1 前言
鎂合金材料1808年面世, 1886年始用于工業(yè)生產(chǎn)。鎂合金壓鑄技術(shù)從1916年成功地將鎂合金用于壓鑄件算起，至今也經(jīng)歷了八十余年的發(fā)展。人類(lèi)在認(rèn)識(shí)和駕馭鎂合金及其制品的生產(chǎn)技術(shù)方面，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索歷程。從1927年推出高強(qiáng)度MgAl9Zn1開(kāi)始，鎂合金的工業(yè)應(yīng)用獲得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。1936年德國(guó)大眾汽車(chē)公司開(kāi)始用壓鑄鎂合金生產(chǎn)“甲殼蟲(chóng)”汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)零件，1946年單車(chē)使用鎂合金量達(dá)18kg左右。美國(guó)在1948～1962年間用熱室壓鑄機(jī)生產(chǎn)的汽車(chē)用鎂合金壓鑄件達(dá)數(shù)百萬(wàn)件。盡管如此，過(guò)去鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料主要用于航空領(lǐng)域，在其它領(lǐng)域，世界上鎂的主要用途是生產(chǎn)鋁合金，其次用于鋼的脫硫和球墨鑄鐵生產(chǎn)。
近年來(lái), 由于人們對(duì)產(chǎn)品輕量化的要求日益迫切，鎂合金性能的不斷改善及壓鑄技術(shù)的顯著進(jìn)步，壓鑄鎂合金的用量顯著增長(zhǎng)。特別是人類(lèi)對(duì)汽車(chē)提出了進(jìn)一步減輕重量、降低燃耗和排放、提高駕駛安全性和舒適性的要求, 鎂合金壓鑄技術(shù)正飛速發(fā)展。此外，鎂合金壓鑄件已逐步擴(kuò)大到其他領(lǐng)域，如手提電腦外殼，手提電鋸機(jī)殼，魚(yú)鉤自動(dòng)收線(xiàn)匣，錄像機(jī)殼，移動(dòng)電話(huà)機(jī)殼，航空器上的通信設(shè)備和雷達(dá)機(jī)殼，以及一些家用電器具等。
鎂主要由含鎂礦石提煉。我國(guó)遼寧省大石橋市一帶的菱鎂礦儲(chǔ)量占世界儲(chǔ)量的60%以上，礦石品位高達(dá)40%以上。我國(guó)生產(chǎn)的鎂砂和鎂砂制品大量用于出口。充分利用我國(guó)豐富的鎂砂資源進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，結(jié)合我國(guó)汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、通訊、航天、電子等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)鎂合金壓鑄件的生產(chǎn)和應(yīng)用，是擺在我國(guó)鑄造工作者面前的一項(xiàng)任務(wù)。
2 壓鑄鎂合金的研究
鎂合金的密度小于2g/cm3，是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，略低于比強(qiáng)度最高的纖維增強(qiáng)塑料;其比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)，遠(yuǎn)高于纖維增強(qiáng)塑料;其耐腐蝕性比低碳鋼好得多，已超過(guò)壓鑄鋁合金A380;其減振性、磁屏蔽性遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金;鑒于鎂合金的動(dòng)力學(xué)粘度低，相同流體狀態(tài)(雷諾指數(shù)相等)下的充型速度遠(yuǎn)大于鋁合金，加之鎂合金熔點(diǎn)、比熱容和相變潛熱均比鋁合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，鎂合金實(shí)際壓鑄周期可比鋁合金短50%。此外，鎂合金與鐵的親和力小，固溶鐵的能力低，因而不容易粘連模具表面，其所用模具壽命比鋁合金高2～3倍。
