽車(chē)，力爭(zhēng)將汽車(chē)的能耗和排放降低到最小，并順利過(guò)渡到以新能源為動(dòng)力的后汽車(chē)時(shí)代。汽車(chē)行業(yè)在政策的引導(dǎo)和自身利益的推動(dòng)下沿兩種思路發(fā)展：一是以高容量電池為中介，實(shí)現(xiàn)新能源（電能、氫能）替代傳統(tǒng)的化學(xué)能（石油）；二是廣泛采用鎂合金、高分子材料替代傳統(tǒng)材質(zhì)，降低汽車(chē)重量，據(jù)測(cè)試，轎車(chē)質(zhì)量每減輕100kg，油耗可降低5%，所以說(shuō)減重可最終達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

在前一種思路的指引下，日本豐田、美國(guó)通用、德國(guó)寶馬、中國(guó)比亞迪等公司已研發(fā)出新型電池，分別推出新能源汽車(chē)，動(dòng)力系統(tǒng)從礦物燃料引擎升級(jí)為汽油一電力混合系統(tǒng)或純電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使用的能源由汽油更換為電；后一種思路在世界范圍引起汽車(chē)鎂合金化的趨勢(shì)，中國(guó)科技部、美國(guó)能源部、加拿人能源部合作推進(jìn)鎂合金汽車(chē)前端研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目計(jì)劃開(kāi)發(fā)鎂合金的高致密度鑄造、擠壓鑄造、板材成形、焊接等手段，擴(kuò)大鎂合金在汽車(chē)上的用量，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)前端的鎂合金化，使鎂合金在汽車(chē)上的使用規(guī)模由單個(gè)零部件上升至系統(tǒng)性應(yīng)用。德國(guó)大眾、德國(guó)奔馳、日本豐田等汽車(chē)巨頭加大力度研發(fā)鎂合金材質(zhì)的零部件，其出產(chǎn)的汽車(chē)鎂合金含量均達(dá)到20~40kg；國(guó)內(nèi)的一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞等汽車(chē)公司均引進(jìn)壓鑄設(shè)備，開(kāi)發(fā)鎂合金壓鑄件，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)氣門(mén)室罩蓋、變速箱上蓋、變速箱左右蓋等零部件的批量生產(chǎn)。

目前，交通運(yùn)輸業(yè)面臨的兩大問(wèn)題：能源危機(jī)和環(huán)境污染。若汽車(chē)自重減輕10%，其燃油效率即可提高15%、耗油量可降低6%~8%，排污量減少10%。而鎂作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比重最小、比強(qiáng)度高、比剛度高、吸振降噪、電磁屏蔽、容易回收的優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來(lái)被大量使用在汽車(chē)行業(yè)。汽車(chē)行業(yè)是目前鎂合金應(yīng)用量最大也是增長(zhǎng)最快的行業(yè)，全球汽車(chē)用鎂合金量年增長(zhǎng)率超過(guò)15%。

汽車(chē)的輕量化就是在保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整備質(zhì)量，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。試驗(yàn)證明，若汽車(chē)整車(chē)重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽車(chē)整備質(zhì)量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3~0.6L；汽車(chē)重量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車(chē)的輕量化已經(jīng)成為世界汽車(chē)發(fā)展的潮流。主要包括采用輕量化材料和輕量化材料成形技術(shù)兩方面。輕量化材料是指可用來(lái)減輕零件質(zhì)量的材料，分為兩大類：一類是低密度輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料和復(fù)合材料等；另一類是高強(qiáng)度材料，如高強(qiáng)度鋼等。輕量化材料成形技術(shù)是指為了滿足高強(qiáng)度材料的應(yīng)用，以及實(shí)現(xiàn)零件集成化設(shè)計(jì)需要所采用的技術(shù)。目前，應(yīng)用較為廣泛的有激光拼焊板技術(shù)（TWB）、熱壓成形技術(shù)（HPF）和液壓成形技術(shù)（HF）等。

