镁合金牌号体系及多领域应用解析
来源:府谷镁协 | 作者:大镁 | 发布时间: 53天前 | 106 次浏览 | 分享到:

作为“二十一世纪战略性绿色工程材料”,镁合金以约1.74g/cm³的低密度、优异的比强度及全生命周期可回收性,在工业领域构建起从基础结构件到高端精密制造的完整应用链条。不同牌号镁合金因合金元素配比、成型工艺的差异化设计,形成了特性鲜明的性能体系,可精准匹配航空航天、新能源汽车、3C电子等领域的定制化需求。


一、镁合金牌号:分类逻辑与核心体系

镁合金牌号命名遵循国际通用标准(如ASTM、ISO),通常由“主要合金元素字母+含量数字”构成,后缀字母用于区分成分细微差异。按成型工艺与性能定位,主流牌号可划分为两大核心阵营,各牌号的核心成分与性能优势高度绑定。


铸造镁合金:压铸为核,覆盖通用与高端场景

铸造镁合金以高效压铸成型为核心优势,占据当前工业应用的主导地位,常用牌号特性如下。

AZ91D:含9%铝、1%锌,是全球应用最广的基础牌号,兼具高强度与优异铸造流动性,是通用结构件的绝对主流;

AM60B:含6%铝、0.15%-0.5%锰,锰元素显著强化耐蚀性,冲击韧性突出,适配需承受冲击的受力部件(如汽车座椅支架);

AS41:含4%铝、1%硅,硅元素提升高温稳定性,高温蠕变性能优异,专门用于发动机周边等热环境部件;

AE42:含4%铝、2%铈族稀土,稀土元素突破常规镁合金耐热瓶颈,耐热温度可达170℃以上,适配中高温工况;

WE43:含4%钇、3%钕等稀土,作为高端稀土镁合金代表,300℃高温下仍保持稳定强度,是航空航天等极端环境的核心材料。



变形镁合金:轧制挤压赋能,聚焦结构件高性能需求

变形镁合金通过轧制、挤压、锻造等工艺实现性能升级,以高端结构件应用为核心,牌号成分直接决定加工性与强度。

AZ31B:含3%铝、1%锌,中等强度与塑性的平衡使其成为变形加工“万能牌号”,可轧制为薄板、挤压为型材,覆盖多领域基础结构件;

ZK61M(旧牌号MB15):含6%锌、1%锆,锆元素细化晶粒,显著提升强度(抗拉强度达270MPa以上),适配高承载承力结构件;

MB8:含8%锰,镁锰系合金典型代表,焊接性能与耐蚀性优异,是制造薄板、管材等焊接结构件的理想选择;

SSMag合金:通过铝、锰元素配比优化实现成分创新,耐蚀性堪比防锈铝,冲压延伸率达232%,彻底解决传统镁合金冲压开裂痛点,重塑3C领域镁合金应用格局。


二、分领域牌号应用:性能适配逻辑与场景落地


不同领域对镁合金的强度、耐蚀性、耐热性需求差异显著,牌号选择需精准匹配场景特性,核心应用与成分优势对应明确。


1、新能源汽车:轻量化与功能性双轮驱动

新能源汽车对减重(提升续航)与功能(如电磁屏蔽)的需求,推动镁合金牌号迭代升级:1、车身结构件:AZ91D凭借压铸优势,广泛用于仪表盘支架、电机外壳等一体化部件,减重幅度超30%;2、承力部件:座椅框架等优先选用AM60B,其冲击吸收能力较铝合金高50%,提升乘坐安全性;3、电驱系统:AE42与MRI153M的耐热特性适配电机长期运行需求,电磁屏蔽性能优于铝合金,助力EMC认证;4、高强度场景:变速箱壳体等采用ZK61M,抗拉强度达270MPa以上。根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,2030年单台新能源汽车镁合金用量将从部分车型的25kg全面提升至45kg,行业年增速超25%(2023-2030预测)。