常用的壓鑄鎂合金大多是美國(guó)牌號(hào)AZ91，AM60，AM50，AM20，AS41和AE42，分別屬于Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn，Mg-Al-Si和Mg-Al-RE四大系列。對(duì)與壓鑄鎂合金，目前主要有以下幾個(gè)方面的研究：
(1) 高溫使用性能：目前AZ及AM兩個(gè)系列的鎂合金壓鑄件占汽車(chē)用鎂合金壓鑄件的90%，這兩個(gè)系列的鎂合金在150℃以上強(qiáng)度均明顯下降。現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出150℃以上抗蠕變能力的AS系列壓鑄鎂合金，如AS41A合金(Mg43%Al1%Si0.35%Mn)，其175℃蠕變強(qiáng)度優(yōu)于AZ91D和AM60B，且有較高伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。大眾公司Beetle發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱以前一直采用AS41和AS42，最近采用的一種改進(jìn)的合金AE42在高溫下的蠕變性能則更好些。某些微量元素如稀土元素Y、Nd、Sr等，對(duì)壓鑄鎂合金具有明顯的晶粒細(xì)化作用，可提高壓鑄鎂合金的強(qiáng)度和抗蠕變能力，如最近研制的AE42的抗蠕變能力優(yōu)于傳統(tǒng)MgAlSi合金，可在200～250℃長(zhǎng)期使用。但AS和AE合金對(duì)高溫性能的改善仍是有限的，其鑄造性能比AZ和AE合金要差，加之稀土元素成本高，使生產(chǎn)和應(yīng)用受到一定限制。
(2) 延展性：目前，鎂壓鑄件在需要安全及高斷裂韌性的用途上增長(zhǎng)非常迅速。在工作情況下要提高吸收能量的能力，就應(yīng)提高材料的斷裂韌性。通過(guò)在合金中減少鋁，可以做到這點(diǎn)。AM60和AM50在儀表板托架、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)軸及座椅等安全部件上得到廣泛應(yīng)用，AM20目前還應(yīng)用到座椅的后背框架。另外，斷裂延伸率與溫度關(guān)系也是相當(dāng)密切的，尤其是在約50℃以上時(shí)，隨溫度的增加而增加。
(3) 鎂合金的耐蝕性：耐蝕性也曾是鎂合金擴(kuò)大應(yīng)用的一大障礙。鎂的化學(xué)活性高，以鎂為基的合金和復(fù)合材料易發(fā)生微電池腐蝕，一般低純度壓鑄鎂合金的耐蝕性差。嚴(yán)格規(guī)定了Fe，Ni，Cu等雜質(zhì)元素的高純度壓鑄鎂合金(如AZ91D)，以及含稀土的AE42，其鹽霧試驗(yàn)的耐蝕性已超過(guò)壓鑄鋁合金A380，遠(yuǎn)好于低碳鋼。調(diào)整化學(xué)成分、表面處理和控制微觀組織等均可改善其耐蝕性。盡管提高鎂合金件耐蝕性的方法眾多，但若不從材質(zhì)本身解決問(wèn)題，耐蝕性差始終是鎂合金件獲得大量應(yīng)用的一個(gè)技術(shù)障礙。
(4) 阻燃鎂合金：在鎂合金中添加Al(2.5%)、Be合金(Be加入量為0.0005%～0.03%)或含Ca合金，也可有效地防止鎂合金液的氧化。目前，一些研究者正在從事具有阻燃性能鎂合金的研究，這一研究一旦獲得成功，則鎂合金就像鋁合金一樣熔煉和鑄造，獲得更為廣泛的應(yīng)用前景。
(5) 鎂合金基復(fù)合材料：用碳化硅等顆粒增強(qiáng)的鎂合金基復(fù)合材料已進(jìn)行了多年的研究開(kāi)發(fā)，目前雖尚未達(dá)到在壓鑄領(lǐng)域商業(yè)應(yīng)用的階段，但已用砂型鑄造、精密鑄造等方法制成了葉輪、自行車(chē)曲柄、汽車(chē)缸套等鑄件，并有將這種復(fù)合材料與半固態(tài)鑄造相結(jié)合，應(yīng)用于壓鑄和擠壓鑄造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
3 鎂合金壓鑄方式
