我國新能源汽車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):789
“我國鎂合金產(chǎn)業(yè)在十四五”以來積極實現(xiàn)自主創(chuàng)新戰(zhàn)略,積極開展“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合,并通過依靠科技與技術(shù)的開拓創(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。在新的時代背景下,我國積極改變成本高、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,我國新能源汽車行業(yè)飛速發(fā)展,鎂合金作為零部件與其他合金材料相比,在開發(fā)中有密度小、減震性強(qiáng)、剛性好等優(yōu)點,在汽車領(lǐng)域應(yīng)用主要集中在轉(zhuǎn)向盤、前端結(jié)構(gòu)件、儀表盤支架、前后座椅背骨架、轉(zhuǎn)向柱支架、變速器殼體、發(fā)動機(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內(nèi)許多車企應(yīng)用鎂合金進(jìn)行汽車制造的意愿大大上升,如蔚來ES8的儀表盤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)上述汽車不同部位零部件通過鎂合金進(jìn)行輕量化后減重效果及其這些部件的重量,可以預(yù)測到2025年我國單車用鎂量有望提高至10kg,并且假設(shè)2025年汽車銷量達(dá)到3000萬輛,汽車領(lǐng)域鎂合金需求將達(dá)到37.6萬噸,相比2020年CAGR為23%。
我國汽車行業(yè)鎂合金需求量預(yù)測
數(shù)據(jù)來源:觀研報告網(wǎng)《 中國鎂合金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與投資趨勢預(yù)測報告(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)3萬美元。由此可見,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實例來展示鎂合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用,以增加主機(jī)廠對開發(fā)新零部件的信心。同時,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、流動性好等優(yōu)點,盡量避免強(qiáng)度低、易腐蝕等缺點。根據(jù)這些綜述,可以得出以下核心結(jié)論:
1、汽車應(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,在梁系結(jié)構(gòu)件中不常使用鎂合金,但在汽車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骨架、儀表盤內(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,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化來試圖降低成本。
通過這些研究和應(yīng)用案例,我們可以看到鎂合金在汽車工業(yè)中的潛力和前景,同時也意識到使用鎂合金要根據(jù)具體應(yīng)用場景和需求進(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和跨學(xué)科的合作研究,特別是在增材制造和儲氫技術(shù)領(lǐng)域。大量的研究正積極推動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)庫系統(tǒng)、連接和組裝過程、熱加工溫度范圍的限制、塑性流動的不均勻性、虛擬軟件開發(fā)、成本居高不下以及用于儲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,推動其在汽車行業(yè)以及其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
工藝和成本問題、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,必須將汽車部件的生產(chǎn)更貼近消費者需求。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,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輕量化需求不斷增長的趨勢。
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