引言：镁及镁合金当前有近100万吨的产量，虽明显不及铝合金的产量，但镁合金在轻量化、医疗以及矿物冶炼等方向开展了大范围的研究和应用。本文展开论述镁及镁合金在汽车领域的应用。镁合金作为最轻的金属材料，其运用可有效降低同类部件及汽车的重量，增加汽车续航能力。
上述领域涉及研究和生产的高校、研究所、生产企业众多。通过尽可能搜集、寻找公开发表的信息，进而整理成文。所述可能并不详尽（尤其缺乏国外相关单位信息），欢迎留言沟通，促成镁合金更广泛的研究和应用。
镁合金的特点（后面的文章会多次重复）
镁合金的密度为1.74 g/cm³，近似于碳纤维的密度。相比于铝合金的2.8g/cm³ 和钢的7.9 g/cm³。镁合金的密度明显较小，在同种结构替换下，镁合金零部件的重量是铝零部件的2/3，是钢零部件的1/4，能极大的减轻零部件的重量。同时，镁合金还具有铸造型优良（能生产薄壁铸件）、电磁屏蔽性好（在某波段下具有电池屏蔽能力）、碰撞吸能效果好（比铝合金高5-30倍的减震性能，比钛合金高几百倍）、易于回收（回收成本和回收效率比铝合金有优势）以及机械加工效率高（切削阻力小等）等优势。
镁合金强度和刚度明显好于塑料，抗冲击力好于铝合金，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属材料。另外，镁合金蠕变性能好，随时间和温度的变化在尺寸上蠕变较少。镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。
镁合金耐碱性腐蚀。
一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。
镁合金在汽车领域的政策驱动
2020年，由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会组织全行业1000余名专家历时一年半修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》（以下简称技术路线图2.0）在上海发布。
技术路线图2.0从市场需求角度预测，2025年、2030年、2035年我国汽车产销年规模分别为3200万辆、3800万辆、4000万辆；同时，乘用车（含新能源）新车平均油耗分别降至4.6L/100km、3.2L/100km、2.0L/100km；货车油耗较2019年分别降低8%、10%、15%以上；货车油耗较2019年分别降低10%、15%、20%以上。至2035年，在新能源汽车销量占比达到50%以上时，而纯电动汽车销量预计将占新能源汽车的95%以上。
2026 年-2030 年为第三阶段，重点发展镁合金和碳纤维复合材料 技术，解决镁合金及复合材料循环再利用问题，实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维 零部件的大范围应用，突破复杂零件成型技术和异种零件连接技术。
技术路线图2.0引入了“整车轻量化系数”，“载质量利用系数”，“牵挂比”等衡量整车轻量化水平的依据，到2025年，新能源乘用车轻量化系数降低15%，2030年降低25%，2035年减低35%。
为达到节能减排的目标，除提升发动机效率，发展混合动力，增加电池密度等措施，对于车辆自身重量的减轻也必不可少，车重每减轻10%，油耗将降低6-8%。对于消费者来说，厚实的钢板并不代表更加安全，更多新材料的应用将会让汽车的负担更小，跑的更远，而更多车内系统的整合也会带来轻量化水平的提升。
节能与新能源汽车 技术路线图2.0
2020年，国务院发表《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》，包括5项重点任务、5个专栏任务、5项保障措施。科技部将按照《规划》的部署，围绕“三纵三横”产业链，加大创新链的部署力度，重点包括三个方面：一是动力电池和燃料电池；二是围绕智能化、网联化以及轻量化；三是支持国家新能源汽车技术创新中心等科技创新平台。
《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》“3个5”框架
镁合金在汽车零部件领域的潜在优势
1886年镁在德国开始进行工业生产。镁合金的大规模应用最早是在二战期间，当时，大量的镁合金应用在燃烧弹、照明弹、战斗机等零部件上。借助镁的燃烧性，以及轻量化效果，极大地扩大在导弹、军械不见等应用。当时，镁合金构件容易腐蚀，很多构件上具有大量的涂层，镁合金的腐蚀性能并未得到有效解决。但由于当时大量的军械部件、导弹属于易损耗品，更新迭代较快，因此，镁合金在当时的历史条件下，较为符合当时的使用需求。随二战落幕，镁合金耐蚀性不足、结构强度相对较低的缺点，又一次成为镁合金所面临的难题。镁合金的用量急速下降。随后，学界和工业界，一方面继续研发先进镁合金、镁合金的表面处理技术，另一方面，扩展镁合金在民用工业领域的应用。
附加：中国在20世纪50年代才开始用熔盐电解法开始以工业规模生产镁。然而，热还原法之中的皮江法才是我国乃至全球生产金属镁的重要方法，因为皮江法炼镁工艺流程短、投资少、建厂快、成本较低。中国所生产的镁合金坯锭、镁合金颗粒等镁制品，由于低成本、高质量，在全球范围内占据广泛且大量的市场，镁合金坯锭全球生产占比达到近90%以上，同时促使了镁合金的飞速发展。但皮江法也有一些缺点，如生产过程中资源能源消耗比较大，污染比较严重。近年来西交大等高校有报道在研发低能耗、低碳更环保的镁合金提炼技术。中国镁合金行业上游和中游企业主要有：云海金属、瑞格镁业、海镁特、八达镁业、银光华盛、中大物产、东义、宜安科技、闻喜镁业、府谷、青海盐湖等（排序不分先后）。
