摘 要

由中国科学院长春应用化学研究所与一汽集团铸造有限公司承担的中科院东北振兴科技行动计划重大项目“高性能稀土镁合金及其在汽车上的应用”，主要是解决稀土元素难加入和加入后合金成分不均匀的难题，同时对稀土元素在镁合金中的作用机理进行深入研究。研发有自主知识产权的高强、耐热、抗蠕变稀土镁合金，解决新型稀土镁合金在汽车零部件制品上熔炼工艺、压铸工艺、合金流动性不好，充型困难等关键技术。推动稀土镁合金在汽车零部件领域应用，全面提升我国镁合金应用水平。项目已完成实验室小试、模试和100吨/年中试，正在建设1000吨/年工试装置。开发了460马力柴油发动机稀土镁合金汽缸罩盖，实现4万件/年生产能力。

项目进展概况

“高性能稀土镁合金及其在汽车上的应用”项目启动以来产业化进展顺利。2005年6月对“汽缸罩盖”、“进气管”进行计算机模拟，结构与外观设计，采用数值模拟软件对其温控、浇注系统进行模拟；按设计要求铸造新型合金，进行新型合金的组织性能表征。2005年12月，完成800吨、1000吨和1400吨镁合金压铸机的安装与调试，并开始试生产；对稀土镁合金的熔炼工艺进行调整，以达到最佳的稀土镁合金压铸件的合金熔炼工艺。2006年3月利用PRO/CAST、FLLOW-3D软件，对460马力柴油发动机稀土镁合金汽缸罩盖进行模拟分析，通过合理的设计浇注系统、模具热流道及优化镁合金压铸工艺，达到减少镁合金压铸件中气体和疏松的含量，提高镁合金压铸件的密度，改善镁合金压铸件的力学性能。经过压铸工艺调整，完成了汽缸罩盖的试制，并通过了发动机台架试验，定型生产，设计能力4万件/年。2007年10月进行其它稀土镁合金压铸件的开发，如: 红旗轿车发动机抗扭支架，捷达发动机气门室罩盖，夏利变速箱壳、离合器壳，红旗车座椅骨架，变速箱上盖，为稀土镁合金在更多的汽车零部件上的产业化应用做准备。

用镁合金代铝和钢可使设备大大减重。减重对航天、航空、电子通讯等结构件特别是交通运输工具具有重要意义。资料表明，普通交通运输工具，每减重1磅可节省300美元；飞机每减轻1磅可节省3000美元；而对空间飞行器减轻1磅可节省30000美元。可见，结构件轻量化的经济意义是显而易见的。结构件轻量化对提高汽车的机动性，稳定性，高质量，节能和保护环境均具有重要意义。

目前，欧洲正在使用和研制的镁合金汽车零部件已超过60多种，单车上用镁合金重量在9.3-20.3kg。在北美约有25-30家的镁合金压铸厂，最大的一家公司，有3000吨冷室压铸机。北美正在使用和研制的镁合金零部件多达100多种，是汽车用镁合金量最大的地区，在一些车型上，具体应用镁合金重量在5.8-26.3kg。

项目关键技术

(1)解决稀土镁合金中稀土强化相、弥散相等关键技术

(2)高性能稀土镁合金的熔炼技术

(3)稀土镁合金压铸技术和稀土镁合金压铸工艺

(4)稀土在镁合金压铸成型中的作用规律

(5)批量化生产和成品率控制中的关键技术

(6)稀土镁合金在较大、较复杂的汽车结构件中流动、弥散和成型技术

项目创新点

(1) 针对稀土镁合金熔点低、流动性不好、充型困难，优化设计特殊模具

(2) 稀土镁合金压铸技术和稀土镁合金压铸工艺

(3)批量化生产和成品率控制中的关键技术

(4)汽车自动变速箱、离合器用耐热、抗蠕变镁合金的开发

(5)开发具有国际竞争力的高强、高韧、耐热、抗蠕变稀土镁合金

(6)稀土镁合金在汽车压铸件上的批量生产

经济效益分析

(1)由于镁合金的比重比铝合金轻25%到30%，在航空航天和军工领域应用意义重大，经济效益也相当明显。我们为中科院长春光机所提供的稀土镁合金替代铝合金在“神6”上应用，减重了13公斤，节省了39万美元的发射费用。

(2) 在一汽大众PQ35平台和奇瑞A6方向盘的生产，月产量2.5-3万件；460马力柴油发动机汽缸罩盖4.5万件/年，实现了稀土镁合金首次在中国汽车上的应用，促进了汽车轻量化，降低了能耗，减少了污染和改善了环境，取得了显著的社会效益。

(3)本项目取得的经济效益和社会效益有利于推动长春市的经济发展，对促进东北老工业基

地调整和改造具有很大的积极作用。

利用中国科学院长春应用化学研究所的稀土镁中间合金，开发有自主知识产权的高强、耐热、抗蠕变稀土镁应用合金，针对稀土元素化学性质活泼、易与其它金属反应的特点，解决稀土镁合金熔炼关键技术；解决由于采用稀土镁合金代替AZ91D后，产生的压铸技术和稀土镁合金压铸工艺的改型，针对国内外还没有现成的稀土镁合金压铸技术和压铸工艺，自主开发稀土镁合金在汽车零部件上特殊压铸工艺和压铸技术；掌握高性能稀土镁合金的熔炼技术，完成高性能镁合金产业化开发，为高性能汽车用镁合金压铸产品提供高品质的系列稀土镁合金铸锭，其性能达到或超过目前国外同类合金的水平；其合金成本的增加控制在目前通用的AZ91D合金价格的30%以内；解决汽车用高性能镁合金压铸产品批量生产中的关键技术，使高性能镁合金年产量达4万件以上；除满足一汽集团开发性能先进的汽车整车和汽车零部件外，还要为东北和国内制造业的改造和优化提供稀土镁合金新技术和新材料支撑，同时还可以出口技术含量和附加值高的稀土镁合金制品，以改变目前大量出口粗镁的局面。