汽车用镁迎来新机遇

刘冬博|文

镁是发展中的第三金属，是21世纪的绿色工程材料；镁的密度是铝的三分之二,钢的四分之一。镁合金作为一种轻量级材料正越来越多的应用在汽车等交通运输工具的生产制造业上。随着节能减排不断升级，汽车轻量化已成为热点，金属镁在汽车领域的应用迎来了新的机遇。

汽车减排需求加速

汽车所用燃料60%消耗于汽车自重。汽车质量每降低100公斤，每百公里油耗可减少0．7升，二氧化碳排放减少5～10克/公里，汽车自重每降低10%，燃油效率提高6%～8%。因此，汽车轻量化成为汽车节能减排最主要的途径。

工业和信息化部2012年发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012～2020年)》中计划：到2015年，我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆，累计产销量超过500万辆。到2015年，我国当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6．9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5．9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5．0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4．5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量将接近国际先进水平。

国际方面，美国政府2010年4月公布汽车燃油经济性（CAFE）新标准，规定在美国销售的2016款轻型车（包括轿车、SUV、皮卡及小型厢式车）平均燃油经济性由2011年款车型的27．3英里/加仑（约合每百公里8．6升），提升为35．5英里/加仑（约合每百公里6．6升），燃油经济性增幅约为30%。平均每公里排放172克二氧化碳。

欧盟汽车规定，截至2015年，平均每公里排放130克二氧化碳，2020年，平均排放达到每公里95克。欧盟计划每公里多排放一克二氧化碳罚款95欧元。如果到2020年还是今天的排放水平每公里140克，那么每辆车将受到4300欧元的罚款。

2013年中国汽车产销量双超2000万辆，产销量世界第一，但是据估算，目前中国汽车镁合金用量平均不到1公斤，远低于欧美国家水平，具有很大的发展潜力。世界各大汽车公司也已经将采用镁合金零件作为重要的发展方向。

镁合金具备性能优势

汽车对于轻量化的需求迫在眉睫，镁作为轻量绿色材料是汽车应用的理想材料。镁合金制造汽车零部件具备很多优点：可减轻汽车质量，增加汽车装载能力，改善刹车、加速性能好；高塑性镁合金可提高汽车抗震动及耐碰撞能力，提高安全性；镁的导热性、电磁屏蔽性也好；镁合金压铸件一次成形优势可提高生产率和零部件集成度；镁合金对振动阻尼能力强，可延长使用寿命；镁合金回收率高，有利于环保和节约能源等。

与主要竞争替代材料铝相比，镁具备较大性能优势。如镁合金比铝合金密度小三分之一，材料使用可明显减少；镁合金强度比铝合金高50MPa；镁合金减振性能强，超过铝合金十倍以上，抗冲击性明显优于铝合金；镁比铝更容易加工，加工效率和压铸效率更高等。

当前镁价利于应用推进

目前汽车用镁较少的一个主要原因是汽车行业对成本比较敏感，材料价格的大幅波动直接影响对镁合金汽车零部件的使用。2007年8月之前，国内镁价一直低于铝价，一些下游企业采用镁件代替部分铝件。2008年，镁价大起大落，影响和制约了下游加工企业对镁的使用，不少企业改回用铝。

不过2009年以来，镁的价格一直在低位徘徊，价格已连续5年在15000～19000元/吨之间窄幅震荡，回归到合理价格区间。可以说，镁是金融危机后价格波动最小的金属之一。考虑到目前全球的经济形势以及目前国内依然存在的产能过剩的情况，预计镁价难以再出现暴涨的情况。

当前镁合金主要替代品是铝合金，铝镁价格比一直以来是一个衡量镁性价比的重要参数。业内普遍认为，铝镁价格比率低于1．3时，镁性价比显现。中国2010～2013年间，这一比率一直在0．9～1．2之间窄幅震荡，有利于镁的推广和发展。