鎂合金材料在零部件開(kāi)發(fā)的中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

鎂合金材料在零部件開(kāi)發(fā)之中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)大致有以下四點(diǎn)：第一，鎂合金材料質(zhì)量密度較小，將其應(yīng)用于新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)之中，能夠顯著減輕質(zhì)量；第二，鎂合金材料具備優(yōu)異的減震性，能夠承受較大的沖擊以及振動(dòng)，較之鋁、鋼等材料性能更為突出，對(duì)于維系汽車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性效果奇佳；第三，比強(qiáng)度、比剛度良好，對(duì)比鋼、鋁合金而言，在相同質(zhì)量條件下，鎂合金的比剛度、比強(qiáng)度都更高一些；第四，鎂合金材料可回收利用，鎂合金材料的提取以再生資源為主，能夠?qū)崿F(xiàn)回收利用。此外，鎂的熔點(diǎn)相對(duì)較低，回收利用所消耗的能源也相對(duì)較少。

國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)鎂合金零部件的研究現(xiàn)狀

北美作為鎂合金使用量最大的區(qū)域，正在使用和研制的鎂合金汽車(chē)零部件有100多種，歐洲則有60多種。當(dāng)前世界單車(chē)用鎂量2.1kg/輛；歐美單車(chē)用鎂量5kg/輛；用鎂車(chē)型單車(chē)用鎂平均在20kg/輛左右。我國(guó)鎂合金應(yīng)用目前主要集中于中高端車(chē)、微車(chē)和卡車(chē)，單車(chē)用鎂較少，僅為5~10kg，應(yīng)用部位主要是動(dòng)力系統(tǒng)部件，以壓鑄件為主流。但由于國(guó)內(nèi)鎂資源具有絕對(duì)價(jià)格優(yōu)勢(shì)，目前鎂合金壓鑄件已能與鋁合金平價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，東風(fēng)汽車(chē)2009年就有6類部件因鎂價(jià)上漲而改用鋁材。因此，可以期待鎂合金在中低端車(chē)上的推廣。

美國(guó)車(chē)協(xié)（USAMP）和歐美主要車(chē)廠均提出到2020年將單車(chē)用鎂量提高到100kg/輛，相對(duì)于當(dāng)前歐美20kg/輛的平均水平，仍有較大空間。到2020年全球汽車(chē)用鎂市場(chǎng)需求將達(dá)100萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)需求20萬(wàn)噸；其中，板帶材需求分別為35萬(wàn)噸、7萬(wàn)噸。鎂合金應(yīng)用最主要的制約因素是價(jià)格，目前，中國(guó)鎂合金壓鑄件價(jià)格已降至2萬(wàn)~6萬(wàn)元/噸，已具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，具有大范圍使用的條件，可以期待一個(gè)階段性的爆發(fā)。但鎂合金板帶材的應(yīng)用則有待觀察，如成本無(wú)法控制、需求將受限，只能少量進(jìn)入中高端市場(chǎng)。以每輛車(chē)用鎂20kg計(jì)算，2000噸產(chǎn)能即意味著要攻下國(guó)產(chǎn)40%左右中高端車(chē)型的市場(chǎng)。對(duì)設(shè)計(jì)5萬(wàn)~10萬(wàn)噸產(chǎn)能，意味著必須主打歐美市場(chǎng)，且占據(jù)15%~30%左右市場(chǎng)份額。因此，如板帶材無(wú)法形成價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)業(yè)化前景不樂(lè)觀。

