在全球气候变化深刻影响着人类生存和发展的背景下，节能、环保是当前发展低碳经济必须考虑的因素，也是关系人类可持续发展的重大问题。汽车作为主要的能耗主体之一，对其节能降耗的要求不断增强，安全和环保法规日趋严格，轻量化的需求也变得更为迫切，轻质材料的应用成为减重节能的重要手段。镁合金在汽车轻量化的进程上是极具竞争力的材料，具有比重轻、减振、压铸成形性能好和易于回收等优势。目前，全球汽车用镁正以年均20%的增长速度迅速发展，世界各大汽车公司都把已采用镁合金零件的数量作为自身产品技术领先的标志。汽车轻量化对节能减排的作用明显，据资料统计，车体重量每减少100千克，百公里耗油可减少0.7升。每节约1升燃料可减少CO2排放20.5克，年排放量减少30%以上。如果汽车质量减少25%，则一年可节省2.7亿桶石油，少排放CO21.01亿吨。此外，汽车质量的减轻还可以减少刹车惯性和提高加速性能，从而改善操控性能。

　　镁及镁合金的优势

　　镁合金是最轻的金属结构材料，镁的密度每立方厘米只有1.74克，是铝的2/3，钢的2/9。采用镁合金能减轻整车重量，可在铝轻量的基础上再减轻15%~20%。镁合金的比强度和比刚度远高于铝和钢，镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，对用镁合金制造刚性好的整体构件十分有利。镁合金的减振系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，有利于减振降噪，选用镁合金作为汽车结构材料能有效降低汽车振动和噪声，受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好，抗电磁干扰性高，使汽车更为安全舒适。此外，镁合金具有良好的铸造性能和加工性能，同时有优异的回收再生利用的特性，其循环使用并不影响材料的性能，且再生熔解时的能耗比新材料制造所消耗的能源少得多，仅为从矿石冶炼能耗的百分之几，更有利于环保和资源节约。

　　镁合金在汽车工业中的应用

　　20世纪20年代，德国率先把镁合金应用于汽车制造业;50~60年代，德国大众汽车的甲壳虫汽车大量使用镁合金作为结构零件。此后，欧美汽车制造企业纷纷应用镁合金零部件。自1990年以来，镁在汽车中的应用就一直以较快的速度增长，汽车用镁正以年均20%的增长速度迅速发展，镁合金已经成为汽车材料技术发展的一个重要领域。目前，国内外汽车企业正致力于研究占车重比例大的车身(约30%)、发动机(约18%)、传动系统(约5%)、行走系统(约16%)、车轮(约5%)等钢或铝零部件的镁合金化。附表为国外汽车厂家采用镁合金制造的汽车零部件。

　　到目前为止，汽车上共有60多个零部件采用镁合金，主要用来制造以下汽车零部件：传动系统(齿轮箱外壳、离合器外壳、变速器外壳)、发动机系统(汽缸盖、油泵外壳、汽缸体、油盆、阀盖、轮盖)、车体系统(仪表扳、座椅架、移动式车顶架、车门内衬、安全气囊外壳、加油箱盖、车灯外壳、引擎盖、车顶扳、前簧架支撑组件、车身骨架)、底盘系统(转向架、锁架外壳、方向盘、轮圈、刹车及离合器踏板托架)。

　　1. 国外镁合金在汽车上的应用

　　(1)北美 北美是镁合金用量最多的地区，其年发展速度为30%。加拿大Noranda技术中心研发的一种高温抗蠕变镁合金，已经用在宝马发动机组。在美国，许多汽车零部件采用镁合金铸造生产，在一些车型上每辆的镁合金用量大约为5.8~26.3克。著名的汽车公司如福特、通用和克莱斯勒，在过去的十几年里一直致力于新型镁合金和镁合金离合器壳体、转向柱架，加气管及照明夹持器等汽车零部件的开发与应用，福特公司采用了30个镁合金压铸件、通用公司45个、克莱斯勒20个，单车用镁合金20~40千克，替代效果十分明显。福特用镁合金AM60生产车座支架安装在微型货车上，取代钢质支架，使座椅质量从4千克降低至1千克;用AZ91D制作锁套，比用锌减少质量75%;其载货汽车离合器壳改用AZ91D镁合金压铸件耐海水腐蚀性也比铝合金壳体好，延长使用寿命。福特2004年推出全新的F-150，将散热器支架做成镁合金铸件，不仅减轻质量，并为发动机仓节省了更大的空间，减少装配量。通用公司于1997年成功开发出镁合金汽车轮毂，并在Cadillac DeVille车上用AM50镁合金铸造仪表板，重6.8千克，比以前散件组装的钢结构轻20.4千克。