鎂合金可用冷室或熱室壓鑄機(jī)壓鑄。目前對(duì)熱室壓鑄機(jī)的改進(jìn)主要包括：采用儲(chǔ)能器增壓，壓射柱塞的壓射速度可達(dá)6m/s;感應(yīng)加熱鵝頸管和噴嘴，使之保持最適宜溫度;采用雙爐熔化保溫，并采用絕熱裝置和再循環(huán)管道，精確保持熔池溫度。當(dāng)用普通冷室壓鑄機(jī)壓鑄鎂合金時(shí)，必須對(duì)壓鑄機(jī)的壓射系統(tǒng)和自動(dòng)給料系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造，使之適用于鎂合金壓鑄的要求。改造的內(nèi)容包括：(1) 將壓射系統(tǒng)的快壓射速度由壓鑄鋁合金時(shí)的4～5m/s提高到6～10m/s;(2) 縮短增壓過(guò)程的建壓時(shí)間;(3) 提高壓射力;(4) 采用電磁自動(dòng)定量給料裝置，防止鎂合金在澆注過(guò)程中氧化;(5) 如采用真空壓鑄等特種壓鑄工藝時(shí)，配置必要的配套設(shè)備。
與其他壓鑄合金一樣，傳統(tǒng)的壓鑄技術(shù)使鎂合金液以高速的紊流和彌散狀態(tài)充填壓鑄型腔，氣體在高壓下或者溶解在壓鑄合金內(nèi)，或者形成許多彌散分布在壓鑄件內(nèi)的高壓微氣孔。因此用傳統(tǒng)壓鑄方法生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，也不能在較高溫度下使用。為了消除這種缺陷，提高壓鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，擴(kuò)大壓鑄件的應(yīng)用范圍，近20年來(lái)研究開(kāi)發(fā)了一些新的壓鑄方法，其中包括充氧壓鑄，半固態(tài)金屬流變或觸變壓鑄和擠壓鑄造，以及幾經(jīng)起伏的真空壓鑄等。
真空壓鑄通過(guò)在壓鑄過(guò)程中抽除型腔內(nèi)的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)的氣孔和溶解氣體，提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。目前已成功地在冷室壓鑄機(jī)上用真空壓鑄法生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車(chē)輪轂，在鎖型力為2940kN的熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)出AM60B鎂合金汽車(chē)方向盤(pán)零件，鑄件伸長(zhǎng)率由8%提高至16%。
充氧壓鑄又稱(chēng)無(wú)氣孔壓鑄(Pore-Free Die Casting Process，即P.F法)。該法在金屬液充型前，將氧氣或其他活性氣體充入型腔，置換型腔內(nèi)的空氣，金屬液充型時(shí)，活性氣體與充型金屬液反應(yīng)生成金屬氧化物微粒彌散分布在壓鑄件內(nèi)，從而消除壓鑄件內(nèi)的氣體，使壓鑄件可熱處理強(qiáng)化。日本輕金屬(株)用充氧壓鑄法生產(chǎn)計(jì)算機(jī)的AZ91鎂合金整體磁頭支架，代替原先的多層疊合支架，不但減輕了支架重量，并且取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。該公司還用充氧壓鑄法成批生產(chǎn)了AM60鎂合金汽車(chē)輪轂和摩托車(chē)輪轂，與鋁輪轂相比，重量減輕15%。
近年來(lái)美國(guó)、日本和英國(guó)等國(guó)的公司相繼成功開(kāi)發(fā)出鎂合金半固態(tài)觸變射壓鑄造機(jī)。鎂合金半固態(tài)觸變射壓鑄造機(jī)以一定壓力將半固態(tài)鎂合金射入壓鑄型內(nèi)而使之成形，其工作原理類(lèi)似于注塑機(jī)。它將預(yù)制的非枝晶態(tài)鎂粒送入螺旋給料機(jī)構(gòu)，在螺旋給料機(jī)構(gòu)中將鎂粒加熱到半固態(tài)，并通過(guò)螺旋給料機(jī)構(gòu)另一端的鎂合金漿料收集室將半固態(tài)鎂合金漿料送入壓射室進(jìn)行射壓成形。這種鑄造成形方法代表了鎂合金鑄件生產(chǎn)的一個(gè)發(fā)展方向。
