文：崔利軍 肖永清

輕量化的鎂合金引領(lǐng)電動自行車更輕盈

文：崔利軍 肖永清

眾所周知，鎂合金是實(shí)用金屬中最輕的金屬，有密度小、比強(qiáng)度高、彈性模量大、消震性好、承受沖擊載荷能力大的特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于攜帶式的器械和電動自行車行業(yè)中，達(dá)到輕量化的目的。在日益嚴(yán)重的資源和環(huán)境雙重壓力下，鎂合金作為目前工程應(yīng)用中最輕之一和尚未被全面開發(fā)的金屬材料之一，正受到前所未有的關(guān)注，大規(guī)模開發(fā)和利用鎂合金的時(shí)代正向我們走來。據(jù)了解，鎂合金憑借其在性能、資源、環(huán)境等方面的獨(dú)特優(yōu)勢，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，具有廣闊的市場前景。特別是近年來，電動自行車領(lǐng)域開始大量應(yīng)用鎂合金，有效減輕了車重，改善了性能，加快了電動自行車產(chǎn)業(yè)的升級而受到社會廣泛的關(guān)注。

美國專家指導(dǎo)鎂合金制造企業(yè)

1 輕量化將成為電動自行車的重要發(fā)展方向

我國的輕型電動車沒有很嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為電動兩輪車、電動三輪車、電動自行車、電動摩托車和現(xiàn)在常常提到的輕型、低速的電動汽車都屬于這個(gè)范圍。

近年來，電動自行車以其經(jīng)濟(jì)、便捷等特點(diǎn)，成為群眾出行的重要交通工具，電動自行車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，保有量迅猛增長，目前全國的電動自行車保有量已經(jīng)超過了2億輛。

據(jù)了解，按照現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，電動自行車最高車速應(yīng)小于20 km/h，整車質(zhì)量（重量）應(yīng)不大于40 kg，一次充電后的續(xù)行里程應(yīng)不小于25 km。但是出于市場競爭的需要，生產(chǎn)廠家向市場提供的電動自行車速度越來越快，質(zhì)量也越來越重，已經(jīng)達(dá)到輕便摩托車的標(biāo)準(zhǔn)，但是卻在非機(jī)動車道路上行使，給交通安全帶來極大的隱患。近些年來，我國電動自行車的年產(chǎn)量一直保持在3 000萬輛以上，國家也曾將電動自行車列入家電下鄉(xiāng)補(bǔ)貼產(chǎn)品，給予按照銷售價(jià)格13%的政府補(bǔ)貼，這進(jìn)一步刺激了生產(chǎn)和銷售。但80%以上的電動自行車都屬于“超標(biāo)”產(chǎn)品。

隨著國家對新能源產(chǎn)業(yè)整體推進(jìn)步伐的加快，以及綠色、環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，電動自行車作為一種與消費(fèi)者生活密切相關(guān)的出行伴侶，已開始面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。不可否認(rèn)，輕量化將成為今后電動自行車的重要發(fā)展方向。未來，電動自行車將會更加輕便化、小型化、節(jié)能化、智能化。而順應(yīng)這種趨勢，最核心的就是要推動技術(shù)創(chuàng)新，通過創(chuàng)新豐富人們的生活。

限重一直是電動自行車新標(biāo)準(zhǔn)爭議的熱門內(nèi)容，從長遠(yuǎn)來看，限重將是一種趨勢。當(dāng)前，關(guān)鍵還是應(yīng)該通過技術(shù)手段來尋找突破口。當(dāng)下電動自行車主要采用鉛酸電池，這也是增加電動自行車質(zhì)量的一個(gè)重要因素。所以電池的研發(fā)就成為一個(gè)方向。如輕量化鋰電池，每組質(zhì)量僅為3.5～5 kg，而且車型精、設(shè)計(jì)巧、動力強(qiáng)，被譽(yù)為是新一代電動自行車的最佳電源。此外，市面還出現(xiàn)了太陽能驅(qū)動電動自行車。將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能，整車集體積小、零污染、節(jié)能環(huán)保等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。但從價(jià)格和性能等因素綜合來看，二者的普及率還不高，需要企業(yè)努力加大技術(shù)研究，讓更具優(yōu)勢的新電源可以走進(jìn)電動自行車領(lǐng)域?？蚣苁请妱幼孕熊嚨闹饕兄夭糠忠彩钦w質(zhì)量最集中的部分，如果想減輕質(zhì)量，就必須選擇輕質(zhì)又具有綜合力學(xué)性能的材料。在框架材質(zhì)選擇上，國內(nèi)各電動自行車廠家可謂是當(dāng)仁不讓，紛紛推出了時(shí)尚、輕便的電動自行車型。

