镁合金的性能及其在汽车上的应用

摘 要：镁合金具有比强度高、比弹性模量大、散热好、消震性好、耐蚀性好的优点，因此镁合金广泛用于汽车部件上。

关键词：镁合金；汽车

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。

1 镁合金的性能

自然界镁的赋存十分丰富，是地壳中仅次于铝、铁，是第三个丰度最高的结构金属。全球主要从菱镁矿、白云石、盐湖卤水和海水中提取金属镁。中国的菱镁矿资源总量为53亿吨，白云石已探明储量40亿吨以上。中国镁资源的现有储量居世界首位。

镁是一种银白色的轻金属，比重还不到铝的2/3，是铁的1/4，是在实用金属中是最轻的金属。

镁合金比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。

镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。

2 镁合金在汽车上的应用

1）手动变速箱，4轮驱动分动箱

手动变速箱称手动变速器又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。相比，镁箱体可以减重25%左右。镁合金手动变速箱的生产己相对成熟，特别是在大众/奥迪公司，近年来本田公司也在应用。

分动箱，就是将发动机的动力进行分配的装置，可以将动力输出到后轴，或者同时输出到前/后轴。特点是：带有分动箱的汽车，都是动力先由传动轴传递到分动箱，在由分动箱来分别传递到前轴和后轴，并且可以在后驱和四驱之間切换，多使用在硬派越野车上。镁分动箱的生产在北美有近20年的历史，目前北美分动箱有40%采用镁合金制造。

2）引擎系统

有人把引擎称为发动机，其实，发动机是一整套动力输出设备，包括变速齿轮、引擎和传动轴等等，可见引擎只是整个发动机的一个部分，但却是整个发动机的核心部分。

现如今，发动机材料的趋势，是满足强度、耐热性和寿命要求的前提下，减小质量。从全铁->铝合金->部分发动机的进气歧管和油底壳采用工程塑料，减小了车重。

发动机及传动系统的壳体一般用耐蚀性较好的AZ91D合金生产。镁合金的发动机气缸罩盖可以减轻质量、消除机油泄漏、保证尺寸的稳定性。

3）座椅零件、仪表盘、踏板托架和转向盘/柱

镁合金压铸的座椅可以实现零件的一体化、提高刚度、降低振动、提高安全性和舒适性；镁合金仪表盘质量更轻，防震性能更好；镁合金的踏板托架比铝制的和钢制的更轻；镁合金的转向盘/柱，使质量更轻，而且使气囊系统、防盗系统以及方向控制和车速控制开关的结合更加有效。

4）轮毂

由于镁合金的比强度高，消震性好，所以用镁合金制成的轮毂比钢制和铝制的轮毂更轻，但抗震能力却大为提高。

3 结束语

随着对汽车油耗和环保越来越高的限制，镁合金在汽车上的应用必然会快速增加。

参考文献

[1] 吕宜振，王渠东等.镁合金在汽车上的应用现状[J].材料.工艺.设备.1999（8）：28-31

[2] 刘倩，单忠德. 镁合金在汽车工业中的应用现状与发展趋势[J].铸造技术.压铸.2007，28（12）：1668-1671

[3] 张春香，陈培磊等. 镁合金在汽车工业中的应用及其研究进展[J]. 铸造技术.2008，29（4）：531-535

[4]何龙军.汽车典型零部件的轻量化设计[D].福建：福州大学，2014

作者简介

赵生莲，攀枝花学院讲师。