镁合金在汽车领域的应用及发展

1、.：.； 8/81 / 8本科生课程论文论文标题：镁合金在汽车领域的运用及开展镁合金在汽车领域的运用及开展【摘要】：经过资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资料的有很大的需求，特别是镁合金。文章引见镁合金在汽车领域的运用及开展和简述的学习心得。【关键词】：汽车，镁合金，运用，开展【正文】：21世纪，自然资源和环境曾经成为人类可继续开展的首要问题。镁作为一种轻质工程资料，潜力尚未充分发掘出来；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，加速晋级开发镁金属是社会可继续开展的重要措施之一。当前，汽车工业正面临资源，能源和环境等方面的压力和制约，汽车领域的竞

2、争也是越来越猛烈，汽车轻量化以轻质资料逐渐替代钢铁资料用于制造高性能，构造复杂的部件曾经是必然趋势。因此，以镁合金这种轻质，可再循环，铸造才干好的资料成为汽车资料的首选。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%。但是镁的比重只需1.74 g/m3. 镁合金作为构造资料，日益引人注目，这与它具有以下根本特性亲密相关：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分量。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，而在刚性一样条件下

3、，镁的分量仅为钢的1/2。镁主要用来制造各种轻合金。例如，镁跟铝、铜、锡、锰、钛、铍等金属元素构成的多种合金(约含镁质量分数为80%)，密度只需1.74g/cm3左右，但硬度和强度都较大。这些特性阐明了镁在减轻分量方面的宏大潜力。比铝合金有较大的接受冲击载荷才干，有能够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。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、薄壁构造，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构造，到达了减重、减少装配任务、消除能够出现的尺寸误差和减少运转噪音产生的目的。镁合金具有优良的可切削加工性和可抛光性。

4、镁合金是一切常用金属中最容易加工的资料而且不需求磨削和抛光，用切削液就可以到达非常光洁的外表。可再生利用。镁被誉为“21世纪绿色金属构造资料有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造新零件。储量高，且可大规模消费。我国镁资源蕴藏丰富，高档次镁资源储量居世界第一。青海盐湖蕴藏着非常丰富的镁资源，其中氯化镁32亿吨、硫酸镁16亿吨世界上只需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，可获得高质量的氯化镁，具有很高的开发运用价值。加上利于环保的再循环才干，以及高的压铸消费率，都为其适于大规模

5、消费提供了条件。高的模铸消费率，普通来说，其消费率比铝高出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坚持纯镁的特性。变形镁合金大多在热形状下进展塑料成型，以轧制、挤压、锻造、拉拔等工艺方法制成板、棒、管、丝。锻件等半废品。变形镁合金按化学成分可分：Mg-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。获得近乎最终运用外形和尺寸的毛坯。铸造镁合金按照运用特性可分为：普通铸造镁合金，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运用于航空航天工业。由于其耐腐蚀性能差

6、，因此镁铸件需求经过防腐处置才干在大气条件下长期运用。三、镁合金大部分以压铸件方式作为汽车零部件未来汽车的开展趋势概括为“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资料，以减轻整个汽车的分量。可以使汽车实现轻量化的新资料主要是指：用轻质的有色金属资料取代钢、铁、铜等，如铝合金和镁合金。其中铝合金已得到广泛认同和运用，如今奥迪全铝车身、宝马全铝底盘等都消费出来了。而镁合金是近年来正在兴起的新资料，这是由于镁冶炼技术进一步提高，镁的价钱逐渐下降了；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

7、运用，又带来了镁合金的运用，有人估计，全世界对汽车镁合金的需求量每年将递增20%以上。汽车工业能够采用镁压铸件的场所大致可分成两大类：一类是以镁取代原先以其它资料用作压铸件的领域；另一类是直至目前还在采用焊接钢构造或铝板资料的场所。对于前者，最常见的是以镁压铸件交换锌压铸件。虽然这两种资料有同等的铸造特性，但假设全面衡量分量与本钱要素，选用镁显然更加合理。例如，点火安装外壳，变速箱外壳，进气岐管等，都有胜利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，这对于例如要接受宏大机械应力和较高任务温度的引擎缸体，采用镁压铸件也是很理想的。在北美，一些大型奢华轿车和小型运

8、输车都已采用单一镁铸件取代了过去的组合式钢构造来制造仪表盘座。近年来，很多种轿车铸件开场采用镁合金，以顺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构造制动踏板支架相比，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，高温暖抗蠕变性能差，后处置工艺复杂，以及资料和加工本钱高，随着技术和价钱两大瓶颈的突破，置信其运用前景必将

9、更加宽广。已有超越60种零部件已采用或正在开发镁合金运用。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、丰田就已努力于用镁来减轻汽车分量。80年代，本田也在汽缸头盖、轮圈等零件上开发镁的运用。目前，钤木、大发、三菱和日产等也都参与了这一行列。而在韩国，也开场用镁制造方向盘锁定器罩等一些零件。对于汽车来说，减轻分量就意味着减少燃料耗费并减少了不受欢迎的排放物的产生。在北美一些国家甚至经过立法手段来强迫这一目的的实现。在这方面，汽车制造商曾经着手使目前的汽车分量比早期产品减轻40%，能实现这一成就，只需镁合金最能担此重担。在北美，80年代中后期利用镁合金减轻机动车辆分量的主要驱动

