【摘要】汽车的轻量化不仅有助于降低车辆的排污量，还能够显 著的提高车辆的驾乘动力学性能，更有利于汽车在行驶过程中的灵动 性增强，有效提升汽车的稳定性和安全性。本文主要基于汽车轻量化 和节能减排的角度，介绍了镁合金在车辆结构构件上的应用情况。
随着我国社会主义现代化建设的不断深入，国民生活发生了翻 天覆地的变化。近年来，我国人均汽车拥有量急剧增长，汽车的私 有化加速方便了人们的出行交通方式，但同时也带来了更为严重的 环境问题。节能减排是现代汽车工业发展过程中不可绕开的一个部 分，而从车辆本身而言，实现节能减排的方式有许多种，轻量化发展 也是其中之一。本文主要基于汽车轻量化和节能减排的角度，介绍 了镁合金在车辆结构构件上的应用情况。
一、汽车轻量化与节能减排
汽车车辆的节能减排是目前社会发展中一个重要的社会和环 境课题。节能减排主要从“节能”和“减排”两个方便进行，所谓“节 能”的关键就是对可再生绿色能源的利用，但新能源汽车技术仍处 于研发之中，在普及过程中还有许多关键性的技术需要实现，还有 许多难以克服的障碍需要扫清。从“减排”方面的实施，则是对清洁 能源的利用以及降低汽车本身的排污。不管从哪一个层面来实现汽 车车辆的“节能减排”，受替代能源储存和使用技术水平的限制，为 了延长行驶里程、提高车辆动态相应能力，新能源汽车开发正面临 着更大的减重压力。
前，世界范围内对于实现汽车车辆的节能减排的途径主要 包含两个方面。其一就是改变汽车内部的驱动能源，尽可能的提升 汽车燃油能量的利用率，达到节能的目的，为了达成这一目的，许多 发达国家，例如德国、日本都致力于研究节能的汽车驱动方式的研 究，并且也取得了一系列的研究成果，例如混合驱动等车型的研发， 但受到到动力高效传输技术、能源存储的技术限制，许多研发结果 并不能够得到普及性的应用。例如电动汽车，其续航时间是有限 的，只能够适用于短途的行驶里程代步，不能够起到内燃式燃料的 行驶续航替代工作，在普及应用上存在较大的局限性。其二则是基 于保障服役性能的车辆轻量化，如：采用高比性能材料替代传统地 比性能材料，在确保车辆动态驾控性能和碰撞安全的前提下，降低 车辆重量，降低车辆的制造、使用和回收的能耗和排放。相关研究 统计证明，车辆重量与其燃油量存在正相关的数量关系，车辆重量 的降低对于降低车辆油耗有着重要的作用。
目前，许多西方发达国家已经着力于对汽车轻量化的批量生产 工作上，许多高端汽车品牌都拥有自身轻量化的核心技术，统计研 究发现，汽车的轻量化不仅有助于降低车辆的排污量，还能够显著 的提高车辆的驾乘动力学性能，更有利于汽车在行驶过程中的灵动 性增强，有效提升汽车的稳定性和安全性。
随着汽车技术发展思路更新和节能环保理念深入人心，汽车 轻量化已成为全球汽车发展的必由之路。目前公认具有市场竞争 优势的汽车轻量化材料主要有：高强度钢、铝合金、镁合金和有机 基纤维复合材料等。国产车在轻量化方面投入也越来越大，推动着 轻量化技术的不断进步。如长安汽车在镁合金研发的基础上，在 2006~2009年期间，除在新车型开发中进行镁合金零部件同步集成 开发外，还对镁合金在汽车前端上的应用就行了系统深入的可行性研究。
二、基于汽车轻量化的镁合金应用
汽车轻量化的理念受到汽车制造商的青睐的根本目的在于，能 够有效的提升汽车品牌的市场竞争力，能够为汽车制造带来更多的 经济效益，并取得用户与企业的双赢局面。因此，许多汽车制造商都 将汽车轻量化的目光集中在车辆构件减重的性价比上：一是替代材 料的价格，二是替代材料所带来的减重对车辆的性能的改变。
实际上，对于车辆轻量化设计的考量，对于原材料的性能考量 只占一部分，更多的是考量材料的可加工性、材料的广泛拥有、易于 获取、价格经济合理等综合成本，最最终才能科学地评价一种轻量 化材料可能带来的轻量化效果和技术经济特征。目前，汽车制造行 业的核心技术优势在于集成技术，材料的工艺程序以及可否进行集 成性设计及制造，成为了材料选择的关键所在，也是其核心竞争所 在。