4 鎂合金熔煉作業(yè)與安全生產(chǎn)
由于鎂合金液很容易氧化，而且表面生成的氧化膜是疏松的，其致密系數(shù)α值僅為0.79，不能防止合金繼續(xù)氧化。鎂合金液與大氣中氧、水蒸氣、氮反應(yīng)生成不熔于鎂液的難熔的MgO、Mg3N2等化合物，混入鑄型后即形成“氧化夾渣”。因此，熔煉合金時(shí)防氧化至關(guān)重要。鎂合金的熔體保護(hù)主要有兩種方法，即熔劑保護(hù)和氣體保護(hù)。
用保護(hù)熔劑熔煉通常會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題：(1) 氯鹽和氟鹽高溫下易揮發(fā)產(chǎn)生有毒氣體，如HCl，Cl2，HF等;(2) 由于熔劑的密度較大，部分熔劑會(huì)隨同鎂液混入鑄型造成“熔劑夾渣”;(3) 熔劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體有可能滲入合金液中，成為材料使用過(guò)程中的腐蝕源，加速材料腐蝕，降低使用壽命。
目前多數(shù)廠家使用氣體保護(hù)，即用干燥的SF6、N2、CO2、SO2氣體中的2～4種組成混合氣體，在鎂合金熔池表面形成致密的連續(xù)薄膜以阻止鎂合金液的氧化。SF6不是毒性氣體，但它對(duì)地球的溫室效應(yīng)比CO2嚴(yán)重24000倍，而鎂工業(yè)的SF6用量占世界總用量的7%(1996年)，將來(lái)必然會(huì)限制其用量乃至停止其使用，但目前尚未找到SF6的合適替代物。研究表明，用硫磺粉末撒于熔池表面形成的SO2對(duì)鎂合金液有保護(hù)作用。
鎂合金壓鑄件生產(chǎn)的危險(xiǎn)大多由加工及后處埋過(guò)程中的過(guò)失所引起。據(jù)日本方面統(tǒng)計(jì)，鎂合金壓鑄件生產(chǎn)過(guò)程中引發(fā)的危險(xiǎn)，熔煉占25%，鑄造占10%，加工占39%，貯藏及廢棄物占16%，電氣占3%，其他占7%。顯然，加工和后處理過(guò)程的危險(xiǎn)性超過(guò)壓鑄過(guò)程3～4倍。加工過(guò)程中，無(wú)論是噴砂、車(chē)削、銑削、拋光等，均不可避免會(huì)產(chǎn)生鎂塵屑及火花，如廠房?jī)?nèi)通鳳不良，空氣中鎂塵濃度過(guò)大，一旦火花與空氣或地面的鎂塵接觸，輕則燃燒，重則爆炸。因此廠房?jī)?nèi)必須安裝集塵器并配備防火砂及防火設(shè)施。
5 壓鑄型設(shè)計(jì)
由于鎂合金的化學(xué)、物理參數(shù)及壓鑄特性與鋁合金有很大差異，因此鑄型設(shè)計(jì)則不能完全套用鋁合金壓鑄型設(shè)計(jì)原則。
鎂合金液易氧化燃燒，鑄造時(shí)熱裂傾向比鋁合金大，在熔化、澆注及壓鑄型溫控制等方面都比鋁合金壓鑄復(fù)雜。鎂合金充型時(shí)間短，排氣問(wèn)題尤為突出，鎂合金的比熱容和相變潛熱均比鋁合金低，因而壓鑄過(guò)程中容易發(fā)生局部(薄截面部位)提前結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致補(bǔ)縮通道堵塞，產(chǎn)生澆不足的缺陷。鎂合金壓鑄型設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：
(1) 壓鑄機(jī)選擇。采用何種形式的壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)主要取決于鑄件的壁厚。Roland Fink在對(duì)“鎂合金壓鑄工藝的優(yōu)化”問(wèn)題進(jìn)行研究的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鎂合金壓鑄經(jīng)濟(jì)性、冷室壓鑄和熱室壓鑄過(guò)程分析提出，一般情況下小于1kg的鑄件需要采用熱室壓鑄機(jī)，以保證薄壁件的充滿(mǎn)，大件則推薦采用冷室壓鑄機(jī)。