鎂合金材料的鋰電自行車

高技術(shù)、高品質(zhì)的電動自行車產(chǎn)品，一是要求“輕”，做到既輕量化，技術(shù)強(qiáng)度又要高，具有減重節(jié)能的優(yōu)良性能；二是要求“精”，要做到設(shè)計(jì)精、技術(shù)結(jié)構(gòu)精、零部件選用精和制作工藝精制；三是要求小巧，技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，外形精巧富有創(chuàng)意，使用上靈巧，便于騎行、攜帶和存放；四是要求高品質(zhì)，做到材質(zhì)強(qiáng)度高、設(shè)計(jì)水平高、制造工藝高和零部件技術(shù)含量高。尤其鎂合金電動自行車要大量使用高效鋰電池。鎂合金加鋰電池，將產(chǎn)生1+1＞2的效果，使鎂合金電動自行車減重節(jié)能、便于使用的優(yōu)良特性更加突出。因?yàn)殒V合金其金屬結(jié)構(gòu)的特殊性，完全適用于電動自行車部件的創(chuàng)新安全使用，完全適用于國內(nèi)外交通業(yè)市場的需求，其優(yōu)良的性能和高新的技術(shù)必將為交通工業(yè)的發(fā)展開辟廣闊的前景。在今后幾年中，鎂合金將會在電動自行車行業(yè)獲得更廣闊的應(yīng)用，鎂合金電動自行車也將會被更多的普通用戶所青睞。這需要整個(gè)電動自行車行業(yè)的共同努力，開發(fā)適合消費(fèi)者需求的性價(jià)比高的鎂合金電動自行車產(chǎn)品。

鎂合金材料業(yè)屬技術(shù)密集型和勞動密集型結(jié)合產(chǎn)業(yè)，在技術(shù)上可完全依靠國內(nèi)技術(shù)和全部國產(chǎn)化，在生產(chǎn)力布局上可創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。鎂合金電動自行車材料是更新?lián)Q代產(chǎn)品，其市場前景廣闊，產(chǎn)品具有質(zhì)量輕、節(jié)能、安全、環(huán)保、美觀、時(shí)尚等優(yōu)點(diǎn)，屬國家支持性產(chǎn)業(yè)。

電動自行車的發(fā)展方向是：設(shè)計(jì)個(gè)性化、功能綜合化、自重輕量化、操作方便化、款式多樣化。城市用電動自行車?yán)^續(xù)向多功能、輕量化發(fā)展，高檔車向變速、避震、更加舒適的方向發(fā)展。為符合這種變化要求，自行車零部件要更多地應(yīng)用新材料與新技術(shù)。近年來根據(jù)產(chǎn)品不同品種、性能的要求，高科技含量的復(fù)合材料及高強(qiáng)度輕合金材料將更多地應(yīng)用于電動自行車的制作。所以鎂合金材料的引入將會在我國電動自行車業(yè)得到成功應(yīng)用。新材料的廣泛應(yīng)用，將使電動自行車的性能和制造工藝發(fā)生革命性的變革。隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，綠色產(chǎn)品消費(fèi)市場將迅速擴(kuò)大。

近年，在德國科隆和弗里德里希，法國巴黎的自行車展上，鎂合金電動自行車屢見不鮮，正在被更多的廠商和消費(fèi)者所認(rèn)可。但由于技術(shù)上的局限，鎂合金變形、焊接及防腐性能的各項(xiàng)指標(biāo)均較難掌握，很難大批量、規(guī)模化地運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)上，由此造成了鎂合金電動自行車產(chǎn)品的高價(jià)格，即使在歐美也僅僅只被一些專業(yè)人員或電動自行車運(yùn)動發(fā)燒友所接受。目前國內(nèi)外市場對鎂合金電動自行車及零部件產(chǎn)品的需求旺盛，在國際電動自行車展銷會上，有許多外商提出鎂合金材料電動自行車的意向，且同行業(yè)中有許多生產(chǎn)廠家出口此產(chǎn)品，具有良好的國外市場。隨著世界能源緊張和環(huán)保壓力的加劇，世界各國對電動自行車的需求將始終旺盛，質(zhì)輕減震的鎂合金電動自行車能夠滿足人們對電動自行車輕便代步和健身的需求，因此市場潛力很大。

