国家标准计划《压铸镁合金》由 TC54(全国铸造标准化技术委员会)归口,TC54SC4(全国铸造标准化技术委员会压力铸造分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 一汽铸造有限公司 。
| 77 冶金 |
| 77.120 有色金属 |
| 77.120.20 镁和镁合金 |
根据国家“2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”的“双碳”目标的提出,低碳化发展成为未来经济发展的重要方向。
当今交通领域的能源消费比30年前翻了一倍,其排放的污染物和温室气体占到全社会排放总量的30%,其中汽车碳排放量占我国交通领域碳排放总量的80%以上。
因此,低碳化成为全球汽车产业长期关注的关键技术方向之一。
根据《中国汽车产业发展报告(2020)》指出,汽车产业2028年实现碳达峰,2035年在碳达峰的基础上再减排20%以上,2050年实现近零排放。
轻量化是汽车产业低碳化的重要途径,已成为当前汽车发展的大趋势。
实验证明,对于燃油车若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%。
汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3升~0.6升。
汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。
对于电动车,其整车重量每降低100 kg,总续航里程可增加10 km。
根据我国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线2.0》,到2025年,我国燃油车的轻量化水平要比20年提升10%,新能源汽车的轻量化水平要比20年提升15%。
因此,国内外研究人员开展大量汽车轻量化研究。
目前,实现汽车轻量化主要有三大途径:优化车型结构设计,采用轻质材料,改良制造工艺,其中采用轻质材料为最主要的发展方向。
当前,汽车轻量化材料主要为高强钢、铝合金、镁合金等材料,镁合金作为最轻的结构金属材料,具有密度小、强度高、刚性好、压铸性能好、降低噪音、电磁屏蔽性和减震性好、可循环利用等特点,被誉为21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料。
其密度仅为钢的1/4、铝的2/3,与铝合金同等重量的情况下,产品产量可提高30%。
且我国属于“富镁贫铝”,是世界上镁资源最为丰富的国家之一,熔炼镁合金所需的菱镁矿、白云石以及盐湖资源丰富,其中菱镁矿储量约为50亿吨,占全球储量21%,位居全球第二位,完全自给自足。
但铝矿产资源我国储量和产量较少,自给率仅为50%。
因此,镁合金材料在汽车领域的发展不仅可以最大程度的实现产品极致轻量化,同时还可以带动我国镁资源相关产业链发展,促进我国经济发展,避免国外铝矿产资源限制。
目前,压铸镁合金材料已经在汽车领域具有一定应用,但仅局限在承受载荷较小或不承受载荷的内饰件(仪表板副板)等领域。
随着汽车轻量化的发展,镁合金材料正在逐渐向车身、底盘以及动力总成件等领域拓展,对压铸镁合金材料的力学性能、阻燃性能、耐蚀性能、铸造性能等方面均提出了更好的要求。
目前压铸镁合金国家标准(GB/T 25748-2010)仅仅规定了MgAlSi、MgAlMn、MgAlZn系列合金,材料种类、性能(力学性能、耐蚀性能、阻燃性能)无法满足当下镁合金产品技术发展需求。
因此,亟需修订压铸镁合金国家标准,结合当下最新的镁合金产品发展需求及镁合金材料技术的发展现状,针对镁合金不同服役工况,引入多类别压铸镁合金材料,填补国内压铸镁合金材料空白,指导汽车行业压铸镁合金材料的应用,提高我国汽车领域轻量化发展,助力国家“双碳”战略目标。
镁合金为汽车产业带来明显的减重效果,目前在内饰件领域上有着广泛的应用。
例如,仪表板横梁、仪表板副板等产品。
同时,随着镁合金材料技术的发展,镁合金材料正逐步向车身结构件等领域拓展,技术较为成熟。
我国的镁材料已取得了“三个第一”的好成绩,分别是镁产量第一,镁储量第一和镁出口量第一。
镁及镁合金材料的应用所带来的优势:一是减轻资源压力,镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力;二是减轻能源和环境压力,镁合金在汽车上大规模应用可降低10%~15%的油耗和排放,;三是镁合金产品减震性能优越;四是镁合金能源特性好,储氢能力很强;五是镁合金产品可屏蔽电子辐射,可广泛用于手机和电脑外壳,中国有丰富的镁资源(占世界70%以上)和巨大的应用市场,镁及镁合金材料的大规模应用,可推动镁产业链的发展,为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。
已经具备的研究基础和条件:一汽铸造有限公司拥有完整的压铸单元,引进国际先进的压铸机设备12台,主要品牌分为布勒、富来、伊之密和力劲等,并且与广东伊之密有限公司联合开发9000T超大压铸机,动态压射力达到2100kN,高真空压铸工艺(≤30mbar),134路精确模温控制,全维度超算精准仿真模拟,实现超大后地板一次调试成型。
公司主要研发的镁合金产品包含车身结构件:减震塔等;底盘结构件:副车架、转向节等;镁合金内饰件:方向盘骨架、仪表板横梁、仪表板副板、座椅骨架、车门内板等;镁合金动力总成件:变速箱壳体、发动机罩盖、电池箱体等,具备成熟的镁合金新型材料的开发、产品设计及铸造工艺/模具研发能力。
本文件规定了压铸镁合金的牌号及代号、技术要求、试验方法、检验规则及标志、质量证明书、包装、运输和贮存。 本文件适用于压铸镁合金的生产与检验。 本次修订主要技术变化如下: a) 更改了范围(见第1章,2010年版的第1章); b) 更改了合金代号的表示方法(见4.2,2010年版的3.2); c) 更改了压铸镁合金的化学成分(见5.1,2010年版的4.1); d) 增加了YZMgAl4RE4、YZMgAl5Sr2、YZMgAl6Sr2牌号及其化学成分(见表1); e) 增加了表面质量技术要求及试验方法(见5.2和6.2); f) 更改了试验方法(见第6章,2010年版的第5章); g) 更改了检验规则(见第7章,2010年版的第5章); h) 更改了标志、质量证明书、包装、运输和贮存(见第8章,2010年版的第6章)。