在国际市场上，中国是全球最大的镁生产国和出口国，镁产量占世界的85%以上，特别是日本、欧洲的镁及镁合金几乎全部来自中国。近年来，由于中国对镁及镁合金出口征收10%的出口关税，导致国际市场镁铝比价处于相对较高的水平，一定程度上影响了镁合金的扩大应用。2013年我国取消了出口关税，使国际市场的镁价格下跌10%以上，国际市场镁铝价格比也有望降到1．3以下。

镁合金轮毂

镁金属汽车变速箱

镁零部件研发取得进展

我国采用铸造技术加工镁合金已有30多年的历史，但在汽车工业上应用起步较晚，目前约有20家企业从事镁合金压铸件的生产和研究。近年来，在各汽车企业共同努力下，我国已开发出了上百个汽车镁合金零部件，其中大部分已实现规模化生产，若将其相加，总量可达100公斤。

中国第一汽车集团公司开发了抗蠕变镁合金，用于制造高温负载条件下汽车动力系统部件，还成功开发出气缸盖罩盖、脚踏板、方向盘、增压器壳体、传动箱罩盖等镁合金压铸件，并已应用于汽车生产。

东风汽车集团股份有限公司研究的镁合金零部件包括汽车踏板、变速箱上盖、制动阀壳体、进气管、转向支架、发动机汽室罩盖等系列产品。

重庆博奥镁铝金属有限公司与长安汽车公司联合国家镁合金工程中心，共同对长安CVⅡ车型进行了零部件的开发综合应用，共开发12个零件，单车用镁合金重量约20多公斤。

上海交通大学自主开发的JDM1镁合金，成功制备了质量良好V6镁合金发动机缸体、Mg-RE复合材料缸套、开发了高稀土含量的JDM3合金，满足活塞性能要求，采用低压铸造成功试制出质量良好的镁合金发动机支架铸件，采用JDM1镁合金成功的小批量试制出了合格的镁合金轮毂。

中科院长春应用化学研究所与中国一汽集团铸造公司合作开发的稀土镁合金座椅骨架，并研制高速列车用稀土镁合金通风窗、电动车用稀土镁合金轮毂，用稀土镁合金研制了红旗轿车发动机汽缸罩盖、460马力柴油发动机汽缸罩盖等。

江苏荣镁轮毂有限公司自主研发的“超塑性整体模锻镁合金汽车轮毂成型工艺技术”获得国际镁协2013年度最佳工艺奖，突破了“工艺技术参数”和“模具设计与设备装置设计”等关键难题，使用AZ80等一系列成熟镁合金，已正式工业化批量生产出普通乘用车（家庭轿车）通用系列——16寸、17寸、18寸规格的全镁合金轮毂。经各方初步试用：单只轮毂比同规格铝合金轮毂减重比率达40%以上，四只车轮全部使用镁合金轮毂经长城汽车公司试用，试用车型油耗比铝合金轮毂节油14%。当前，该公司已初步具备批量生产能力。

另外，如深圳力劲集团、威海万丰镁业等企业已开始接受国外汽车零部件订单。中国汽车工业特别是汽车零部件产业逐步融入全球采购体系，利用国内镁资源优势所形成的价格优势，有望成为世界有影响力的镁合金零部件生产基地。欧洲汽车生产商正逐渐把亚洲尤其是中国作为采购便宜汽车零部件的重要地区。

汽车用镁将快速发展

我国镁行业正在取得积极进展，产能、产量、消费量趋于合理化发展，镁工业在节能减排、循环经济方面都取得了长足进步，金属镁的竞争力在不断增强。随着时代发展，汽车行业对轻量化的需求与日俱增，镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期增长态势。镁在每辆汽车上的应用潜力为80～100公斤。未来几年我国汽车年产量预计将保持在2000万辆以上，以此估算，单车用镁量如能超过10公斤，我国汽车用镁消费量将超过20万吨。镁合金在汽车领域应用潜力巨大，镁作为绿色金属发展将迎来新的发展机遇期。