摘要：隨著中國汽車產(chǎn)量的不斷增加和燃油消耗指標的日益嚴格，汽車輕量化技術已成為推動汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。最輕質的鎂合金金屬結構材料，以及新成型技術的不斷創(chuàng)新，已引起汽車行業(yè)的廣泛關注。本文將從國家政策推動、鎂合金資源豐富以及技術應用方面概述其廣闊發(fā)展前景。

輕量化是指在確保車輛安全性和功能性的前提下，有效減輕車輛重量并實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。用于汽車工業(yè)的鎂，是指基于鎂的合金，由于其獨特的減震性能和重量輕，是汽車輕型汽車零部件的有效材料。

油耗指標、國六標準日益嚴厲，汽車輕量化勢在必行

國務院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）》指出，到2020年，當年生產(chǎn)的乘用車平均油耗降至5.0升/100公里。在2015年的目標值（6.9升/100公里）基礎上下降38%。工業(yè)和信息化部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年中國乘用車的平均油耗約為6.24升/100公里，仍遠未達到2020年目標。此外，《中國制造2025》提出，到2025年，中國乘用車的總體消費量將進一步降至4.0升/ 100公里，該指數(shù)甚至遠低于歐盟。然而，單純依靠汽車發(fā)電機、EGR技術（排氣再循環(huán)，內燃機在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導入進氣側使其再度燃燒的技術。）、變速器技術提升、能量傳輸損失降低、熱動能量轉換效率提高等手段達到目標值仍有很大難度。因此，通過汽車材料輕量化，降低汽車行駛過程中所需能量是達到降油耗目的的有效途徑。

根據(jù)原環(huán)境保護部和原國家質檢總局聯(lián)合發(fā)布的《輕型汽油車污染物排放限值與測量方法（中國第六階段）》，根據(jù)正常實施進度，國家第六標準將分為兩個排放限制方案a和b，分別于2020年7月1日和2023年7月1日實施。根據(jù)國家六項排放標準，在排除工作條件和試驗影響的情況下，汽油車輛排放的CO排放量需要減少33％。總烴和非甲烷總烴排放減少33％，氮氧化物排放減少42％。國六排放標準較國五標準排放更加嚴格，汽車輕量化也同樣面臨挑戰(zhàn)。

鎂合金材料的獨特性能

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，汽車整體油耗的約75%與整體重量有關，汽車重量每下降10%，排放下降4%，油耗下降8%，燃油效率可提升6%-8%。與傳統(tǒng)合金材料相比，鎂合金是傳統(tǒng)金屬結構中最輕的。鎂合金的密度小，約占鋼的1/4，鋁合金的2/3，比剛度和比強度優(yōu)于鋼和鋁合金，遠高于工程塑料。此外，鎂合金材料具有良好的阻尼性能，并具有良好的電磁屏蔽、散熱、切割、無毒、可降解、易回收等性能，成為未來發(fā)展?jié)摿O好的金屬材料。

表1 主要輕量化材料性能及應用前景比較

（資料來源：百度百科）

鎂合金未來對鋁合金有一定替代性

從發(fā)展路徑來看，汽車輕量化將經(jīng)歷高強度鋼→鋁合金→鎂合金發(fā)展過程。鎂鋁加工近年來保持恒定的價格差，1噸鋁合金對應鎂合金的需求量約為0.7噸，按鎂合金的成本計算約為1.4萬元（鎂合金2萬元/噸、鋁合金1.45萬元/噸），在不考慮加工難度、加工成本的前提下，鎂甚至比鋁更加便宜。當然，材料本質上的區(qū)別導致鎂合金對鋁合金只能部分替代：鎂合金質脆，最大的風險在于斷裂，在碰撞荷載下會發(fā)生大變形，因此不太適合用于大變形的結構，如保險杠、門欄梁、B柱等，然而鎂合金可以用于方向盤、座椅骨架、儀表盤的支出結構等，這些部件在碰撞的時候不需要承受大變形的壓力，因此鎂合金在上述部件中相比鋁合金擁有較強的競爭力。整體來看，鎂合金結構件的使用可以在鋁合金結構件的基礎上實現(xiàn)30%左右的減重效果。

豐富的鎂資源助力汽車鎂合金工藝發(fā)展

我國鎂資源豐富，整體數(shù)量占全球50%以上。并且，鎂合金產(chǎn)量整體呈現(xiàn)增長態(tài)勢。相關數(shù)據(jù)表明，在我國已探明可開采白云石鎂礦超過200億噸、菱鎂礦超過30億噸、鹽湖氯化鎂儲量40億噸，占世界鎂礦資源的70%以上。數(shù)據(jù)顯示，2018年1-10月中國鎂錠總產(chǎn)量66.81萬噸，出口量17.74萬噸，表觀消費量49.06萬噸。

表2 2018年1-10月鎂錠產(chǎn)量、出口量、表觀消費量

（數(shù)據(jù)來源：百川資訊，表觀消費量=當年進口量－當年出口量+當年生產(chǎn)量）

亞洲金屬網(wǎng)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)顯示，2018年11月中國鎂合金產(chǎn)量為2.5萬噸，較去年同期2.2萬噸增加14.5%。

圖1 2017年1月-2018年11月中國鎂合金產(chǎn)量

（數(shù)據(jù)來源：亞洲金屬網(wǎng)）

鎂合金應用國際標準化

2018年12月，國際標準化組織 ISO/ TC79/ SC5發(fā)布公告，我國申請立項的《（鎂及鎂合金擠壓管/棒/型材）》和《（變形鎂及鎂合金板材）》兩項標準提案獲得立項投票通過，它打破了尷尬的局面，即鎂和鎂合金國際標準化技術委員會近40年來沒有的產(chǎn)品標準。

鎂合金材料的汽車應用層出不窮

近幾年來，鎂合金的新加工技術和創(chuàng)新應用更是在全世界不斷涌現(xiàn)。在汽車工業(yè)中，鎂合金逐漸用作汽車零件的原材料，例如方向盤、汽車輪轂、變速器殼體和發(fā)動機罩。

表3鎂合金材料應用于汽車上的零部件

（數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)）

結語

近年來，在節(jié)能減排和油耗標準的大致形勢下，汽車輕量化已成為汽車發(fā)展的重要方向。鎂合金因其密度低、吸振性好、尺寸穩(wěn)定性高、無磁性、可用于電磁屏蔽、熱導率高、耐磨性好等物性優(yōu)勢，同時，鎂合金具有豐富的礦產(chǎn)資源，必將有效推動我國汽車輕量化的進程。