目前鎂合金制造工藝技術(shù)能夠有效的實(shí)現(xiàn)利用鎂合金制造集成性能較高的車(chē)輛結(jié)構(gòu)構(gòu)件，一方面，鎂合金具有良好的鑄造性，加工條件較為簡(jiǎn)答，加工工藝簡(jiǎn)單，且加工有效性較高，不易產(chǎn)生廢品；另一方面，鎂合金較高的阻尼系數(shù)，能夠增添汽車(chē)結(jié)構(gòu)的抗震性，十分符合汽車(chē)工業(yè)制造對(duì)于材料的多項(xiàng)功能的追求目標(biāo)。目前，鎂合金在車(chē)輛結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造中廣泛應(yīng)用，例如在車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)中，在離合器外殼、齒輪箱外殼、離變速箱外殼等零件的鑄造方面就大量的使用了鎂合金。在車(chē)體結(jié)構(gòu)中，車(chē)門(mén)內(nèi)襯、儀表板、車(chē)燈外殼、引擎蓋、車(chē)身骨架、底盤(pán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架等也大量使用了鎂合金壓鑄產(chǎn)品。許多國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于鎂合金的應(yīng)用程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)汽車(chē)制造業(yè)，例如高端品牌蘭博基尼、保時(shí)捷等都采用了鎂合金減重設(shè)計(jì)，其車(chē)輛的相關(guān)性能都得到了很好的提升。但由于國(guó)內(nèi)基于汽車(chē)安全性的考慮，對(duì)于鎂合金材料的應(yīng)用情況較少，仍多用鋁合金的形式來(lái)對(duì)汽車(chē)重量進(jìn)行控制。

現(xiàn)階段鎂合金在汽車(chē)上的應(yīng)用主要集中于車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)飾件3大部分，產(chǎn)量持續(xù)快速增長(zhǎng)。歐洲范圍內(nèi)，60多種汽車(chē)零部件已采用鎂合金為材質(zhì)，車(chē)用鎂合金鑄件的使用量正在以年均25%的速度增加；北美是世界上鎂合金在汽車(chē)中用量最大，使用和研發(fā)中的鎂合金零部件有100多種；日本汽車(chē)業(yè)在越來(lái)越多的零件上采用鎂合金材質(zhì)，包括變速桿、座椅架等。大眾公司的帕薩特、奧迪A4和A6等汽車(chē)的齒輪箱殼體使用AZ91D鎂合金，比鋁合金部件減重25%。美國(guó)福特、美國(guó)通用、日本三菱等汽車(chē)公司已采用鎂合金零部件替代原有的鋁合金汽車(chē)零部件和塑料零部件，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和蓋、變速箱殼體和蓋、離合器殼體、液力變扭器殼體、發(fā)電機(jī)托架、剎車(chē)踏板支架、車(chē)身殼體框架、車(chē)門(mén)、車(chē)輪、方向盤(pán)、儀表盤(pán)、后橋驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)向節(jié)、座椅支架、把手等100多種零部件。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中鎂合金用量較多的國(guó)家和地區(qū)主要是北美、歐洲、日本和韓國(guó)，1991年汽車(chē)工業(yè)中鎂合金的用量?jī)H為2.4萬(wàn)噸，到1997年則增至6.4 萬(wàn)噸，目前這些國(guó)家和地區(qū)汽車(chē)工業(yè)對(duì)鎂合金的需求已達(dá)到每年40萬(wàn)噸。歐洲正在使用和研制的鎂合金汽車(chē)零部件已超過(guò)60種，單車(chē)鎂合金用量9.3公斤～20.3公斤；北美正在使用和研制的鎂合金汽車(chē)零部件已超過(guò)100 種，單車(chē)鎂合金用量5.8公斤～26.3公斤；我國(guó)汽車(chē)鎂合金產(chǎn)業(yè)的總體技術(shù)水平不高，在汽車(chē)鎂合金部件設(shè)計(jì)、制造加工等方面還有較大差距，平均單車(chē)用鎂量不足1公斤。經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，已有20余種汽車(chē)零部件可以采用鎂合金生產(chǎn)。