(2) 工藝參數(shù)。在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中，選擇合適的工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件發(fā)揮壓鑄機(jī)最大生產(chǎn)率的先決條件，是正確設(shè)計(jì)壓鑄模的依據(jù)。壓鑄時(shí)，影響合金液充填成型的因素很多，其中主要有壓射壓力、壓射速度、充填時(shí)間和壓鑄模溫度等等。由于壓鑄件壁厚和復(fù)雜程度的不同，工藝參數(shù)選擇的變化范圍很大。鎂合金同鋁、鋅合金相比，流動(dòng)性更好，因此二級(jí)壓射速度可以更大，鎂合金的沖頭速度比鋁合金快約30%，最大甚至超過(guò)10m/s。由于鎂合金鑄造性能如流動(dòng)性對(duì)型溫和澆注溫度相當(dāng)敏感，在充型過(guò)程中鎂合金液極易凝固，必須精確控制型溫和澆注溫度，否則就易出廢品。
(3) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。澆注系統(tǒng)對(duì)金屬液流動(dòng)的方向、排氣溢流條件、模具的溫度分布、壓力的傳遞、充填時(shí)間的長(zhǎng)短及金屬液通過(guò)澆道處的速度和流動(dòng)狀態(tài)等各個(gè)方面，起著重要的控制與調(diào)節(jié)作用。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)如下：
內(nèi)澆道位置：由于鎂合金在型腔中比鋁、鋅等合金凝固都要快，并且一般鎂合金壓鑄件為薄壁零件，因此內(nèi)澆道位置的選擇必須盡量避免直接沖擊型腔表面，保證金屬液在型腔中的流動(dòng)路徑最短，以防止出現(xiàn)澆不足和冷隔現(xiàn)象。
充型速度：一般說(shuō)來(lái)，由于鎂合金的熱力學(xué)特性，合金向模具的熱傳遞速度很快，而且凝固區(qū)間大，流動(dòng)性較差，因此為避免澆道鎂液過(guò)早凝固，應(yīng)使鎂液高速平穩(wěn)地充入型腔。一般內(nèi)澆道流速為90～100m/s，對(duì)于有些薄壁鎂合金壓鑄件來(lái)說(shuō)，內(nèi)澆道速度甚至高達(dá)20m/s。
內(nèi)澆道尺寸：在許多情況下，內(nèi)澆道通過(guò)機(jī)加工去掉。內(nèi)澆道寬度應(yīng)該小于壁厚的50%，以避免修邊過(guò)程中對(duì)鑄件造成損傷。為了獲得最小的內(nèi)澆道厚度，同時(shí)保證鎂壓鑄件薄壁的要求，內(nèi)澆道寬度應(yīng)該盡量取大以保證合適的內(nèi)澆道截面積。
充填時(shí)間：它與內(nèi)澆道速度緊密相關(guān)，對(duì)于表面質(zhì)量要求高的薄壁鑄件影響很大。充填時(shí)間較鋁合金少0%，通常取為10～100ms。
溢流槽設(shè)計(jì)對(duì)于薄壁鎂合金壓鑄件，最佳的溢流槽入口面積約為內(nèi)澆道截面積的20%～25%。
6 充型過(guò)程的研究計(jì)算機(jī)模擬
隨著鎂合金鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣大，對(duì)壓鑄鎂合金的充型性能提出了更高的要求。而目前對(duì)壓鑄鎂合金的充型規(guī)律、充型性能與壓鑄工藝參數(shù)的關(guān)系、充型臨界壁厚等了解甚少，因此，亟需進(jìn)行系統(tǒng)研究。為此，應(yīng)大力開(kāi)展鎂合金充型及凝固過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬研究，并在此基礎(chǔ)上形成專(zhuān)家系統(tǒng)，以指導(dǎo)壓鑄工藝的制定、壓鑄型設(shè)計(jì)、壓鑄件質(zhì)量控制，提高鎂合金壓鑄件的合格率及壓鑄型的使用壽命。
