受访嘉宾：谷立东 博士/研究助理  上海交通大学

谷立东博士所在团队从事高性能镁合金与半固态注射成型工艺技术研究，2024年上海交大年度人物获得者。开发镁材料在华为、联想等产品实现量产应用，拥有10年的半固态工艺研究经验，并联合上汽、比亚迪、东风汽车等合作开发多个“世界首例”大型半固态镁合金汽车件。曾参与撰写中国新材料产业发展报告和工信部调研报告。曾获国创赛(2024)金奖(小组第一)、世界铸造组织2024年创新技术奖、国际镁学会最佳创新工艺奖、中国材料学会产业化青年创新创业奖等多项奖励。

Q6目前这些工艺对镁合金来讲也是成熟工艺了，也是不需要我们再额外去做特别多的研究或者开发了吗？

镁合金表面处理已比较成熟，当前重点是降本。

表面处理这一块应该讲比较成熟了，也是这几年做的人越来越多，明显看到现在广东这一带表面处理的厂家越来越多，总体上表面处理从化成和喷粉这个角度是比较成熟的。但我也看到有些企业在研究降本，就是把如何把化成喷粉的价格再降下来，比如一个电驱从几十块钱再给它砍下来，那这个也是更需要有一个技术迭代吧。降本这个是相当于说企业永恒的追求。

Q7就是我们用镁合金，它除了有这种减重的一个优势以外，其实降本上面也有它的一些优势是吧？

零件越大，镁的原材料价格优势越能覆盖其较高的制造成本；薄壁小件则成本优势不明显。

对，就像我们之前和企业的一线从业者去讨论，关于镁去替代铝，它什么时候是有成本优势的。其实这是一个非常实际的问题，虽然镁的原材料价格便宜了，但是如果后面的制造成本高，因为毕竟镁需要做表面处理，然后它包括它的工艺过程管控，比铝都要付出更多，甚至管理成本也高了。那这个时候生产的最终产品，一个零部件到底镁替代铝还有没有价格空间。

之前探讨的结论，有从业者粗略地认为，因为具体肯定要看不同的零部件，要详细去看，只是说大概的一个结果，可能一公斤左右的零部件，一公斤以上的时候，镁相比铝可能就有比较好的成本优势，同样做一个零部件，镁甚至能比铝要便宜。相当于零件越大的时候，材料占掉的整个零部件成本比例高了，因为镁的材料现在比铝便宜，所以这个时候就从成本的角度上是有更好的机会的，那薄壁件可能就相对来讲成本空间少一点。

Q8我们做一个不恰当的这个延伸，那是不是大压铸件更适合镁合金？

大型镁合金压铸件在碰撞测试中抗冲击性能表现优异，未来或许在车身大件上替代铝的机会很大。

对的，如果一个铝合金压铸件可能50多公斤，换成镁也要30多公斤，那么这个时候它的成本实际上是有挺好的一个优势的。这也是为什么很多车企在大力地推动或者尝试去搞大压铸，这个大家都认为未来可能是一个很好的机会，在这种大的车身件上，镁合金来替代铝合金。而且我也得到了一些消息，其实镁合金做这个后车身件，目前抗冲击性能或者说车被碰撞之后的吸震能力是表现很好的。原来大家觉得镁比较脆，但是我得到的看到的真实的结果是装车碰撞的结果其实很好，所以未来是有机会的。

Q9这个大家是应该是非常期待有这样的正式的报道宣传出来。铝可能还是大量依靠进口去做，但是我们国家的这个镁产量或者是它的储量都是非常丰富的，从这个国家战略需求的角度来讲，也是需要有镁来去替代一部分铝吧，不能说全部替代，起码是一部分吧？这个范围越大可能对大家来讲是越友好吧？

镁替代铝的范围正从压铸件向型材领域拓展，镁的应用空间正在扩大。

是的，因为车是个大产业，新能源车本身就是我们国家一个重要的战略的产业。那么车上面，因为一个车现在用铝200公斤以上，当然包括铝压铸件，包括铝型材，那刚才提到的就是大家经常会说是从5到10公斤提到45到50公斤，这更多说的是铸件，实际上型材也有很大的空间，也有不少企业高校在研究车上的铝型材改成镁型材，比如说甚至电池包，还有很多的一些型材结构件也是有可能的，所以这样的话，镁替代铝的可能性越来越多。那这个就是说它的范围就从我们刚才聊的这个压铸半固态这一块就扩展出去了，这个范围就变得更大了，也确实有更多的这种可能性了。

Q10现在如果镁替代铝的话，刚才您提到的一些这种方向之外呢，还有哪些是限制了我们镁的这种使用的，或者是现在需要做的工作有哪些？

镁合金上车面临两大核心挑战：异种金属连接的电偶腐蚀问题，以及半固态模流仿真精度不足。

的确，我们还是要讲一些它的挑战在哪里，说挑战的同时你就要想一条发展路径，所以要知道到底哪些挑战是真实存在的，这个也是很关键的。比如说第一个，电偶腐蚀的问题，就是镁合金连接，因为一个车确实你不可能所有件都用镁，那就涉及到这个件跟其他件对手件去连接的问题，而镁的电位是比较低的，你跟钢怎么连接，跟铝怎么连接，螺栓怎么用，拉铆SPR怎么做，这些问题是一个很大的限制点。然后这块我们上海交大跟厦门大学也在做，包括其他一些高校我看也在研究，所以这是一个挑战点，大家要去直面的，而不能说这个天天讲这个镁挺好，但是不去管它后面怎么用。