我國(guó)在汽車(chē)輕量化方面起步較晚，最早將鎂合金應(yīng)用到汽車(chē)上的企業(yè)是上汽集團(tuán)。上世紀(jì)90年代，首次在桑塔納轎車(chē)上采用鎂合金變速箱殼體、殼蓋和離合器外殼，單車(chē)用鎂合金共約8.5kg。一汽集團(tuán)開(kāi)發(fā)了抗蠕變鎂合金，用于制造高溫負(fù)載條件下的汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)部件，同時(shí)順利研發(fā)出氣缸蓋罩蓋等鎂合金壓鑄件。同時(shí)，東風(fēng)汽車(chē)公司、長(zhǎng)安汽車(chē)集團(tuán)也參與到鎂合金零部件的生產(chǎn)之中，尤其需要指出的是長(zhǎng)安集團(tuán)生產(chǎn)的“長(zhǎng)安之星”微型車(chē)上實(shí)現(xiàn)了單車(chē)用鎂8kg的水平，達(dá)到了目前的國(guó)際先進(jìn)水平。在鎂合金工藝方面，鎂合金汽車(chē)輪轂成型技術(shù)無(wú)疑是一大亮點(diǎn)。

在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，在與東風(fēng)汽車(chē)股份有限公司合作中，上海交大正在針對(duì)進(jìn)行有關(guān)汽車(chē)用減震臺(tái)和副車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，旨在早日實(shí)現(xiàn)鎂合金在減震塔和副車(chē)架兩類大型復(fù)雜薄壁部件的成型技術(shù)與應(yīng)用上的突破。

目前，汽車(chē)工業(yè)平均用鎂量在10 公斤以內(nèi)。從2000年開(kāi)始，各國(guó)政府和研發(fā)機(jī)構(gòu)投入大量的資源進(jìn)行鎂合金的研發(fā)和產(chǎn)品的推廣，特別是我國(guó)作為鎂合金資源的大國(guó)，一直希望將鎂合金在汽車(chē)工業(yè)中的用量進(jìn)一步提高。但是，車(chē)用鎂合金的用量并沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期的大幅增長(zhǎng)，主要的鎂合金牌號(hào)還是以AZ91D和AM50為主，主要的鎂合金產(chǎn)品以方向盤(pán)骨架、儀表盤(pán)骨架、座椅骨架等內(nèi)飾部件。限制鎂合金大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)主要原因還是由鎂合金特性決定的，鎂合金的耐腐蝕性能差，特別是電偶腐蝕是困擾鎂合金在非內(nèi)飾承載部件系統(tǒng)中應(yīng)用的最大阻力。

汽車(chē)輕量化和部件集成化的發(fā)展趨勢(shì)，能夠發(fā)揮鎂合金材料流動(dòng)性好、易成形大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)，將促使鎂合金的新的大規(guī)模應(yīng)用，例如：車(chē)門(mén)內(nèi)板和行李箱后蓋內(nèi)板，采用壓鑄鎂合金可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)輕量化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果。目前，我國(guó)具有最多的鎂合金礦產(chǎn)和冶煉資源，也具有最大噸位壓鑄裝備的下游生產(chǎn)企業(yè)，在該領(lǐng)域我國(guó)已經(jīng)形成了全球最為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，能夠?qū)崿F(xiàn)從原鎂到高端鎂合金壓鑄件的全流程生產(chǎn)和制造。

鎂合金零部件在新能源汽車(chē)中的應(yīng)用

20世紀(jì)初，德國(guó)率先將鎂合金應(yīng)用于汽車(chē)制造之中，直至二十世紀(jì)中葉，大眾公司在汽車(chē)結(jié)構(gòu)零件的研發(fā)之中已應(yīng)用了大量的鎂合金材料。隨后，歐美等國(guó)家均紛紛投入到鎂合金零部件的開(kāi)發(fā)研究之中。目前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車(chē)用鎂量方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界其他各國(guó)。在亞洲范圍之內(nèi)，日本在鎂合金零部件的開(kāi)發(fā)研究之中居于領(lǐng)先地位，雖遠(yuǎn)不及歐美等國(guó)家，不過(guò)伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，日企對(duì)于鎂合金材料的應(yīng)用日益廣泛。譬如，豐田便研發(fā)了鎂合金轉(zhuǎn)向盤(pán)、鎂合金骨架座椅等。相較而言，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)對(duì)于鎂合金的應(yīng)用相對(duì)較晚，現(xiàn)如今尚處于開(kāi)發(fā)階段，上汽、一汽、二汽等企業(yè)均開(kāi)始廣泛投入到鎂合金汽車(chē)零部件的研究開(kāi)發(fā)之中，也取得了一定的成果。直至今日，鎂合金在新能源汽車(chē)之中開(kāi)發(fā)研究主要集中于動(dòng)力系統(tǒng)零件。考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)零部件在運(yùn)行期間的溫度，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家致力于對(duì)高強(qiáng)度鎂合金材料展開(kāi)了研究開(kāi)發(fā)。目前，諸如耐蝕鎂合金、變形鎂合金、阻燃鎂合金等新型鎂合金材料相繼研發(fā)成功，在新能源汽車(chē)之中得以廣泛的應(yīng)用。