2 鎂及鎂合金的性能優(yōu)勢

鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，鎂合金是以鎂為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度?。?.75～1.85 g/cm3），是鋁的2/3，鋼的2/9。高強(qiáng)度、高剛性，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。鎂合金主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。

鎂合金加工過程及腐蝕和力學(xué)性能有許多特點(diǎn)：質(zhì)量輕、剛性好，具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性，抗沖擊、耐磨、衰減性能好且易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，無磁性、屏蔽性好和無毒的特點(diǎn)。鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和電動自行車行業(yè)中，以達(dá)到輕量化的目的。

目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。采用鎂合金能減輕整車質(zhì)量，可在鋁輕量的基礎(chǔ)上再減輕15%～20%。由于鎂合金具有較高的比強(qiáng)度和比鋼度，電磁屏蔽性好、減震性好，具有優(yōu)良的可切削加工性能和機(jī)械拋光性能，具有環(huán)保特性，尤其易于回收利用，因此，鎂合金在航空航天、軍工、交通工業(yè)、電子通訊工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用在急劇擴(kuò)大，現(xiàn)已成為僅次于鋼鐵、鋁合金的第3大金屬結(jié)構(gòu)材料，被譽(yù)為21世紀(jì)最富于開發(fā)應(yīng)用潛力的“綠色工程金屬結(jié)構(gòu)材料”并將成為21世紀(jì)最重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

鎂合金的比重雖然比塑料重，但是，單位質(zhì)量的強(qiáng)度和彈性率比塑料高，所以，在同樣強(qiáng)度的零部件的情況下，鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。另外，由于鎂合金的比強(qiáng)度也比鋁合金和鐵高，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕鋁或鐵的零部件的質(zhì)量。

鎂合金相對比強(qiáng)度最高。比剛度接近鋁合金和鋼，遠(yuǎn)高于工程塑料。在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到?jīng)_擊載荷時(shí)，吸收的能量比鋁合金件大一半，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。鎂合金熔點(diǎn)比鋁合金熔點(diǎn)低，壓鑄成型性能好。鎂合金鑄件抗拉強(qiáng)度與鋁合金鑄件相當(dāng)，一般可達(dá)250 MPa，最高可達(dá)600多 MPa。屈服強(qiáng)度，延伸率與鋁合金相差不大。鎂合金還具有良好的耐腐蝕性能、電磁屏蔽性能、防輻射性能，鎂合金鑄件回收再利用可做到100%。鎂合金件穩(wěn)定性較高，壓鑄件的鑄造行加工尺寸精度高，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工。鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達(dá)0.5 mm，適應(yīng)制造汽車的各類壓鑄件。但鎂合金線膨脹系數(shù)很大，達(dá)到25～26 μm/m℃。

鎂合金的剛度隨厚度的增加而成立方比增加，對用鎂合金制造剛性好的整體構(gòu)件十分有利。鎂合金的減震系數(shù)遠(yuǎn)高于鋁和鋼鐵，具有優(yōu)良的抗沖擊性能，有利于減震降噪，選用鎂合金作為電動自行車結(jié)構(gòu)材料能有效降低電動自行車的振動和噪聲，受沖擊時(shí)能吸收更多的能量。鎂合金的散熱性好，抗電磁干擾性強(qiáng)，使電動自行車更為安全舒適。此外，鎂合金具有良好的鑄造性能和加工性能，同時(shí)有優(yōu)異的回收再生利用的特性，其循環(huán)使用并不影響材料的性能，且再生熔解時(shí)的能耗比新材料制造所消耗的能源少得多，僅為從礦石冶煉能耗的百分之幾，更有利于環(huán)保和資源節(jié)約。

