汽车轻量化|镁合金给挂车“瘦身”，减碳效果再提升

发布日期：2023-07-26 浏览次数：874

目前，在我国，汽车行业是推动镁合金行业需求增长的主要驱动力。根据节能与新能源汽车技术路线战略咨询委员会2016年发布的轻量化目标，到2020年、2025年和2030年，相较于2015年，汽车的重量分别要减轻10%、20%和35%。为实现这一目标，汽车制造商需要增加铝合金、镁合金和碳纤维材料的使用量，并降低碳纤维材料的成本。其中，关于镁合金材料的目标是到2020年、2025年和2030年，单车使用镁合金达到15公斤、25公斤和45公斤。

镁合金在零部件开发中具有密度小、良好的减震性和刚性等优点，因此在汽车领域的应用主要集中在转向盘、前端结构件、仪表盘支架、前后座椅背骨架、转向柱支架、变速器壳体和发动机支架等方面。镁合金的应用在汽车制造中能够显著减轻重量，因此国内许多汽车制造企业都表达出了大量采用镁合金的意愿。例如，蔚来ES8采用镁合金制作仪表盘支架和前端模块框架，比传统钢结构减重超过50%，单车使用镁合金超过7公斤；而2020年特斯拉Model Y的座椅骨架（靠背+座框）全部采用镁合金制造。

近日，在中国西部科技创新港，一辆国内首台镁合金轻量化挂车正式交付使用。这辆挂车可谓“镁”中之“王”，它是由西安交通大学陕西省镁基新材料工程研究中心和陕汽集团德创未来汽车科技有限公司所组成的“科学家+工程师”团队共同研发的成果，成功实现了我国挂车的轻量化。该挂车采用了超过800公斤的镁合金，单车的镁合金用量占比超过10%，而最大单体镁合金制件的尺寸达到了13米。相比原本采用钢制方案，综合减重近1吨。这种镁合金轻量化挂车能够显著提高公路货运的经济效益，因此成功应用该技术有望为轻量化专用车市场培育出千亿级的规模。

轻量化理念贯穿重卡研发全过程

2022年8月，西安交通大学与榆林市府谷县签署了合作协议，共同建设陕西省镁基新材料工程研究中心。今年初，陕西省科学技术厅发布了《关于公布2023年度秦创原“科学家+工程师”队伍入选名单的通知》，"面向零碳物流运输的镁合金轻量化挂车开发"联合研发团队成功入选秦创原"科学家+工程师"队伍建设项目。

该研究团队秉持陕西省"科学家+工程师"联合创新项目运营机制，在学校金属材料强度国家重点实验室的支持下，结合陕西省镁产业发展优势，整合并借鉴了镁产业全链条相关的优势资源，组建了完整的镁合金轻量化挂车创新联合体。他们首次将镁合金轻量化理念贯穿于重载卡车的设计研发、工程制造和后期验证的整个过程，攻克了高品质车用镁合金在细密均匀的铸锭、精密塑性成形、稳固连接装配、可控高效防护等关键技术问题，形成了镁合金轻量化挂车系统的研发技术方案。通过六个省份和十五家单位的紧密协作，经过500多天的努力，最终成功研制出了这辆最"镁"挂车。

车辆减重助力经济、减碳双丰收

根据西安交通大学材料学院院长单智伟的说法，他们的制作理念是让卡车的自重减轻，以提高燃油经济性和降低排放。根据实验结果，一辆轿车的车身质量每减少10%，其燃油经济性可提高3%至4%，同时汽车的排放也会相应降低。同样地，减轻卡车自重1吨可以使卡车多拉1吨货物，不仅在同等油耗条件下提高运送效率，而且空车返程时也能实现省油减碳目标。

单智伟表示，该车未来还有很多优化空间，除了继续减轻车辆自重外，他们还希望通过技术革新进一步降低成本。通过计算，假设每年有约180辆车从榆林到天津港往返，卡车重量减少1吨相当于每次可以多拉1吨煤炭，这将带来约7.5万元的年净利润。在相应的条件下，减碳效果更加明显，这对于实现国家的“双碳”目标非常有帮助，也形象地展示了车辆镁合金轻量化的意义。通过不断进一步提高经济实用性和社会接受度，该车型可以更好地实现减碳效果。

榆林市人大常委会主任王国忠指出，镁合金具有重量轻、强度高等优势，并且在交通运输、电子工业、医疗等领域中得到广泛应用。镁合金的密度只有钢铁的五分之一左右，而强度是钢铁的3倍，这使得镁合金在车辆轻量化方面具有巨大的潜力。陕西拥有众多车企和完善的产业链，为镁合金车辆轻量化的研发和发展提供了独特的优势。

目前，榆林的镁产业主要集中在上游，而在镁合金和镁电池等领域仍处于起步阶段。王国忠表示下一步的发展目标是将镁的应用领域从原镁生产逐渐扩大，努力向产业链的下游延伸，补全产业链，实现全产业链的发展。这将使陕西成为真正的镁的应用大省和用镁产业强省。

这辆镁合金轻量化挂车的诞生实现了从镁科学认知到镁工程实践的完整跨越，其轻量化重载卡车的创新研发模式、制造技术方案和验证效果对基于高品质镁合金应用的汽车轻量化具有引领示范作用，同时也将进一步完善陕西的镁产业链。
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