摘要：介紹了鎂及鎂合金的型別和它們的基本效能，國內外在汽車材料方面對其的應用情況，鎂合金在汽車輕量化方面的應用，展望了鎂合金在未來的應用前景。
1、 鎂及鎂合金的特性
鎂是銀白色的金屬元素,常溫下鎂的密度為1.74 g/cm ,約為鋼的1/4,鋁的2/3。在金屬鎂中新增其他元素可以形成各種鎂合金。
鎂合金是現在大量使用的工程結構材料中最輕的,其比強度明顯高於鋁合金和鋼,比剛度與鋁合金和鋼相當。同時,鎂合金還具有良好的減振性,在相同載荷下,減振性是鋁的100倍、鈦合金的300~500倍。鎂合金還具有良好的切削加工性及尺寸穩定性,其耐凹陷性、鑄造成型性及表面裝飾性俱佳,加之具有易**利用、導熱優良性、抗電磁干擾及遮蔽效能等特點,鎂及鎂合金廣泛應用於冶金、汽車、電單車、航空航天、光學儀器、計算機、電子與通訊、電動及風動工具和醫療器械等領域。
金屬鎂主要用於:鋁基合金的重要新增元素,用量約佔鎂的總消耗量的43%左右;製造各種零部件的用量已達到鎂消耗量的35%左右;煉鋼脫硫約佔13%;陰極保護材料、金屬還原劑和化工行業等。
當今，鋼鐵、鋁合金和塑料是汽車上使用最多的三大類材料，按重量計算，三類材料佔整車比例合計約為80%，其中鋼鐵約佔62%，鋁合金和塑料大體相當，均佔8%-10%。鎂合金在汽車上的應用比例為0.3%，平均重量約5kg，但近幾年的增幅卻較大。
鎂的比重為1.74g/cm3,是鋁的2/3，鋼的2/9，和塑料相當，是最實用的減重輕金屬材料。鎂合金也具有比強度、比剛度高等優良效能。
正因為如此，鎂合金有利於汽車輕量化、有利於節能和減排。據資料介紹：轎車質量每減輕100kg，油耗可降低5%。
如果每輛汽車使用70kg鎂合金，co2年排放量能減少30%以上。汽車減重可以提高其加速效能；頂部和車門減重，可以降低汽車重心，增強穩定性；前部減重，可以使汽車重心後移，改善操縱效能。
同時，鎂的減振係數遠高於鋁和鋼鐵，具有優良的抗衝擊效能，有利於減振降噪，選用鎂合金作為汽車結構材料能有效降低汽車振動和雜訊，受衝擊時能吸收更多的能量。鎂合金的散熱性好，抗電磁干擾性高，使汽車更為安全舒適。
2、 常用鎂合金型別及其效能
由於交通工具輕量化的推動，世界各國都展開了對鎂合金的研究，而限制鎂合金發展的乙個主要原因是鎂合金的高效能——抗蠕變能力和高溫疲勞效能較差，因此新材料的研發主要是針對這一問題進行，概括的說主要包括兩個方面，一是對現有合金的優化，主要是針對現有的商業鎂合金，特別是對az、zk系合金進行改性，通過新增合金元素以期改善合金的高溫效能；二是新合金系的開發，主要是指新型mg-re系的研發。
鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金。鎂合金按合金組元不同主要有mg-al-zn-mn系（az系列）、mg-al- mn系（am）和mg- al-si-mn系（as）、mg-al-re系（ae）、mg-zn-zr n(zk)、mg-zn-re系（ze）等合金。常用鑄造鎂合金的牌號及效能見表1。
表2為常見變形鎂合金的化學成分及基本特性。
3、 鎂合金在****應用現狀
鎂合金材料製造的汽車零部件品種繁多，從汽車的運動部件（如車輪），到汽車的結構部件（如汽車座椅框架），再到承受高溫的耐高溫部件（如缸體），這些零部件的共同特點是承受的機械和化學負載較低。鎂合金材料經常用來製造「支架」、「殼體」、「端蓋」或「堵蓋」類零件等。由於鎂合金材料具有極好的鑄造流動性能，因此，非常適合於製造橫拉桿之類的薄壁結構件和大面積的車輛內部結構件，如車門和前、後艙蓋等。
金屬鎂的物理化學特性使其比鋁更適合壓鑄大型部件，最常採用鎂合金材料的零部件有：
向軸，全球50%的轉向軸採用了鎂合金材料；
橫樑，歐洲產轎車中使用了約6000t的鎂合金材料；
變速器殼體，大眾公司b型車架的轎車中每天使用約600個鎂合金材料製造的變速器殼體。
原則上講，鎂合金材料主要用於汽車的內部結構的驅動系統中，大批量、由汽車零部件**商提供的鎂合金零部件有望在今後的5年內大量進入汽車製造業，那時，戴姆勒-克萊斯勒公司生產的汽車將採用鎂合金自動變速器；bmw公司生產的轎車將採用鎂-鋁複合材料的發動機缸體。從長遠來看，鎂合金材料在車架製造和底盤製造中以及耐高溫零部件的製造中也會進一步增加。