　　(2)欧洲 欧洲的镁合金用量仅次于北美，部分车型上的镁合金用量约为9.3~20.3千克，其年增长速度为60%。早在20年代中期，德国就出现了镁合金压铸件。尤其20世纪90年代，德国在镁合金压铸领域一直在世界处于领先地位，以大众汽车公司最为突出。在汉堡举行的42届大众公司股东年会上，大众展出了世界上最经济的1L小车，其中车身空间框架采用镁合金比铝车身轻13千克，此外其燃油泵壳、变速器壳、座椅框架等也是采用镁合金制成。奥迪汽车公司第一个推出镁合金压铸仪表板。AudiA6 2.8上使用的Audi multitronic手动一体式变速器采用镁合金外壳，总重量比Tip tronic轻27千克。目前德国大众(VW)Passat、Audi A2、A4和A6的镁合金用量达到了每台14千克。奔驰公司最早将镁合金铸件用于汽车座支架。而宝马全面使用镁合金轮毂，不但每个比铝制品轻3.8~5千克，比钢制品轻8千克，同时抗振能力也有很大提高。不久前宝马推出镁合金制的发动机，使镁合金在汽车上的应用达到一个新台阶。可以说德国是推动镁合金压铸技术发展的先去与主动军。而英国罗孚集团在其2009年陆虎新美洲虎上使用了铸造镁合金前端。

　　(3)日本 就镁合金在汽车上的应用而言，日本要落后于欧美国家，最早仅限于汽缸盖、座椅架、仪表板等。但近年来发展迅速，如丰田公司首先开发使用了镁合金转向盘、轮毂、凸轮罩等，之后又推出了前排座椅为镁合金骨架的网状结构。丰田汽车的方向盘加装安全气囊后质量增加，采用AM60B镁合金压铸件后，质量比过去的钢制品、铝制品分别减少45%和15%，并降低转向系振动。而三菱公司与澳大利亚工业科技部合作，开发出超轻量发动机。目前，日本的各家汽车公司都生产和应用了大量的镁合金壳体类压铸件。

　　2. 国内镁合金在汽车上的应用

　　我国汽车工业用镁较晚，多处于研究开发阶段。上汽率先将镁合金用于桑塔纳轿车的变速器壳体、壳盖和离合器外壳;一汽已试制开发发动机罩盖、离合器壳、齿轮室和齿轮盖等小批量样件;二汽镁合金研发体系也已形成，近期投产的630、800和1600型镁合金压铸件生产线，可批量生产载重车的变速器上盖、脚踏板、真空助力器隔板、制动阀体等16种零件，并已大批量装车进入市场销售。

　　北京广灵精华科技有限公司专业从事镁合金制品的研发、生产和销售，一直致力于镁合金汽车零部件的生产和应用研发，镁合金件产品主要有方向盘骨架、扶手管、顶横梁、前防护总成和车桥减速器壳盖等。同时与北京现代、长安及北汽福田汽车等单位合作研发镁合金汽车壳类零件，主要有发动机气门室罩盖、仪表板横梁骨架总成、缸体罩盖等。

　　综上所述，在未来的发展中，镁合金除了在目前的应用领域(如车轮、发动机汽缸盖及进气管、变速器等)继续改善其性能并拓展其在不同轿车车型中的应用之外，在一些大型铸件上，也将拓展其应用范围，如顶盖、发动机罩盖、后备箱盖、内门板及框架、仪表板等。目的是不仅减轻质量，而且可以使几个零部件优化设计成一个镁合金铸件，节省加工工具的成本，提高装配效率。另外，随着镁合金挤压及冲压技术的不断开发应用，不仅能进一步减轻重量，而且使产品的综合性能大大提高，尤其冲压生产效率高、工装简单、成本低，因此为镁合金在汽车上的应用发展提供了新的机遇。

　　各国汽车制造商积极进行汽车轻量化，欧美各车厂计划到2020年，汽车减重15%左右;美国汽车材料协会(USAMP)预计到2020年北美生产的每辆汽车镁合金用量达到约160千克。相对于欧美等国，我国自主轿车平均比发达国家同类轿车重8%~10%，汽车轻量化的潜力更大。镁合金具有其他材料无可替代的密度和比强度、比刚度优势，具有优异的回收再利用性，以及良好的铸造及尺寸稳定性、抗振阻尼等特性，是汽车轻量化技术中替代钢材、铝材、塑料复合材料的理想和首选材料，其在汽车轻量化上的应用空间非常广阔。同时我国镁资源丰富，镁合金的发展有可靠的原料来源，依据目前镁合金在汽车中应用开发情况，镁合金材料势必将广泛应用于汽车工业。

　　作者单位：北京广灵精华科技有限公司