我國(guó)新能源汽車(chē)輕量化之鎂合金材料零部件的應(yīng)用
發(fā)布日期:2023-08-01 瀏覽次數(shù):835
“我國(guó)鎂合金產(chǎn)業(yè)在十四五”以來(lái)積極實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新戰(zhàn)略,積極開(kāi)展“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合,并通過(guò)依靠科技與技術(shù)的開(kāi)拓創(chuàng)新從而提升鎂合金材料質(zhì)量的均一性,顯著提升了中高端材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。在新的時(shí)代背景下,我國(guó)積極改變成本高、耗能高、污染大的傳統(tǒng)模式,向?qū)嵒?、?jié)能、高產(chǎn)出、環(huán)保的發(fā)展模式轉(zhuǎn)型,短流程、低成本、低耗能的新工藝和新方法不斷涌現(xiàn)。
今年,我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)飛速發(fā)展,鎂合金作為零部件與其他合金材料相比,在開(kāi)發(fā)中有密度小、減震性強(qiáng)、剛性好等優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用主要集中在轉(zhuǎn)向盤(pán)、前端結(jié)構(gòu)件、儀表盤(pán)支架、前后座椅背骨架、轉(zhuǎn)向柱支架、變速器殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等方面,其減重效果優(yōu)異。
鎂合金材料輕量化使得國(guó)內(nèi)許多車(chē)企應(yīng)用鎂合金進(jìn)行汽車(chē)制造的意愿大大上升,如蔚來(lái)ES8的儀表盤(pán)支架及前端模塊框架皆由鎂合金所制,相比于傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)減重50%以上,單車(chē)用鎂量突破7kg;2020年特斯拉Model Y座椅骨架(靠背+座框)全部使用鎂合金。
一、汽車(chē)不同零部件使用鎂合金后減重效果
綜上所述,根據(jù)上述汽車(chē)不同部位零部件通過(guò)鎂合金進(jìn)行輕量化后減重效果及其這些部件的重量,可以預(yù)測(cè)到2025年我國(guó)單車(chē)用鎂量有望提高至10kg,并且假設(shè)2025年汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到3000萬(wàn)輛,汽車(chē)領(lǐng)域鎂合金需求將達(dá)到37.6萬(wàn)噸,相比2020年CAGR為23%。
我國(guó)汽車(chē)行業(yè)鎂合金需求量預(yù)測(cè)
數(shù)據(jù)來(lái)源:觀研報(bào)告網(wǎng)《 中國(guó)鎂合金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與投資趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告(2022-2029年)》
二、航空航天領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊
在航空航天領(lǐng)域,鎂合金應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船、衛(wèi)星上的重要構(gòu)件,綜合減重效果比鋁合金高出25%~35%,提高機(jī)動(dòng)性能,并且經(jīng)濟(jì)效益較大。根據(jù)《鎂合金在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用》研究表明,航空航天設(shè)備每減少1磅重量所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益,商用飛機(jī)為300美元,戰(zhàn)斗機(jī)為3000美元,航天器則高達(dá)3萬(wàn)美元。由此可見(jiàn),鎂合金行業(yè)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
三、總結(jié)與展望
鎂合金作為一種工程材料,在汽車(chē)工業(yè)中已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。綜述的主要目的是通過(guò)實(shí)例來(lái)展示鎂合金在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用,以增加主機(jī)廠對(duì)開(kāi)發(fā)新零部件的信心。同時(shí),鎂合金的應(yīng)用仍然遵循在適當(dāng)?shù)牡胤绞褂眠m當(dāng)?shù)牟牧系脑瓌t,充分發(fā)揮其密度輕、流動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn),盡量避免強(qiáng)度低、易腐蝕等缺點(diǎn)。根據(jù)這些綜述,可以得出以下核心結(jié)論:
1、汽車(chē)應(yīng)用中主流的鎂合金是AM50/60和AZ91D系列,在成型工藝上最常見(jiàn)的是壓鑄工藝。
2、為了避免鎂合金本身承載能力不高的缺點(diǎn),在梁系結(jié)構(gòu)件中不常使用鎂合金,但在汽車(chē)拆解的總成件中通常以骨架或支架的形式使用。
3、鎂合金適用于不容易受環(huán)境電偶腐蝕影響的地方,例如塑料包裹的方向盤(pán)骨架、儀表盤(pán)內(nèi)的CCB以及用泡沫和皮革包裹的座椅骨架等。
4、在原材料成本居高不下的情況下,通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)試圖降低成本。
通過(guò)這些研究和應(yīng)用案例,我們可以看到鎂合金在汽車(chē)工業(yè)中的潛力和前景,同時(shí)也意識(shí)到使用鎂合金要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行合理選擇。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化,鎂合金有望在汽車(chē)行業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。
令人鼓舞的是,鎂合金作為一種有前途的材料正在引起許多跨國(guó)和跨學(xué)科的合作研究,特別是在增材制造和儲(chǔ)氫技術(shù)領(lǐng)域。大量的研究正積極推動(dòng)著鎂合金作為高品質(zhì)輕質(zhì)材料的發(fā)展,其中包括不完善的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、連接和組裝過(guò)程、熱加工溫度范圍的限制、塑性流動(dòng)的不均勻性、虛擬軟件開(kāi)發(fā)、成本居高不下以及用于儲(chǔ)氫的材料等方面的挑戰(zhàn)。這些研究的進(jìn)展將為鎂合金的應(yīng)用提供更多的解決方案,推動(dòng)其在汽車(chē)行業(yè)以及其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
工藝和成本問(wèn)題、技術(shù)創(chuàng)新能力不足以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)矛盾等因素限制了鎂合金在汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。然而,這一局面正充分證明了鎂合金應(yīng)用的前景。為了使鎂合金成為一種具備額外環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的替代材料,必須將汽車(chē)部件的生產(chǎn)更貼近消費(fèi)者需求。此外,在政策的支持下,更多地嘗試采用綠色電力電解鎂技術(shù)是一種可循環(huán)、生態(tài)的方式。這些挑戰(zhàn)是全球性的,需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間大力合作。在不久的將來(lái),隨著新的鎂合金結(jié)構(gòu)和技術(shù)的突破,我們將更好地滿足汽車(chē)輕量化需求不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
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