數(shù)值模擬軟件在汽車(chē)鎂壓鑄件中應(yīng)用最為普遍，德國(guó)的一些汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)成功地模擬了座椅架、觸變成型燃油泵、奧迪5倍速變速箱、車(chē)輪、4缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等汽車(chē)用鎂合金壓鑄件，有效地縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，極大增強(qiáng)了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
7 在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用前景
據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，現(xiàn)在世界工程構(gòu)件鎂合金需求的98%來(lái)自于壓鑄行業(yè)，而其中的70%以上又用于汽車(chē)工業(yè)，因此鎂合金的壓鑄工藝性能對(duì)其在工業(yè)中應(yīng)用的發(fā)展起著決定性的作用。
北美是鎂合金用量最多的地區(qū)，其年發(fā)展速度為30%。著名的汽車(chē)公司如福特、通用和克萊斯勒等公司在過(guò)去的十幾年里一直致力于新型鎂合金和鎂合金離合器殼體、轉(zhuǎn)向柱架、進(jìn)氣歧管及照明夾持器等汽車(chē)零部件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。1996年政府能源部與通用、福特和克萊斯勒三大集團(tuán)簽署了一項(xiàng)名為“PNGV”(新一代交通工具)的合作計(jì)劃，該計(jì)劃的目的在于生產(chǎn)出符合市場(chǎng)要求的節(jié)能轎車(chē)。通用汽車(chē)公司于1997年成功地開(kāi)發(fā)出鎂合金汽車(chē)輪轂，并且與世界最大的鎂生產(chǎn)與加工公司——Hydro公司簽定了應(yīng)用鎂合金壓鑄件的協(xié)議;威斯康辛Lindberg觸變成形發(fā)展中心對(duì)鎂合金壓鑄技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，采用半固態(tài)壓鑄技術(shù)生產(chǎn)出鎂合金賽車(chē)離合器片與汽車(chē)傳動(dòng)零件。歐洲的鎂合金用量?jī)H次于北美，其年發(fā)展速度為60%。著名的奔馳汽車(chē)公司最早將鎂合金壓鑄件應(yīng)用于汽車(chē)座支架，奧迪汽車(chē)公司第一個(gè)推出鎂合金壓鑄汽車(chē)儀表板，可以說(shuō)德國(guó)是推動(dòng)鎂合金壓鑄發(fā)展的先驅(qū)與主力軍。1997年，德國(guó)又由聯(lián)邦科技教育部(BMBF)牽頭，聯(lián)合大眾汽車(chē)公司等50余家企業(yè)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)等6所大學(xué)及研究所，投資2500萬(wàn)馬克進(jìn)行了一項(xiàng)為期3年的“MADICA”(鎂合金壓鑄)發(fā)展項(xiàng)目。豐田汽車(chē)公司首先制造出鎂合金汽車(chē)輪轂、轉(zhuǎn)向軸系統(tǒng)、凸輪罩等零部件;三菱公司與澳大利亞工業(yè)科技部合作，開(kāi)發(fā)出超輕量鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，日本的各家汽車(chē)公司都生產(chǎn)和應(yīng)用了大量的鎂合金殼體類(lèi)壓鑄件。
近年來(lái)，人類(lèi)對(duì)汽車(chē)提出了進(jìn)一步減輕重量、降低燃耗和排放、提高駕駛安全性和舒適性的要求，由于鎂比鋼材輕75%，用鎂合金壓鑄件取代鋼件可使轎車(chē)單重減少10%，而車(chē)體重量每減少100kg則百公里油耗可減少0.7，因此汽車(chē)用鎂合金壓鑄件產(chǎn)量在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)了持續(xù)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。福特汽車(chē)公司的目標(biāo)是力爭(zhēng)幾年后中型車(chē)百公里油耗少到3升;目前AudiA6轎車(chē)的單車(chē)鎂合金壓鑄件總重已達(dá)14.2kg。其未來(lái)目標(biāo)是將單車(chē)鎂合金壓鑄件總重增加到50～80kg。日本三菱鋁業(yè)公司正與澳大利亞工業(yè)科技部合作開(kāi)發(fā)一種超輕質(zhì)量的鎂發(fā)動(dòng)機(jī)。
