汽車用鎂迎來新機遇

劉冬博|文

鎂是發展中的第三金屬，是21世紀的綠色工程材料；鎂的密度是鋁的三分之二,鋼的四分之一。鎂合金作為一種輕量級材料正越來越多的應用在汽車等交通運輸工具的生產制造業上。隨著節能減排不斷升級，汽車輕量化已成為熱點，金屬鎂在汽車領域的應用迎來了新的機遇。

汽車減排需求加速

汽車所用燃料60%消耗于汽車自重。汽車質量每降低100公斤，每百公里油耗可減少0．7升，二氧化碳排放減少5～10克/公里，汽車自重每降低10%，燃油效率提高6%～8%。因此，汽車輕量化成為汽車節能減排最主要的途徑。

工業和信息化部2012年發布的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012～2020年)》中計劃：到2015年，我國純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛，累計產銷量超過500萬輛。到2015年，我國當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至6．9升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至5．9升/百公里以下。到2020年，當年生產的乘用車平均燃料消耗量降至5．0升/百公里，節能型乘用車燃料消耗量降至4．5升/百公里以下；商用車新車燃料消耗量將接近國際先進水平。

國際方面，美國政府2010年4月公布汽車燃油經濟性（CAFE）新標準，規定在美國銷售的2016款輕型車（包括轎車、SUV、皮卡及小型廂式車）平均燃油經濟性由2011年款車型的27．3英里/加侖（約合每百公里8．6升），提升為35．5英里/加侖（約合每百公里6．6升），燃油經濟性增幅約為30%。平均每公里排放172克二氧化碳。

歐盟汽車規定，截至2015年，平均每公里排放130克二氧化碳，2020年，平均排放達到每公里95克。歐盟計劃每公里多排放一克二氧化碳罰款95歐元。如果到2020年還是今天的排放水平每公里140克，那么每輛車將受到4300歐元的罰款。

2013年中國汽車產銷量雙超2000萬輛，產銷量世界第一，但是據估算，目前中國汽車鎂合金用量平均不到1公斤，遠低于歐美國家水平，具有很大的發展潛力。世界各大汽車公司也已經將采用鎂合金零件作為重要的發展方向。

鎂合金具備性能優勢

汽車對于輕量化的需求迫在眉睫，鎂作為輕量綠色材料是汽車應用的理想材料。鎂合金制造汽車零部件具備很多優點：可減輕汽車質量，增加汽車裝載能力，改善剎車、加速性能好；高塑性鎂合金可提高汽車抗震動及耐碰撞能力，提高安全性；鎂的導熱性、電磁屏蔽性也好；鎂合金壓鑄件一次成形優勢可提高生產率和零部件集成度；鎂合金對振動阻尼能力強，可延長使用壽命；鎂合金回收率高，有利于環保和節約能源等。

與主要競爭替代材料鋁相比，鎂具備較大性能優勢。如鎂合金比鋁合金密度小三分之一，材料使用可明顯減少；鎂合金強度比鋁合金高50MPa；鎂合金減振性能強，超過鋁合金十倍以上，抗沖擊性明顯優于鋁合金；鎂比鋁更容易加工，加工效率和壓鑄效率更高等。

當前鎂價利于應用推進

目前汽車用鎂較少的一個主要原因是汽車行業對成本比較敏感，材料價格的大幅波動直接影響對鎂合金汽車零部件的使用。2007年8月之前，國內鎂價一直低于鋁價，一些下游企業采用鎂件代替部分鋁件。2008年，鎂價大起大落，影響和制約了下游加工企業對鎂的使用，不少企業改回用鋁。

不過2009年以來，鎂的價格一直在低位徘徊，價格已連續5年在15000～19000元/噸之間窄幅震蕩，回歸到合理價格區間?？梢哉f，鎂是金融危機后價格波動最小的金屬之一?？紤]到目前全球的經濟形勢以及目前國內依然存在的產能過剩的情況，預計鎂價難以再出現暴漲的情況。

當前鎂合金主要替代品是鋁合金，鋁鎂價格比一直以來是一個衡量鎂性價比的重要參數。業內普遍認為，鋁鎂價格比率低于1．3時，鎂性價比顯現。中國2010～2013年間，這一比率一直在0．9～1．2之間窄幅震蕩，有利于鎂的推廣和發展。