合金材料在汽车轻量化的发展中取得了较大的关注。例如镁合 金、碳钎维符合材料等、铝合金等材料均被尝试性的应用至汽车结 构构件的减重改造中。但相关研究表明，以上几种材料对于汽车轻 量化所产生的结构性能改变中，从原材料到可供装配的零部件，不 同材料因成形加工特性的差异，工艺成本差异明显；且构件的本体 材料性能因工艺不同也与标准试样性能存在显著差异。例如在重量 的比较上，CFRP（碳纤维复合材料）比铝合金轻，但其抗拉强度、 弹性模量存在一定的波动性，如果碳纤维复合材料中纤维处于平行 状态，其弹性模量、抗拉强度均要强于铝合金、镁合金，而如果纤维 处于垂直状态，各方面性能将会出现显著下降。而镁合金与铝合金 相比，它拥有与碳纤维复合材料质地轻的优势，同时又具有与铝合 金类似的稳定性质，但在各方面属性上不及铝合金的性能。
三、镁合金在车辆结构构件上的应用情况
1.镁合金的主要特征
镁合金的主要特点包含以下几个方面：
质量轻：镁在20℃时的密度只有1．739／cm 3 ，比铝、锌、铁的密 度分别低36％、73％和78％，镁基合金是目前所有应用的工程材料 中质量最轻，也是比强度最高的金属材料。作为轻质合金，镁基合金 广泛地应用在一些对重量特别敏感的手提工具、体育器材、交通工 具中。
抗震：与当前用途最广的轻金属铝合金相比，镁合金不但轻，而 且抵抗振动和降低噪音能力也非常的高。以镁合金AZ91D为例，在 35MPa应力水平下AZ91D的衰减系数为25％，而铝合金A380只有 1％；在100MPa应力水平下AZ9ID的衰减系数上升为53％，而铝合 金A380只达到4％。镁合金是一种非常理想的减振材料。
抗干扰：镁合金还具有很高的屏蔽电磁干扰的性能。此外。镁 合金还是非常易于回收的材料。镁合金的熔化潜热比铝合金还要 低，熔炼消耗的能量低。显然，镁合金的这些特性非常适合于3C(计 算机、通讯器材和消费类电子)产品的需要。镁合金与现代化紧密相 连，被冠以“时代金属”和“2l世纪金属”的称号。
良好的耐蚀性：按照ASTM B117盐雾试验标准，腐蚀速率≤0 ．25mg／em Z／Day；
熔点低：有良好的压铸成型性能，铸件及加工尺寸精度高，可铸 造薄壁件以及比铝、铁更复杂的零件；
良好的阻尼性：100％可回收再利用；对环境无污染，被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”。
2.镁合金在车辆结构构件的应用情况
目前的镁合金制造工艺技术，能够有效的实现利用镁合金制 造集成性能较高的车辆结构构件，一方面，镁合金具有良好的铸造 性，加工条件较为简答，加工工艺简单，且加工有效性较高，不易产 生废品，另一方面，镁合金较高的阻尼系数，能够增添汽车结构的 抗震性，十分符合汽车工业制造对于材料的多项功能的追求目标。 目前，镁合金在车辆结构构件的制造中广泛应用，例如在车辆的传 动系统中，在合器外壳、齿轮箱外壳、离变速箱外壳等零件的铸造 方面就大量的使用了镁合金。在车体结构中，车门内衬、仪表板、车 灯外壳、引擎盖、车身骨架、底盘系统转向架等也大量使用了镁合金 压铸产品。许多国外发达国家对于镁合金的应用程度要远远高于国 内汽车制造业，例如许多汽车高端品牌兰博基尼、保时捷等都采用 了镁合金减重设计，其车辆的相关性能都得到了很好的提升。但由 于国内基于汽车安全性的考量，对于镁合金材料的应用情况较少， 仍旧多用铝合金的形式来对汽车重量进行控制。
3.镁合金在车辆构件应用中存在的问题
镁合金的广泛应用为汽车减重、节能减排带来了新的机遇，但 同时也还存在一些问题有待解决。首先，是镁合金材料的回收问题， 目前对于镁元素的回收技术相对局限，且回收成本极高，大大的超 出了一般性合金的回收价格。其次则是镁元素的易氧化、较活泼的 化学性质，为镁合金的集成化、模块化在汽车零部件使用上带来了 调整，其对制造工艺的要求较高，大大增强了生产工艺的难度。最后 一点，则是对于镁合金的相关性能测试的数据存在一定的欠缺，由 于对镁合金材料的研究不深，在信息时代，对于镁合金相关的基础 数据资料的整合存在较大的欠缺，无法更有效的提升对镁合金性能 的利用程度。
4.镁合金在车辆构件应用的发展趋势
镁合金与铝合金相比，其合金强度存在一定的弱势，因此，为了 进一步的提升镁合金在汽车领域的应用，其未来的发展趋势应该可 以分为高强度镁合金、耐热镁合金、耐蚀镁合金、阻燃镁合金。
提升镁合金的强度，一般可以从改变合金元素（加入稀土元 素、铝元素等）、改变铸造成型工艺（半固态成型技术）、改变合金 纯度等方式。提升镁合金的耐热强度，一般采用天剑钙，稀土等元 素，提升镁合金的耐腐蚀、阻燃性，则可以采用表现处理技术、无溶 剂气体保护法等方式。
