大型一体化压铸汽车零部件用新型镁合金的研究

特铸杂志发表于2026/6/15 10:00:28 镁合金微量元素

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导读

通过在商用AM60合金中添加微量（质量分数<0.2%）Mn、Ce、La元素制备了AM60、AM61、AM60-0.2Ce和AM60-0.2La四种压铸镁合金，揭示了Mn、Ce、La元素对合金平均晶粒尺寸、孔隙率及孔隙形态、力学性能、耐腐蚀性能和流动性的影响规律，旨在为开发超大型一体化压铸汽车零部件用新型镁合金奠定基础。

近年来，电动汽车产业发展迅速。由于电池带来的额外增重，电动汽车对轻量化的需求高于内燃机汽车。在众多轻量化方案中，一体化镁合金高压压铸超大型汽车部件脱颖而出。特斯拉将171个复杂部件集成为两个一体化铝合金Giga铸件，减重30%，成本降低40%。而用镁合金替代铝合金，由于镁合金密度仅为铝合金的2/3，可进一步减重约30%。2023年，重庆大学国家镁合金工程研究中心联合多家企业，成功生产出全球投影面积超过2.2 m²的最大镁合金超大型一体化高压压铸汽车部件，比原铝合金铸件轻32%，充分展现了镁合金在汽车轻量化领域的巨大潜力。超大型一体化压铸已成为新能源汽车轻量化发展的重要趋势。

针对超大型汽车压铸件，所用压铸镁合金需同时具备优异熔体流动性、免热处理优良力学性能、良好耐腐蚀性与低成本等特点。目前业内已开发多款高性能压铸镁合金，但多数难以同时实现高强度与高塑性；部分高稀土镁合金虽性能突出，但存在成本偏高、熔体流动性差的问题，无法适配超大型一体化压铸工艺。近年来已开发出多种高性能HPDC镁合金，但同时兼具高强度和高塑性的合金很少。许多高性能合金含有中高含量的稀土元素，导致成本高、流动性差，不适合超大型一体化压铸。因此，有必要开发新型低成本、高强塑性镁合金。

近日，重庆大学蒋斌教授团队以商用 AM60 镁合金为基体，分别添加微量低成本Mn、Ce和La元素，制备 AM60、AM61、AM60-0.2Ce、AM60-0.2La 高压压铸合金，在不显著增加成本的前提下，实现了强度、塑性、耐腐蚀性能与流动性的协同提升。相关成果以题为 “Microstructure and properties of HPDC AM60 based alloys for super-sized integrated automotive components” 发表于期刊Transactions of Nonferrous Metals Society of China.

AM60系压铸合金的显微组织主要由较大的ESCs和细小的等轴晶组成。Mn、Ce、La的加入使AM60合金的平均晶粒尺寸减小。而在AM61合金中，ESCs所占比例最高。合金孔隙率的大小顺序为：AM61 > AM60 > AM60-0.2Ce > AM60-0.2La。

室温拉伸试验结果表明，四种合金均实现了强度与塑性的良好匹配，主要以细晶强化为主，外部凝固晶体、大尺寸孔洞等压铸缺陷。AM60-0.2La合金具有最佳的力学性能，其抗拉强度为288.0±1.7MPa，抗拉强度为158.0±1.0 MPa，伸长率为22.0±3.0%。