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2020-06-10
汽車行業中輕質金屬的興起

汽車行業對部件的要求非常嚴格——其嚴格程度可能僅次於航空航天。安全是個大問題,許多部件需要在碰撞時吸收能量。其他部件則需要具有結構剛性,因此更注重強度。來料檢驗和使用光譜儀進行金屬分析的作用日益重要,尤其是隨著新材料在整個供應鏈中引入,這種作用愈發重要。

 

鋁和鎂合金最近在汽車行業中廣受青睞,因為其重量輕、成本相對低廉,並且具備許多所需的性能。它們可以形成複雜的形狀,包括發動機組件、變速器箱體和結構零件。即使在當前環境下,驅動輕量化需求的法規被普遍接受,並且輕質金屬的研發也在持續進行。因全球經濟的複蘇和復產中的製造業,其近期的發展速度會有所延緩。

 

鋁繼續佔據主導地位

鋁的重量比鋼輕約三分之一,近年來,鋁在汽車中的使用量激增。這一趨勢將持續一段時間:截止2022年,預計平均每輛汽車將含有近100kg的鋁,這些鋁已經取代了原先較重的零件。這意味著截止2025年,汽車行業的耗鋁量將佔總耗鋁量的四分之一,即3000萬噸。

 

鎂亦呈上升趨勢

鎂甚至比鋁還輕——每單位重量輕36%。同時,在所有結構金屬中,鎂的強度重量比最高。由於鎂的儲量豐富,且易於回收,因此不足為奇的是,自從鎂早期被用於車輪以來,鎂取代了外殼和空間框架中的鋼和鋁。目前,超過一半的鎂被用於鎂鋁合金中。鑄造鎂鋁合金被用於許多零件,包括變速器和離合器殼,以及方向盤和支架等。

 

然而,鎂確實存在一些缺點。鎂易碎,且不具有鋁的抗蠕變性。全世界的研究團隊都在致力於解決這些問題。澳大利亞墨爾本莫納什大學的一個團隊發明了一種工藝,這種工藝能改變鎂的微觀結構,減輕其脆弱程度。這意味著純鎂可以在室溫下成形並被壓縮成任何形狀而不開裂。美國能源部的另一個團隊開發了一種工藝,這種工藝能提高鎂的能量吸收和延展性,使其更適用於更多種類的汽車零件。

 

鋼材蓄勢發力後再度流行

如果你認為鋼鐵製造商無所事事,眼睜睜看著他們的行業逐漸萎縮,則請三思。鋼是一種穩定可靠、儲量豐富、為人熟知的材料,鋼鐵製造商一直在努力奪回被新興企業奪走的市場份額。

 

鋼鐵製造商正尋求開發超輕鋼,這種鋼比鋁更堅固、更便宜,而且重量幾乎和鋁一樣輕。他們已接近成功,新產品有望在2021年上市,甚至更早。由於企業很難抗拒更高強度、更低成本的誘惑,因此,若如所描述的那樣,能提高鋼材的性能,則基於不斷增長的鋁和鎂市場的預測可能會被打亂。