镁和镁合金：优化生产的策略探析

【案例5-4】　近年来，全球汽车行业用镁合金替代钢铁材料，以便降低整车重量的工作正在推广，汽车铸造壳体、车身框架、骨架、转向盘等零部件的镁合金化正在实施中。福特汽车公司每辆车镁合金用量1990年只有2 kg，2000年增加为70 kg，到2009年平均每辆汽车镁合金用量达到120 kg，这将使汽车减重500 kg，从而大大降低汽车油耗和尾气排放量。

5.4.2.1　纯镁

纯镁是银白色金属，密度为1.74 g/cm3，相当于铝的2/3，是工业用金属中密度最小的。纯镁具有很高的化学活性，耐腐蚀性很差，强度和塑性均较低，一般不直接用作结构材料。

5.4.2.2　镁合金

纯镁的力学性能较低，实际应用时，一般在纯镁中加入一些合金元素，制成镁合金。镁合金中通过加入合金元素，产生固溶强化、时效强化及细晶强化作用，以提高镁合金的力学性能、抗腐蚀性能和耐热性能。镁合金中常加入的合金元素有铝、锌、锰、锆及稀土元素等。铝和锌可起固溶强化作用，锰可改善耐热性和耐蚀性。

镁合金经热处理后（固溶+时效），强度可达300～500 MPa，比强度高于铝合金。另外，减震性好，切削加工性优良。但镁合金耐蚀性差，常常需要采取保护措施。

镁合金根据其加工性能可分为变形镁合金和铸造镁合金，其牌号分别以“MB”和“ZM”加数字表示。常用的变形镁合金有MB1、MB2、MB8、MB15等，其中应用较多的是MB15，它具有较高的强度和良好的塑性，且热处理工艺简单，热加工后直接进行时效便可强化，能制造形状复杂的大型锻件。常用的铸造镁合金有ZM1、ZM2、ZM5，它们具有较高的强度和良好的铸造工艺性，适于生产各类铸件，但耐热性较差，长期使用温度不高于150℃。

目前镁合金一般用于汽车上的座椅骨架（图5-12）、仪表盘、转向盘（图5-13）和转向柱、轮毂（图5-14）、发动机气缸盖、变速器壳、离合器壳等零件，其中转向盘和转向柱、轮毂是应用镁合金较多的零件。(www.xing528.com)

图5-12　座椅骨架

图5-13　转向盘骨架

图5-14　轮毂

由于镁合金具有良好的阻尼系数，减震量大于铝合金和铸铁，用于壳体可以降低噪声；用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。虽然镁合金有这些优点，但从成本上看它仍然偏高于铝合金。尽管如此，镁合金的应用前景仍然被看好，随着技术的发展将有更多的零件用镁合金来制造。