镁合金的批量生产，降低了镁合金的成本。结合近200年间，镁合金领域逐渐研发的先进技术，使得镁合金的大量零部件应用成为可能。镁合金应用在汽车领域，主要是用于结构件。汽车每减少100Kg重量，续航里程可提升10%-11%，还可以减少20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。
二战以前（约1936年前），镁合金在汽车上主要用于赛车油泵箱、曲轴箱、传动箱等零部件。20世纪90年代之后，镁合金产品开始逐渐广泛引用于汽车领域。桑塔纳汽车曾尝试镁合金应用于发动机缸体等零部件，随后逐渐扩展到变速器壳体、轮毂、方向盘、仪表盘框架、座椅框架、靠背等零部件的应用尝试。结合镁合金的轻量化优势，以及其合理且符合使用工况的力学、耐蚀等性能，在汽车领域逐渐扩展了镁合金的应用。
镁合金在汽车各零部件上的尝试替换和应用
新能源汽车时代，镁合金正在尝试在电池箱盖上的应用，目前大量的高校、研究所和镁合金中下游企业，正在进行相关方面的研发和验证。听说的研发和企业涉及上海交大、重大、宝武镁业、比亚迪、万丰镁瑞丁等。电池包是新能源汽车核心能量源，主 要包括动力电池模组、结构系统、电气系统等；其中，结构系统由壳体（包括上、下壳 体两部分）、各种金属支架、端板等组成，目前普遍使用钢板或者铝合金作为结构件材 料。镁合金结构件不仅性能优良，而且密度小，可有效减轻车重；以特斯拉 MODEL S 为例，其电池包所使用的铝合金结构件总重量约 125 公斤，若全部采用镁合金，重量有望减少至 80kg 左右，减重效果达 30%。
镁合金汽车零部件
目前汽车上已超过90种是由镁合金制造的零件，其中90％以上为压铸件与铸件，而用得最多的有7种：仪表盘基座及转向管柱、座位框架、方向盘轴、发动机阀盖、车身外部件。其他，北美、日本等汽车上使用的镁压铸件已扩展到制动马达、悬架零件、框架构件、发动机构件、汽缸罩盖、离合器外壳、手制动杆等零部件上。
目前汽车领域较为普及的零部件主要为转向支架、仪表盘横梁等小型结构件，单件用镁量有限。随着国内锻造技术进步，大型结构件良率逐渐提升，锻造加工成本下降使得价格逐渐具有竞争力，部分大型结构件如轮毂、电池包外壳等已经具备普及的可能。轮毂采用镁合金材料，将在铝合金轻量化的基础上再度减重20-30%，电池包外壳、电池包支架等大型结构件采用镁合金将减重40-50%，效果极为可观。
仪表盘基座对制造材料的要求：良好的变形性能、质量轻、高的尺寸精度、简化零件结构等，镁合金都能满足这些要求。20世纪80年Audi V8型车，是一个整体压铸件，长1440 mm、壁厚3.5 mm、质量约4.3 kg。与钢件相比，质量减轻了约65％，结构大大简化，它将过去需要30个～60个零件组装的基座集成为一块整体。这种整体式基座可以为“A”型支柱、HVAC(采暖通风和空调)控制器、安全气囊箱、空调器管路、驾驶杆、刹车、离合器踏板及其他零部件提供支撑结构。
在驾驶系统中加入气袋后增加了其质量，从而影响到车的可操纵性，如果一部分零件改用镁合金制造则可以显著减少质量，提高车的驾驶性能。丰田汽车公司用AM60镁合金压铸方向盘，它的盘芯用AM50镁合金压铸，其他的零件是用AZ91镁合金，整个方向盘的质量减轻45％以上。镁合金具有质量轻、操作性能好、价格合理等优点。
可以用镁合金压铸的又一典型零件，因为镁合金具有成型性好、密度小、简化结构效果好等特点，还具有易实现零件集成化、提高抗震性等优点。德国梅赛德斯汽车公司用AM系镁合金压铸座椅框架，由5件镁合金厚壁压铸件装配而成，重仅8．5 kg，比原来的钢框架轻了11.5 kg，即轻了57.5％，之后又研制成功仅2 kg的座椅框架，由一件座底框和一件座背框组成，他们的壁厚仅2 mm-4 mm，组装前不需要进行机械切削深加工。镁合金座椅框架的应用大大刺激了镁应用的发展，以镁取代钢、铝可以取得显著的减重效果与节能减排，并提高了车的抗冲击性能。
通常，汽车车身的镁合金构件有高压铸造件与挤压材料制造的工件。用高压铸造法生产的车身构件的壁厚仅2.0 mm-2.5 mm，比铝合金的更薄，模具寿命也更长，力学性能也更好。用铝合金和镁合金挤压型材制造的混合结构车门可以减小工件尺寸、降低生产成本；车门也可以整体压铸，采用镁合金整体压铸件制造的轿车遮阳篷，比钢结构框架轻50％以上。发动机支架也是可用镁合金压铸的主要零件，具有明显的减重和吸震效果。
奔驰汽车进气歧管
汽车发动机阀盖可用铝、镁、钢、塑料等制造。其主要优点：轻量化效益大；可一次压铸成型，深加工费大幅下降；杜绝了漏油，抗蠕变性能高；经久耐用等。
戴姆勒-奔驰变速箱推杆壳体（重量: 约为330g）
车轮及其他零部件
车轮、膝垫加强板也可以用AM 60镁合金压铸。菲亚特汽车公司压铸的第二代镁合金车轮仅重5.4 kg，比铝合金的轻28％。
汽车 后视镜杆、汽车 扶手管
电池包
电机控制箱
“文章内容来源于镁合金文献和大量的镁合金推广应用报道。本公众号仅做汇总和阐述。在此感谢各位前辈和同行在镁及镁合金行业的开拓和付出。”
参考文献：
[1] 根据网络资料进行整理。
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