双碳背景下建议加快镁合金产业在汽车轻量化中的应用

        中国在镁资源方面具有显著的优势。全球市场上，80%以上的镁都是从中国出口。镁作为新兴的轻质金属材料，在许多领域具有广泛应用。镁具有较低的密度，仅为铝的2/3、锌的1/4，因此具有非常轻的重量。与高强度钢和铝合金相比，镁合金能够实现更为明显的减重效果。这对于汽车轻量化等领域来说尤为重要，可以提高燃油效率、降低排放，并增加汽车的整体性能。镁合金具有优异的强度。相比铝合金和钢，镁合金在相同重量下可以提供更高的强度。这使得镁合金在制造结构件和零部件时具有重要的价值，能够提供更好的安全性能和耐久性。镁合金具有良好的吸震性能和优秀的铸造性能。它具有良好的抗冲击性和振动吸收能力，因此在制造运动器械、航空航天设备和电子设备等领域得到广泛应用。同时，镁合金在铸造过程中具有优异的流动性，可实现复杂零件的高精度制造。压铸镁合金材料可以循环利用，不影响材料的性能。这使得镁合金非常适合循环经济和节能低碳生产要求，有利于环保和资源的节约。中国的镁资源丰富，而镁合金具有重量轻、强度高、吸震性能好、铸造性能优良等特点，是最有效的汽车轻量化材料之一。此外，镁合金还符合循环经济和节能低碳生产的要求，有利于环保和资源的可持续利用。

        另外一方面，轻量化是汽车和单车使用镁合金的一个显著特点。根据相关研究显示，车辆所消耗燃料的60%用于克服自身的重量。当车辆重量减轻10%时，燃油效率可提高5%以上；每减少100公斤的车重，每百公里油耗可减少约0.7升。每节约1升燃料还可减少约2.5千克的CO₂排放，从而实现年排放量的30%以上减少。尽管镁合金在汽车领域有很大的需求增长潜力，但由于各种原因尚未得到广泛推广和应用。目前，镁合金铸件主要用于高端汽车的仪表盘、发动机罩、方向盘、座椅支架、车门板和变速器外壳等部件。统计数据显示，2020年北美地区每辆汽车使用平均6.8千克的镁合金，日本达到9.3千克，欧洲更高达14千克，而国产汽车的平均使用量不到3千克。

针对镁合金材料及其应用存在的问题，可以总结为以下五个方面：

        1.      认识不足：对于镁合金材料及其应用的认识不足，导致企业在轻量化方面缺乏积极性。需要加强宣传和教育，增加对镁合金材料的了解，提高对其优势和应用潜力的认识。

        2.      生产技术瓶颈：尽管镁合金具有许多良好性能，但也存在一些缺点，如抗高温和抗疲劳破坏能力较差。为了进一步提高镁的利用率，需要加强对镁合金的研究，改善其耐高温性能和抗疲劳破坏能力。

        3.      标准化体系不完善：需要建立完善的镁合金相关标准化体系，包括材料性能、加工工艺、质量控制等方面的标准，以推动行业的规范发展。

        4.      科研管理体制不健全：虽然科技部在“十四五”期间设立了镁合金汽车轻量化课题，但整体投入仍然不足，各车辆企业在镁合金研发与生产方面的投入也有限。需要加强科研管理，增加资金投入，并建立有效的合作机制，促进科技成果转化和应用。

        5.      关键设备进口依赖度高：我国高性能镁合金材料产业起步较晚，在应用上仍处于产业链和价值链的中低端。与国外相比，关键工艺技术存在较大差距，高端设备大多依赖进口。需要加强自主创新，提高关键设备的研发和制造能力，降低对进口设备的依赖程度。

        针对以上问题，需要政府、企业和科研机构等各方共同努力，加强合作与创新，推动镁合金材料及其应用的发展。

加快镁合金在汽车轻量化中应用

        建立镁合金轻量化标准体系是必要的。在汽车领域采用镁合金需要从系统整体角度出发，对轻量化进行系统性考虑和实践。这涉及车身轻量化设计、零部件轻量化设计、造型轻量化设计等方面，需要对汽车轻量化标准进行体系化建设。

        为了推动汽车轻量化，行业协会和政府应该加大政策导向和标准制定的力度。在制定产业政策、产品标准和环保标准时，应充分考虑汽车轻量化的趋势和进程，制定有利于引导和约束企业行为的法规。同时，应鼓励国内车辆制造商采用轻型、环保、易回收的镁合金材料，并提高整备质量中镁合金材料的比例。此外，还应出台相应政策，提高对进口汽车的技术标准，鼓励进口车型采用轻型材料。

        通过构建完善的镁合金轻量化标准体系，我们能够推动镁合金在汽车领域的广泛应用，实现汽车轻量化的目标。这不仅有助于提高燃油经济性和减少尾气排放，还能推动汽车产业的可持续发展。

        成立镁合金产业化推进联盟是推动镁合金应用的有效方式。该联盟可以由行业协会和学会牵头，邀请汽车零部件企业、镁合金企业、大学、科研机构和政府部门等共同参与，建立起政府引导的上下游联动机制。

        联盟可以通过信息交流、技术培训、组建公共研发平台以及开展共同课题和项目等方式，推动镁合金的开发和应用进程。学习美国汽车业的合作模式，我们可以考虑政府和企业共同设立一项汽车用镁合金的中长期研究计划，以巩固和提升镁合金材料的地位，并推动镁合金在汽车轻量化中承担重要的角色，以满足市场的多样需求。

        通过联盟的共同努力，能够促进镁合金在汽车领域的广泛应用，加速镁合金产业化进程。这将为汽车工业的发展提供新的动力，促进技术创新和产业升级，同时也为环保和可持续发展作出贡献。

        为了加速镁合金轻量化的发展，需要在科研投入方面加大力度。在“产学研用”建设方面，我们应该注重镁合金材料的自主开发和运用，特别是在制备和检测高端设备方面，以减少对进口设备的依赖程度，推动镁合金企业的快速、高效和智能化制造进程。此外，我们还应该增加对行业技术创新体系和产业化的支持力度和资金投入，积极支持以企业为主体、结合“产学研用”的新型科技创新体系的建立。建议政府在制定科技攻关计划、产业化推进计划和市场开拓计划等项目时优先考虑并加大对镁合金产业化项目的支持力度。同时，建议考虑建立针对国产车辆镁合金研发项目和新产品的税收补偿机制和奖励机制，启动以应用推广为导向的产业化专项计划。

        汽车轻量化已成为汽车行业未来发展的必然趋势。作为目前最轻的工程结构金属材料，镁合金材料的应用仍然面临一些关键问题需要克服。为此，汽车行业和镁行业需要紧密合作，加大研发力度，共同推动汽车轻量化的工业化发展进程，为实现“双碳战略”做出新的更大贡献。

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