鎂合金轉(zhuǎn)向管柱支架

現(xiàn)在在一款新能源車(chē)型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，引用了以鎂合金為材料設(shè)計(jì)成型的轉(zhuǎn)向支架和導(dǎo)向筒。由于鎂合金的剛度極大，不會(huì)在安裝后隨車(chē)身支架的變形而產(chǎn)生變形，全面保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在整車(chē)碰撞過(guò)程中轉(zhuǎn)向管柱可以按照設(shè)計(jì)的行程和吸能曲線完成整個(gè)動(dòng)態(tài)潰縮過(guò)程，提供整車(chē)碰撞的安全性，并且大大提高了這個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度和頻率，而且做到了輕量化設(shè)計(jì)，其質(zhì)量較之常規(guī)車(chē)型原件減輕了5%以上。

鎂合金儀表板骨架

常規(guī)車(chē)型的儀表板骨架更多是采用鋼件焊接制成，為了滿足汽車(chē)輕量化這一要求，需要在保證原本功能的基礎(chǔ)上，確保裝配面與孔的部位不改變，所以，將儀表板骨架零部件替換為鎂合金。鎂合金儀表板骨架制作時(shí)主要應(yīng)用擠壓、彎曲這兩種工藝，所有鎂合金件之間以氫弧焊進(jìn)行連接。因?yàn)椋V合金與鋼這兩種材料接觸之后會(huì)被腐蝕，所以儀表板骨架和車(chē)身、儀表板等零部件進(jìn)行連接，建議采用鋼質(zhì)滲鋁螺栓作為連接件。經(jīng)過(guò)實(shí)踐得知，輕量化鎂合金儀表板骨架的質(zhì)量是1.957kg，相比常規(guī)車(chē)型所采用的原鋼件質(zhì)量減輕了62.9%。

鎂合金副駕駛座椅骨架

常規(guī)車(chē)型的駕駛座椅骨架主要為鋼件，其中包括靠背骨架、座墊骨架和滑軌。因?yàn)?，常?guī)車(chē)型的改制存在一定的限制，按照轎車(chē)座椅設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，為了保證汽車(chē)性能，將副駕駛座位的椅骨架替換為鎂合金。制作工藝主要應(yīng)用擠壓、彎曲和沖壓，鎂合金件的焊接技術(shù)為氫弧焊，使用結(jié)構(gòu)膠連接所有材料零部件。經(jīng)過(guò)實(shí)踐之后，鎂合金副駕駛座椅骨架的質(zhì)量顯示為12.66kg，和鋼結(jié)構(gòu)件對(duì)比質(zhì)量減輕了8.3%。

鎂合金前、后副車(chē)架

為保證鎂合金前、后副車(chē)架技術(shù)參數(shù)能夠滿足規(guī)定要求，需要完善原本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)楔形加強(qiáng)筋、局部位置設(shè)置縱向加強(qiáng)梁以及局部增厚這三種要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)最終設(shè)計(jì)成果展開(kāi)驗(yàn)證、分析，可以得出設(shè)計(jì)而成的鎂合金前、后副車(chē)架技術(shù)參數(shù)與規(guī)定相符。這一部分所應(yīng)用的工藝主要有擠壓、彎曲和整形，焊接制造則是以分段制造、環(huán)形焊與角焊為主，結(jié)束焊接操作之后壓入支承套橡膠內(nèi)襯，使用螺栓連接轎車(chē)，同時(shí)設(shè)置復(fù)合材料墊圈，達(dá)到良好的聯(lián)接效果。經(jīng)過(guò)輕量化設(shè)計(jì)之后的鎂合金前、后副車(chē)架，其質(zhì)量與鋼件相比分別減輕了50.5%、62.3%。