10、要素是平安思索和防止罚款。为此，工程师们决议在引擎、车身和其它内部零件上进展镁合金运用的开发，并在消除人们对镁的腐蚀、易燃和本钱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，欧洲和日本开场了他们的用镁方案。丰田公司最先在方向盘轴柱部件上运用了镁压铸件，飞驰那么制定了座架的用镁方案，而Audi那么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开展镁的运用。世界其它地域的主要汽车制造厂也在类似一些运用上亦步亦趋，追逐这一潮流。人们留意到，通用、福特和丰田正在方案调整他们的汽车部件用料。除了继续努力于现有镁压铸件，他们还将推出新的

11、镁压铸产品。在日本，由于镁价比北美要高，以致在获得分量减轻同时，本钱却上升了50%，另外，日本的OEM定单有时依然利用廉价的和高度工程化钢构造来实现分量的减轻。然而，如今日本的OEM定单也在越来越多地要求用镁制造某些零件。可以预期，即使在日本，镁在汽车工业上的运用也会逐渐增多。同样在韩国，由于汽车采用了气袋式构造，其方向盘轴柱也会改用镁件，从而会添加用镁量。我国车用铸镁产业几乎从零开场。近年只需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，差距非常悬殊。汽车，摩托车镁合金铸件的消费运用技术开发，已列为国家“十五科技攻关工程。在2007年的中国

12、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、有利于环境维护、有利于培育新型产业链开展、有利于资源可继续开展，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，才干使中国镁合金加工产业实现跨越式的开展，在业界共赢中引领全球轻金属资料产业开展，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，推进了镁合金用的迅速增长,但目前镁合金的运用潜力远还没有得到充分的发扬。要不断

13、提高镁合金的运用程度,还需求提高镁合金资料在性能及价钱等方面的综合竞争才干。镁化学性质活泼,难以构成自钝化的氧化膜,故镁合金经常需求进展本钱较高的腐蚀防护处置 ；深化进展腐蚀机理的研讨,经过合金化与工艺相结合的方法制备可外表自钝化的镁合金或耐蚀梯度镁合金资料是一个重要的开展方向。在开发新型镁合金的同时,以降低镁合金消费本钱、提高镁合金性能为中心,加强镁合金资料成形技术的研讨,满足机械零件多样化运用性能的要求。假设能制备出良好伸长率镁合金板材,将有能够实现部分镁合金零件的室温冲压成形。此外,加强镁合金废旧资料的回收利用也很值得注重。建立二手镁合金资料市场,实现镁合金废旧品的有效回收利用是降低本钱

14、的有效途径。镁合金的消费、研讨开发单位之间需求加强协作,共同努力,建立和完善镁合金消费技术的数据库,构成完善的镁合金原料、半废品、废品供应的产业链,推进镁合金产业化的开展。五、 学习心得与领会在十周的资料科学概论的学习中，教师向同窗们系统而全面地引见了资料学方面的知识。人类运用资料的历史非常悠久，可以说，资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。资料是物质，但不是一切物质都可以称为资料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，普通都不算是资料。在第一节课上，教师给我们引见了资料的开展史，从遥远的石器时代、青铜器时代、铁器时代、到如今的信息时代，资料的开展可谓是翻天覆地。

15、资料是人类赖以生存和开展的物质根底。20世纪70年代人们把信息、资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，又把新资料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是由于资料与国民经济建立、国防建立和人民生活亲密相关。现今，随着资料科学技术的开展，资料按其化学成分、消费过程，构造及性能的特点分为金属资料、无机非金属资料、有机高分子资料。复合资料是三大资料中恣意两种或两种相互交融。此外，还有新资料。新资料具有普通传统资料所不可比较的优越性能，在信息，生物，航天等领域起着重要作用。各方面资料合成技术和制备技术的开展，大大提高了物质文明，现代人类社会几乎各种行业领

16、域都享用这一开展所带来的累累硕果。资料按运用性能分类，可分为构造资料和功能资料。21世纪，人类生活程度的提高对资料科学技术将提出更高的要求，特别是由于世界人口迅速添加，资源迅速枯竭，生态环境不断变化，对资料消费技术的开发和资源的有效利用等问题提出诸多的要求。环境资料日益遭到注重，比如可降解包装资料，汽车轻量化资料，节能资料，等等都是科学家们研讨的方向。资料是人类社会提高的里程碑，资料的研讨和运用促进了人类社会提高，而人类社会的不断开展刺激了资料的不断创新。教师重点给我们引见了金属资料这一章。金属资料是重要的工程资料，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

17、良好的塑性变形才干。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，珠光体等反响了碳在铁碳合金中的作用。教师运用视频比较深化，详细的向同窗们讲述了钢的热处置的原理和方法，铸铁经过不同程度的石墨化后所得到的组织构造、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，主要引见了铝，铜，镁，钛，及其合金的特点、分类及运用。但是本人对于一些原理部分有一些不懂的地方，比如金属相图部分，没有充分了解铁碳之间马氏体、奥氏体等的转变原理，需求更加深化地学习和了解。经过一学期的学习，我对资料科学的了解比刚进大学时多了许多，曾经初步构成了各种类型资料的框架，认识了资料世界的概貌，对大部分资料的构造性能，化学成分，组织构造、合成加工，以及运用有一定的了解。这让同窗门知道了资料学必要的根本知识，对以后的专业课的学习和研讨有着非常重要的作用。【参考文献】:姚素娟，张英， 褚丙武，梁冬梅