目前，轎車(chē)上采用鎂合金的部件有座椅上一些部件、膝墊、轉(zhuǎn)向柱部件、轉(zhuǎn)向盤(pán)、制動(dòng)與離合器踏板托架、安全氣囊限制裝置、踏板托架、轎車(chē)音響小的散熱器框架、鏡托架以及可開(kāi)式車(chē)頂?shù)囊恍┎考?轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、氣缸蓋、進(jìn)氣管、油泵殼體、輔助裝置的支架以及電器接線(xiàn)裝置;還有變速箱、離合器殼體、轉(zhuǎn)向盤(pán).柱、閥蓋、閥板、車(chē)窗、馬達(dá)殼體、油濾接頭、進(jìn)氣歧管、鏡罩、大燈保持架、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的托架、車(chē)輪、油箱門(mén)。未來(lái)的發(fā)展中，在一些大型壓鑄件上，也將拓展它的應(yīng)用，如車(chē)頂、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、后艙蓋、內(nèi)門(mén)板框架、儀表板等。其它的如需要安全及高斷裂韌性的零部件，也將是鎂合金拓展應(yīng)用的領(lǐng)域，如座椅框架、轉(zhuǎn)向柱、車(chē)身保護(hù)板、發(fā)動(dòng)機(jī)前的散熱器格柵加強(qiáng)板及一些車(chē)身結(jié)構(gòu)支撐件。目前，我國(guó)汽車(chē)上使用鎂壓鑄件只有桑塔納轎車(chē)的變速器箱體和箱蓋。
汽車(chē)在向著更安全、更輕便、更省材與更節(jié)能、環(huán)境污染更輕、更舒適的方向發(fā)展，要求對(duì)汽車(chē)采用新的概念設(shè)計(jì)，這為鎂合金在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用開(kāi)僻了更加廣闊的領(lǐng)域。鎂合金壓鑄件在汽車(chē)中的應(yīng)用量將隨著汽車(chē)產(chǎn)量的逐漸增長(zhǎng)而以更快的速度上升。
8 結(jié)語(yǔ)
鎂合金壓鑄是一個(gè)集設(shè)計(jì)、制造與研究于一體的系統(tǒng)工程，鎂合金壓鑄工作者與從事鋅、鋁合金壓鑄的人員相比，應(yīng)具有更全面的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和研究開(kāi)發(fā)能力。
汽車(chē)用鎂合金主要是壓鑄類(lèi)產(chǎn)品，采用鎂壓鑄件使汽車(chē)質(zhì)量減輕，耗油量減少，排出廢氣減少;且鎂合金壓鑄件具有降噪減振性能和鑄造精度高等優(yōu)點(diǎn)，綜合經(jīng)濟(jì)效益好，是汽車(chē)輕量化最有希望的重要材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
我國(guó)是鎂資源極其豐富的國(guó)家，但由于目前我國(guó)在鎂合金壓鑄技術(shù)和應(yīng)用方面處于落后地位，鎂資源大部分以初級(jí)產(chǎn)品形式出口國(guó)外，鎂的出口生產(chǎn)量遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)消費(fèi)量。隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)及計(jì)算機(jī)、信息、通訊、儀表、航空航天等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展, 我國(guó)的鎂合金壓鑄工業(yè)也必將在強(qiáng)手如林的世界市場(chǎng)上占有一席之地。