鎂合金輪輞

按照鎂合金制造的有關(guān)規(guī)定，輪輞小輻條根部位置必須要進(jìn)行挖深處理，鎂合金車(chē)輪必須要滿足性能要求，彎曲疲勞、徑向疲勞的最大應(yīng)力相比鎂合金材料的疲勞強(qiáng)度必須小于110MPa，使用期限超過(guò)107次。經(jīng)過(guò)實(shí)踐可知，輕量化設(shè)計(jì)之后的鎂合金輪輞質(zhì)量降低為7.9kg，相比鋁合金材料的輪惘減輕了37%。

3D打印

3D打印技術(shù)是諸多新技術(shù)的一種，是以新車(chē)模型、工具的實(shí)際運(yùn)用為前提研發(fā)的先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)掃描鏡、激光束等部件制作鎂合金零部件，有效提升了零部件制作的速度。如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)普及，節(jié)省研發(fā)成本的同時(shí)很好的提升了研發(fā)效率，可以滿足要求多、批量小的客戶。

用于制造汽車(chē)零部件的鎂合金種類較多，包括Mg-Mn合金、Mg-Zn合金和Mg-Al合金。其中，Mg-Al合金用量最大，因?yàn)樘砑覣l元素能提高鎂合金的強(qiáng)度及鑄造性能，而且成本較低。在Mg-Al合金加入少量Mn元素可降低雜質(zhì)Fe的含量比。基于Al、Mn元素設(shè)計(jì)的鎂合金牌號(hào)有AZ系列的AZ91D和AM系列的AM60等。

汽車(chē)行業(yè)作為能源消耗的重點(diǎn)行業(yè)，必須提前實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)目標(biāo)：一是 提早布局，搶先進(jìn)入新能源汽車(chē)時(shí)代；二是推動(dòng)汽車(chē)輕量化，提高能源利用效率，降低尾氣排放量。對(duì)汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)，著力發(fā)展鎂基氫能動(dòng)力汽車(chē)以及鎂合金材質(zhì)的新能源汽車(chē)正是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)的最優(yōu)選擇。

鎂合金現(xiàn)一般用于座椅骨架、儀表盤(pán)、轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱、輪圈、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、變速器殼、離合器殼等零件，其中，轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱、輪圈是應(yīng)用鎂合金較多的零件。現(xiàn)已采用鎂合金鑄件的汽車(chē)公司有美國(guó)的福特、通用、克萊斯勒，德國(guó)的大眾，日本的豐田等20余家。國(guó)際上已把單車(chē)鎂合金用量作為汽車(chē)先進(jìn)性的標(biāo)志之一。歐洲單車(chē)鎂合金用量已達(dá)9～20kg，正在使用和研發(fā)的鎂合金汽車(chē)零部件已超過(guò)60多種，北美正在使用和研發(fā)的鎂合金汽車(chē)零部件多達(dá)100多種。

國(guó)內(nèi)外汽車(chē)零部件常用鎂合金主要有AZ（Mg-Al-Zn）系、AM（Mg-Al-Mn）系、AS（Mg-Al-Si）系和AE（Mg-Al-RE）系四大系列，廣泛應(yīng)用的仍然為鑄造鎂合金，目前已開(kāi)發(fā)應(yīng)用鎂合金汽車(chē)零部件。

鎂合金主要有鑄造與變形兩種類型。汽車(chē)上應(yīng)用的鎂合金主要是壓鑄件，應(yīng)用于車(chē)身和底盤(pán)零件，如儀表盤(pán)骨架與橫梁、座椅骨架、轉(zhuǎn)向盤(pán)、進(jìn)氣歧管以及各種支架、罩蓋等。

（作者單位：中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所）