在國際市場上，中國是全球最大的鎂生產國和出口國，鎂產量占世界的85%以上，特別是日本、歐洲的鎂及鎂合金幾乎全部來自中國。近年來，由于中國對鎂及鎂合金出口征收10%的出口關稅，導致國際市場鎂鋁比價處于相對較高的水平，一定程度上影響了鎂合金的擴大應用。2013年我國取消了出口關稅，使國際市場的鎂價格下跌10%以上，國際市場鎂鋁價格比也有望降到1．3以下。

鎂合金輪轂

鎂金屬汽車變速箱

鎂零部件研發取得進展

我國采用鑄造技術加工鎂合金已有30多年的歷史，但在汽車工業上應用起步較晚，目前約有20家企業從事鎂合金壓鑄件的生產和研究。近年來，在各汽車企業共同努力下，我國已開發出了上百個汽車鎂合金零部件，其中大部分已實現規?；a，若將其相加，總量可達100公斤。

中國第一汽車集團公司開發了抗蠕變鎂合金，用于制造高溫負載條件下汽車動力系統部件，還成功開發出氣缸蓋罩蓋、腳踏板、方向盤、增壓器殼體、傳動箱罩蓋等鎂合金壓鑄件，并已應用于汽車生產。

東風汽車集團股份有限公司研究的鎂合金零部件包括汽車踏板、變速箱上蓋、制動閥殼體、進氣管、轉向支架、發動機汽室罩蓋等系列產品。

重慶博奧鎂鋁金屬有限公司與長安汽車公司聯合國家鎂合金工程中心，共同對長安CVⅡ車型進行了零部件的開發綜合應用，共開發12個零件，單車用鎂合金重量約20多公斤。

上海交通大學自主開發的JDM1鎂合金，成功制備了質量良好V6鎂合金發動機缸體、Mg-RE復合材料缸套、開發了高稀土含量的JDM3合金，滿足活塞性能要求，采用低壓鑄造成功試制出質量良好的鎂合金發動機支架鑄件，采用JDM1鎂合金成功的小批量試制出了合格的鎂合金輪轂。

中科院長春應用化學研究所與中國一汽集團鑄造公司合作開發的稀土鎂合金座椅骨架，并研制高速列車用稀土鎂合金通風窗、電動車用稀土鎂合金輪轂，用稀土鎂合金研制了紅旗轎車發動機汽缸罩蓋、460馬力柴油發動機汽缸罩蓋等。

江蘇榮鎂輪轂有限公司自主研發的“超塑性整體模鍛鎂合金汽車輪轂成型工藝技術”獲得國際鎂協2013年度最佳工藝獎，突破了“工藝技術參數”和“模具設計與設備裝置設計”等關鍵難題，使用AZ80等一系列成熟鎂合金，已正式工業化批量生產出普通乘用車（家庭轎車）通用系列——16寸、17寸、18寸規格的全鎂合金輪轂。經各方初步試用：單只輪轂比同規格鋁合金輪轂減重比率達40%以上，四只車輪全部使用鎂合金輪轂經長城汽車公司試用，試用車型油耗比鋁合金輪轂節油14%。當前，該公司已初步具備批量生產能力。

另外，如深圳力勁集團、威海萬豐鎂業等企業已開始接受國外汽車零部件訂單。中國汽車工業特別是汽車零部件產業逐步融入全球采購體系，利用國內鎂資源優勢所形成的價格優勢，有望成為世界有影響力的鎂合金零部件生產基地。歐洲汽車生產商正逐漸把亞洲尤其是中國作為采購便宜汽車零部件的重要地區。

汽車用鎂將快速發展

我國鎂行業正在取得積極進展，產能、產量、消費量趨于合理化發展，鎂工業在節能減排、循環經濟方面都取得了長足進步，金屬鎂的競爭力在不斷增強。隨著時代發展，汽車行業對輕量化的需求與日俱增，鎂合金壓鑄件在汽車上的應用已經顯示出長期增長態勢。鎂在每輛汽車上的應用潛力為80～100公斤。未來幾年我國汽車年產量預計將保持在2000萬輛以上，以此估算，單車用鎂量如能超過10公斤，我國汽車用鎂消費量將超過20萬噸。鎂合金在汽車領域應用潛力巨大，鎂作為綠色金屬發展將迎來新的發展機遇期。