在德国兰茨胡特大学举办的2016年轻量化年会上,镁材料成为本次会议的主要议题。本次大会的主题为:“镁的创新轻量化结构—挑战与解决方案”,与会者分别来自汽车行业、新材料行业与高校等研究领域。
利用镁的轻量化潜能
位于瑞士沙夫豪森的乔治费舍尔汽车股份公司的Klaus Decking认为,从轻量化角度而言,镁材料还没有得到充分开发。对于汽车轻量化来说,镁材料具有显著的优点和巨大的潜能。目前汽车工业中应用的碳纤维增强构件的生产成本是铝材料或镁材料构件的三倍。此外,使用镁材料时,所需的加工工艺步骤比较少。如果采用新的生产工艺,比如连铸连轧技术,还可以降低镁构件的生产成本。在工业领域应用中,不仅要考虑到镁的材料特性,也要更多的考虑其经济因素。如今,汽车工业缺少的不是技术,也不是材料,而是懂得应用镁的人。
欧洲镁研究协会秘书长Christoph Schrndera认为应当加大对最轻质的金属结构材料—镁的使用。镁铸造性能好、强度和重量比高、轻量化潜能大(与钢相比,可以减轻约55%,与铝相比,可以减轻25%-40%),回收利用率高达100%,可用性几乎不受限制。虽然每吨镁的价格比铝贵,但是其轻量化潜能却比铝高。目前,德国市场上平均每辆汽车的用镁量约为4千克,用铝量150千克。对于镁,一直以来都一种偏见:镁易燃并且易腐蚀。为了提升镁在汽车工业中的应用,需要丰富的镁材料专业知识,尤其是需要处理不同镁合金的丰富经验。Schendera还对镁在多材料设计领域中的应用潜能进行了评估,例如,汽车的前门和后盖不用钢,而用镁铝混合材料来制造,则可以减轻近一半的重量,也就是40到50千克,从而实现显著的轻量化效果。
通过研究实现镁的应用
大众汽车公司镁项目负责人David Klaumuenzer博士在报告中强调,虽然镁巨大的轻量化潜能再次成为当下汽车生产的焦点,但这并不是一个新兴的话题。大众甲壳虫汽车的发动机缸体和变速箱外壳很早就使用了镁铸件。在高峰时期,大众公司每辆汽车使用了将近20千克的镁。
来自宝马公司的Andreas Fent博士则以宝马新7系仪表板的镁质支承结构为例,展示了如何在研发过程中对镁铸件的设计过程进行优化。从最早对构件的设计和优化,到对压铸模具的仿真,再到最终的铸件单元成品,镁和铝都可以用高度灵活的压铸单元来实现高效生产,从而实现汽车构件的创新轻量化。