除了可以比鋼和鋁減輕40%～70%的重量這一優點之外，鎂合金材料在減振、降噪和環保等方面也具有很大優勢。地球上鎂元素的含量豐富，便於對鎂合金材料廢舊零部件進行**再利用；與鋁合金材料相比，鎂合金材料熔化、鑄造時的能源消耗少，切削加工時機械磨損少，因此，整個生產費用可比鋁合金材料減少20%左右。鎂合金材料良好的焊接效能可能會給汽車的結構設計帶來一場新的革命，它可以用來製造大量的結構件，特別是可以製造出一些薄壁件和大面積結構件，進而降低汽車的**費用。
儘管每公斤鎂錠的**要比鋁和鐵貴一些，這一**上的劣勢因鎂合金材料生產加工過程中的費用低廉而得以彌補，單位體積的鎂熔化潛熱只有鋁的2/3，比熱只有鋁的3/4，並且有非常低的溶鐵性，因此，總**比鋁合金材料僅高出20%左右。此外，鎂合金材料還有一些不足之處就是耐腐蝕性差、抗蠕變效能差、剛性較差。在鎂合金零部件的生產製造過程中，有許多問題需要解決，例如，在澆鑄時，要克服不良的（冷）變形問題；另外，鎂合金材料在實際應用中還有外部裸露件的鏽蝕問題，還有在不同材質零件混和運輸過程中都要注意提高鎂合金的抗接觸腐蝕能力，防止金屬鎂的自燃等問題。
汽車用鎂及鎂合金部件包括儀錶盤、支架、座位框架、導向軸部件、變速箱、汽缸頭外殼、進氣岐管等非結構件。鎂汽車部件開發包括車蓬板、結構支架、後甲板蓋、內車門框架、發動機頭、發動機主體等。
表3是汽車上鎂合金典型應用型別零件。從該錶可以看出採用鎂合金製作汽車零件均能達到減重的效果，同時很多部位也能充分利用鎂合金的減振效能，提高整車的nvh效能。
4、 ****的用鎂前景
世界交通世界交通運輸車輛總趨勢是輕量化，達到節能降耗的目的。與%』年前相比，國外汽車自質量減輕%』hi%/h。未來汽車不管選用何種動力，都必須輕量化，尤以轎車最為突出。
輕量化、節能降耗和降低排放汙染是發展轎車的三項戰略性課題，其中輕量化是關鍵。因此輕量化是汽車發展趨勢。
減輕汽車自質量最有效的途徑是採用輕質材料製造汽車，實踐證明，選用輕金屬（鋁、鎂）和塑料等輕質材料代替鋼鐵，能有效的減輕汽車自質量。在鋁材和塑料已被廣泛應用，汽車排放法規日趨嚴格，節能降耗更為迫切的新形勢下，世界汽車業把目光投向鎂合金，認為它是比鋁合金和塑料更為優良的輕質材料，對汽車的減重效果更明顯、節能降耗更有效、環境保護更有利。鎂比鋁更輕，是工業實用金屬結構材料中最輕的金屬。
鎂具有高的比強度和比彈性模量，良好的剛性及抗電磁干擾遮蔽性，優於鋁的切削加工性和尺寸穩定性，高的阻尼效能和減振抗衝擊能力。鎂合金材料可**利用，在當今世界環保意識高漲的今天，能高度**利用的材料和製品將日益受到重用。因此，鎂合金是減重節能、吸振降噪、安全環保型汽車結構材料，在汽車上最有應用潛力，它是****最有發展前途的輕金屬結構材料。
我國鎂資源相當豐富，儲量居世界首位，而且產鎂的地區大都電力充足，熔煉用輔料矽鐵豐富，具有發展鎂工業得天獨厚的條件。目前國內用量很少，尤其是****用量極少，供大於求，大量低價出口。同時我國鎂合金牌號、品種規格較少，無自成體系的壓鑄鎂合金，零件製造成形技術落後，這與我國鎂資源優勢很不相稱，既影響到鎂工業的發展，又制約著鎂合金材料在汽車上的合理應用。
因此，研究開發汽車用鎂合金及零件先進製造技術，是結合國情，既現實又有發展前景，並亟待研究的重要課題。中國應重點開發豐富的鎂資源，擴大在工業上的應用範圍，並應緊跟世界汽車用鎂合金的趨勢，開創具有中國特色的汽車用鎂合金新局面。
據相關報道，大眾公司、通用汽車公司、日產公司、馬自達公司、三菱公司等美國三大汽車公司聯合對新開發的耐熱鎂合金進行經濟和技術評估，對鎂合
金在汽車上的應用十分看好。變形鎂合金及其加工技術正在成為鎂合金研究和應用領域的熱點，包括鎂合金等通道轉角擠壓技術。鎂合金超塑性研究，重要研究方向是：
（1）高應變速率超塑性。對於節約能源、提高生產率、擴大應用都有很重要的意義。（2）大晶粒工業態鎂合金超塑性。
研究晶粒較大的工業態鎂合金在一定條件下的超塑性，因其不需要預加工可節約能源，故將有更大的應用前景。（3）鎂合金低溫超塑性。研究鎂合金在較低的溫度下進行超塑性變形。
鎂合金材料的研究和應用前景是非常廣闊的，相對於其它金屬材料（如鋁、鋼等）的研究發展水平，我國與世界發達國家的差距較小，可以說幾乎處在同一起跑線上，如果集中全國的優勢力量針對關鍵科學問題展開研究，就有可能取得重大突破，達到甚至趕超世界先進水平。我國近年在鎂合金技術開發和應用領域取得了長足進步，作為世界第一「鎂」大國要造好鎂、用好鎂，造福於中國和世界，並在鎂的研究領域成為世界領頭羊，推動鎂合金走可持續發展之路，同時還要開展好鎂合金的重大基礎研究。
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