2、电动自行车:政策驱动下的材料替代革命

新国标对塑件的限制政策,直接推动镁合金成为电动自行车行业的刚需材料:1、铸造件:轮毂、电机边盖等普遍采用AZ91D,通过高压压铸实现复杂结构一体化,较传统铸铁减重60%;2、受力部件:方向把、后货架等选用AM500,兼顾强度与成型精度;3、核心结构:小牛电动SQi采用航空级镁合金一体压铸车架,量产车型多选用AZ31B挤压型材,实现无焊点设计与操控性提升。当前主流车型单辆车镁合金用量已从3kg提升至8kg,AZ系列占比超70%。



3、3C电子:轻薄化与耐蚀性的品质升级

3C产品对尺寸精度、表面质量的严苛要求,推动镁合金牌号向高端化演进:1、常规部件:笔记本电脑外壳、VR设备壳体等仍以AZ91D为主,可实现超薄壁成型(最小壁厚仅0.8mm);2、折弯加工部件:手机中框等曾依赖AZ31B薄板,但高温冲压开裂问题限制应用;3、高端突破:中铝轻研开发的SSMag合金,盐雾腐蚀速率仅为普通镁合金的1/50(远优于行业标准),250℃下延伸率是AZ31B的3倍,已用于高端笔记本一体化机身;4、散热需求:高端电竞设备散热支架选用WE43,利用其优异导热性与强度保障设备稳定运行。



4、轨道交通:安全与耐用性的刚性保障

轨道交通对材料耐疲劳性、可靠性要求苛刻,镁合金牌号选择聚焦高性能梯队:1、内饰与结构:高铁座椅骨架、内饰板优先采用AE42,抗蠕变性能可应对长期振动环境;2、车体改造:MB8合金凭借优良焊接性成为车体蒙皮、壁板首选,较铝合金额外减重15%;3、极端温差场景:复兴号部分车型空调外壳采用WE43,在-40℃至60℃温差下保持结构稳定(无明显变形);4、制动系统:含锆镁合金(如ZK61M)用于制动支架,锆元素细化晶粒作用显著提升部件使用寿命。



5、航空航天:极端环境下的性能极限突破

航空航天领域以性能为核心导向(优先级远高于成本),是高端镁合金的“试验场”:1、关键承力部件:航天器发动机壳体、导弹弹体必选WE43与WE54,二者抗拉强度分别达280MPa、300MPa,在近地轨道环境中展现优异尺寸稳定性(无明显热变形);2、轻量化结构:战机电子机箱、无人机机身框架多采用MB15(ZK61M)轧制板,密度仅为钢材的1/4,同时满足电磁屏蔽需求;3、高温场景:直升机齿轮箱等高温部件选用含钆改性WE系列合金,高温强度较基础牌号提升40%以上。



6、低空飞行器与机器人:新兴领域的定制化适配

低空经济与机器人产业崛起,催生镁合金定制化应用需求:1、无人机:机臂、机身框架优先选用AZ31B挤压型材(减重提升续航),高端机型升级为WE43(适配高空强风载荷场景);2、载人飞行器:座椅支撑结构采用ZK60,屈服强度达240MPa,兼顾安全与轻量化;3、机器人领域:关节部件选用ZK61M锻件(高塑性适配复杂运动轨迹),外壳与内部支架采用AZ91D压铸成型,宝武镁业与埃斯顿合作的镁合金机器人已实现批量应用。



三、镁合金:绿色材料的未来演进方向

镁合金牌号发展始终围绕“性能升级”与“场景适配”两大核心主线,未来趋势清晰:1、领域替代:新能源汽车领域,耐热、耐蚀稀土镁合金将逐步替代部分铝合金部件;3C领域,SSMag等新型合金有望打破铝合金主导地位;2、材料创新:航空航天领域,镁锂合金(密度可低至1.3g/cm³以下)等超轻材料研发进入关键阶段;3、技术突破:随着我国镁合金半固态成型、近净成形等核心工艺的突破,更多具有自主知识产权的牌号将涌现,推动这一绿色材料在更多工业场景实现规模化应用。