然后第二个问题，这个镁合金做零部件，它的模流仿真，尤其是半固态的模流仿真，也是存在问题。因为过去零件设计方面，其实你的模具怎么开，是很依赖模流仿真的，所以原来我们也去很多的模流公司看了，大家原来的 这个半固态模流更多是用压铸的模块就跑了，就导致出来的结果跟真实的情况会差距很大。所以半固态模流如何让它更精准，越来越贴近实际，这也是一个挑战。我也跟很多的模流软件公司，在一起探讨和推动这件事情，希望大家可以一起把镁合金半固态的模流做得更准。

Q11刚才提的连接问题，之前我和一个做搅拌摩擦焊的厂家聊，他也在关注说能不能用这个工艺来实现异种金属的连接，异种金属实际上已经在有人做了对吧，但是能不能把镁和钢连起来，这个话题还挺有挑战的。您觉得这个方向上有没有这种可能性？或者技术难度在哪里？

镁与铝搅拌摩擦焊可行，但需控制脆性相长大以保证焊缝强度。

镁跟钢这个我觉得确实是有点太难了，它们基本上的熔点差太多了，因为搅拌摩擦焊它是半熔融的一种工艺，钢的熔点要1000℃多，而镁的熔点只有600℃多。镁要是用搅拌摩擦焊，局部温度超过600℃多，它可能会氧化，会带来这些问题。但是镁跟铝的连接是可行的，因为它们两个熔点，特性非常接近。我们也做过实验，就是镁铝搅拌摩擦焊是可以做的，只是要避免中间形成一些脆性相，这些脆性相不要长大，否则可能导致你的焊缝强度比较弱，但总体上这个镁铝搅拌摩擦焊把工艺控制好了以后应该是可行的。

Q12镁钢的话，现在搅拌摩擦焊也不行，然后激光焊可能对于精度的要求是非常高的是吧？然后还有钎焊、熔化焊是吧？这个也对镁都不太友好。那SPR（自冲铆接）呢？

钢与镁的SPR通过工艺参数调整，这一连接难题或能够攻克。

钢跟镁直接连接过去，用钢跟铝的这种SPR方式也是有问题的，基本上会导致镁开裂，所以SPR工艺要改。那么这个当然更多是一个工程上的一个尝试或者说是研发了。我也见到过有一些工程师其实把钢跟镁的连接做得挺好的，但是他改了比如说这个SPR的铆钉的长度，然后SPR的工艺做了一些调整，这个是倒是可以的，钢跟镁的SPR，这个是可以攻克的。

Q13模拟这一块也是，我看也有这个软件公司，他们也在做这块的一些尝试，已经有人推出来了相关的一些模块是吗？

全行业要坚定信心持续深耕，从材料、装备、工艺到应用端，每个环节都不能成为短板。

没错在做，这是一个好事，但是我想说的呢，其实就是大家要有坚定的信心，要把它做得更加扎实，做得更稳，不管是以前做铝合金半固态，还是现在做镁合金半固态，都是一个非常关键的点，大家要持续地往下钻，往深了钻，而不是浅尝辄止，过去在我们中国的很多企业会有这样一个弊病。所以还是希望全行业全产业链，从材料、装备，做压铸生产工艺的、做表面处理的、做模流的，整个全行业要围绕这个技术甚至到应用端去钻研。其实很多主机厂原来对镁合金也好，对半固态也好都不太了解，但他们也要充分理解这个事情，然后去牵引它的整个供应链。其实产业链就是供应链，大家一起去把各个环节给它补齐，像一个木桶效应一样，哪个地方其实最终都不能出现短板，才能把这个技术长成参天大树。

Q14然后您刚才提的那个应用端的，其实可能如果应用端的需求出来了，其实前面说的这些所有的链条也好，或者是您说的木桶也好，每一块都有人去开始干，因为只要有需求，其实前面都是有人愿意去做的。可能大家现在的担心就是，担心这也是一个过程性的，阶段性的，并不是一个真正的能够像铝一样，在汽车里面或者在其他领域能够大量使用的一个结果吧。可能是对这个结果有不确定性，所以投入上面可能也不会那么大。这个就是技术上的问题也好，或成本上的问题，其实根据需求是可以能够把它解决掉的是吧？慢慢地用量上来了，它的成本就会降下来，技术的发展也会把原来觉得不可能完成的事情给它解决掉是吗？

行业需要眼光长远的“探照灯式”人物。企业既要专业判断，更要有韧劲。

对，这个确实就是需要行业里面有有一些人敢于尝试，或者说有人的眼睛能像探照灯一样照得远一点，这个是我们国人，我们需要更多的这样的人出来。当然我也看到一些主机厂确实有这样的人存在，他们认为比如说一些技术方向他们看好，短期内遇到困难了，或者说成本上有问题，他们基于长远的判断，也会坚定地引导供应商往这个方向去做去努力。

一方面就是要有比较扎实的专业知识，当然我们主机厂里现在这个专业知识水平越来越高，也有这样比较厉害的工程师，或者是研发人员。他们首先对这个技术上判断是明朗的，是比较充分理解的，然后另外的就是韧劲了，韧劲那就是大家碰到困难了，包括供应商碰到困难的时候，你作为主机厂，可能也要牵引他，甚至可能需要辅助他，帮助他把一些问题克服了。大家最后把整个的产业走通了，那么成本问题可能通过时间也能解决。但是也要做测算，就是可以算出来，到它稳定批量上来的时候，我的成本到底有没有优势，如果你判断它到那个节点有优势，那其实这条路就是通的。