目前，在我國，汽車行業(yè)是推動鎂合金行業(yè)需求增長的主要驅(qū)動力。根據(jù)節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線戰(zhàn)略咨詢委員會2016年發(fā)布的輕量化目標(biāo)，到2020年、2025年和2030年，相較于2015年，汽車的重量分別要減輕10%、20%和35%。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，汽車制造商需要增加鋁合金、鎂合金和碳纖維材料的使用量，并降低碳纖維材料的成本。其中，關(guān)于鎂合金材料的目標(biāo)是到2020年、2025年和2030年，單車使用鎂合金達(dá)到15公斤、25公斤和45公斤。

        鎂合金在零部件開發(fā)中具有密度小、良好的減震性和剛性等優(yōu)點，因此在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在轉(zhuǎn)向盤、前端結(jié)構(gòu)件、儀表盤支架、前后座椅背骨架、轉(zhuǎn)向柱支架、變速器殼體和發(fā)動機支架等方面。鎂合金的應(yīng)用在汽車制造中能夠顯著減輕重量，因此國內(nèi)許多汽車制造企業(yè)都表達(dá)出了大量采用鎂合金的意愿。例如，蔚來ES8采用鎂合金制作儀表盤支架和前端模塊框架，比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)減重超過50%，單車使用鎂合金超過7公斤；而2020年特斯拉Model Y的座椅骨架（靠背+座框）全部采用鎂合金制造。

        近日，在中國西部科技創(chuàng)新港，一輛國內(nèi)首臺鎂合金輕量化掛車正式交付使用。這輛掛車可謂“鎂”中之“王”，它是由西安交通大學(xué)陜西省鎂基新材料工程研究中心和陜汽集團(tuán)德創(chuàng)未來汽車科技有限公司所組成的“科學(xué)家+工程師”團(tuán)隊共同研發(fā)的成果，成功實現(xiàn)了我國掛車的輕量化。該掛車采用了超過800公斤的鎂合金，單車的鎂合金用量占比超過10%，而最大單體鎂合金制件的尺寸達(dá)到了13米。相比原本采用鋼制方案，綜合減重近1噸。這種鎂合金輕量化掛車能夠顯著提高公路貨運的經(jīng)濟(jì)效益，因此成功應(yīng)用該技術(shù)有望為輕量化專用車市場培育出千億級的規(guī)模。

輕量化理念貫穿重卡研發(fā)全過程

        2022年8月，西安交通大學(xué)與榆林市府谷縣簽署了合作協(xié)議，共同建設(shè)陜西省鎂基新材料工程研究中心。今年初，陜西省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)布了《關(guān)于公布2023年度秦創(chuàng)原“科學(xué)家+工程師”隊伍入選名單的通知》，"面向零碳物流運輸?shù)逆V合金輕量化掛車開發(fā)"聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊成功入選秦創(chuàng)原"科學(xué)家+工程師"隊伍建設(shè)項目。

        該研究團(tuán)隊秉持陜西省"科學(xué)家+工程師"聯(lián)合創(chuàng)新項目運營機制，在學(xué)校金屬材料強度國家重點實驗室的支持下，結(jié)合陜西省鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，整合并借鑒了鎂產(chǎn)業(yè)全鏈條相關(guān)的優(yōu)勢資源，組建了完整的鎂合金輕量化掛車創(chuàng)新聯(lián)合體。他們首次將鎂合金輕量化理念貫穿于重載卡車的設(shè)計研發(fā)、工程制造和后期驗證的整個過程，攻克了高品質(zhì)車用鎂合金在細(xì)密均勻的鑄錠、精密塑性成形、穩(wěn)固連接裝配、可控高效防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)問題，形成了鎂合金輕量化掛車系統(tǒng)的研發(fā)技術(shù)方案。通過六個省份和十五家單位的緊密協(xié)作，經(jīng)過500多天的努力，最終成功研制出了這輛最"鎂"掛車。

車輛減重助力經(jīng)濟(jì)、減碳雙豐收

        根據(jù)西安交通大學(xué)材料學(xué)院院長單智偉的說法，他們的制作理念是讓卡車的自重減輕，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放。根據(jù)實驗結(jié)果，一輛轎車的車身質(zhì)量每減少10%，其燃油經(jīng)濟(jì)性可提高3%至4%，同時汽車的排放也會相應(yīng)降低。同樣地，減輕卡車自重1噸可以使卡車多拉1噸貨物，不僅在同等油耗條件下提高運送效率，而且空車返程時也能實現(xiàn)省油減碳目標(biāo)。

        單智偉表示，該車未來還有很多優(yōu)化空間，除了繼續(xù)減輕車輛自重外，他們還希望通過技術(shù)革新進(jìn)一步降低成本。通過計算，假設(shè)每年有約180輛車從榆林到天津港往返，卡車重量減少1噸相當(dāng)于每次可以多拉1噸煤炭，這將帶來約7.5萬元的年凈利潤。在相應(yīng)的條件下，減碳效果更加明顯，這對于實現(xiàn)國家的“雙碳”目標(biāo)非常有幫助，也形象地展示了車輛鎂合金輕量化的意義。通過不斷進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)實用性和社會接受度，該車型可以更好地實現(xiàn)減碳效果。

        榆林市人大常委會主任王國忠指出，鎂合金具有重量輕、強度高等優(yōu)勢，并且在交通運輸、電子工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。鎂合金的密度只有鋼鐵的五分之一左右，而強度是鋼鐵的3倍，這使得鎂合金在車輛輕量化方面具有巨大的潛力。陜西擁有眾多車企和完善的產(chǎn)業(yè)鏈，為鎂合金車輛輕量化的研發(fā)和發(fā)展提供了獨特的優(yōu)勢。

        目前，榆林的鎂產(chǎn)業(yè)主要集中在上游，而在鎂合金和鎂電池等領(lǐng)域仍處于起步階段。王國忠表示下一步的發(fā)展目標(biāo)是將鎂的應(yīng)用領(lǐng)域從原鎂生產(chǎn)逐漸擴(kuò)大，努力向產(chǎn)業(yè)鏈的下游延伸，補全產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。這將使陜西成為真正的鎂的應(yīng)用大省和用鎂產(chǎn)業(yè)強省。

        這輛鎂合金輕量化掛車的誕生實現(xiàn)了從鎂科學(xué)認(rèn)知到鎂工程實踐的完整跨越，其輕量化重載卡車的創(chuàng)新研發(fā)模式、制造技術(shù)方案和驗證效果對基于高品質(zhì)鎂合金應(yīng)用的汽車輕量化具有引領(lǐng)示范作用，同時也將進(jìn)一步完善陜西的鎂產(chǎn)業(yè)鏈。
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