鎂合金性能優(yōu)異、資源豐富，是符合輕量化、低碳趨勢的重要工程材料。鎂合金在材料性能及加工性能方面都存在一定的優(yōu)勢。而且全球的鎂資源非常豐富，中短期內(nèi)無短缺之虞，在傳統(tǒng)的金屬材料由于資源稀缺導(dǎo)致價(jià)格不斷上漲而使用成本日趨增加的背景下，鎂金屬被認(rèn)為是繼鋼鐵、鋁合金之后的第3大金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂合金最大的優(yōu)勢在于質(zhì)輕，在“綠色經(jīng)濟(jì)”不斷深化的時(shí)代，鎂合金的應(yīng)用空間非常廣闊。

3 鎂合金是未來電動自行車的的重要選擇

從原鎂的消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看大致可分為兩類：非工程結(jié)構(gòu)材料，主要包括鋁合金元素添加、煉鋼脫硫、還原海綿鈦、鎂陽極等，這部分屬于原鎂消費(fèi)的傳統(tǒng)領(lǐng)域，占比60%以上；工程結(jié)構(gòu)材料，主要指鎂合金，終端消費(fèi)集中在汽車、3 C領(lǐng)域，目前占比不到40%，全球消費(fèi)量不到30萬 t，是原鎂消費(fèi)增長最快、未來空間最大的領(lǐng)域。目前鎂合金的消費(fèi)量還很小，主要是受到以下幾方面因素的制約：鎂合金材料及加工性能存在一定的不足；鎂合金牌號少，難以滿足不同產(chǎn)品對材料的要求；塑性成形工藝的生產(chǎn)效率、成材率還有待進(jìn)一步提升；鎂合金冷加工技術(shù)還有待成熟；鎂廢料的回收成本高。但是隨著對鎂合金研究的深入，這些制約因素已經(jīng)或?qū)⒅饾u獲得突破。

鎂合金在電動自行車上的應(yīng)用更具經(jīng)濟(jì)性。目前電動自行車面臨的一大問題就是笨重的電池增加了車重，從而制約了電動自行車的性能，所以輕量化也被認(rèn)為是電動自行車的核心技術(shù)之一。使用鎂合金進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)就具備經(jīng)濟(jì)性。隨著電動自行車的推廣，在電池技術(shù)尚未出現(xiàn)質(zhì)的提升之前，鎂合金等輕量化材料將得到快速的增長。據(jù)介紹，與鋁輪轂相比，鎂合金輪轂的最大優(yōu)點(diǎn)在于質(zhì)量輕，一套鎂合金輪轂（前后輪）為3.1 kg，而一套鋁合金輪轂要4.7 kg，減重1/3左右。另外，鎂合金減震性好，舒適度高；散熱性好，可降低剎車系統(tǒng)溫度，還可以改善車的加速與剎車性能。對增加了電池的電動自行車來說，輕量化是一個(gè)很重要的選擇，在整車減重上有明顯效果后，將會使一次充電后行駛距離進(jìn)一步延長。更為重要的是，目前部分鎂合金電動自行車輪轂的制造成本與價(jià)格已經(jīng)能夠低于鋁合金輪轂，因此市場和客戶在逐步增加認(rèn)同。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，盡管相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還未能完善，但鎂合金電動自行車輪轂的銷量約100萬套，并且還在增長。因此，可以認(rèn)為，擴(kuò)大鎂合金應(yīng)用是電動自行車行業(yè)解決當(dāng)前困境，既能滿足市場需要又能符合國家法規(guī)的重要解決方案。保守估計(jì)，如果有50%的電動自行車使用5 kg的鎂合金，一年將會新增75 000 t的鎂合金市場，將相應(yīng)拉動配套的產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)展。但是，單靠企業(yè)自身的努力和零散的行動，此項(xiàng)工作恐難以有效推動，需要相關(guān)各方通力協(xié)作，需要企業(yè)、行業(yè)、用戶、科研機(jī)構(gòu)、政府的共同努力，也需要各方有力地推廣和廣泛的社會認(rèn)知。

我國鎂的蘊(yùn)藏豐富，鎂資源占全球總儲量的22.5%。因此，較低的投資成本、豐富的煤炭資源、低成本的原料供應(yīng)，以及充裕的勞動力優(yōu)勢，都使鎂在我國的生產(chǎn)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和競爭性。我國的原鎂產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的40%，是世界上第一大鎂生產(chǎn)國和出口國。我國鎂冶煉企業(yè)規(guī)?；?、集約化程度在不斷提高，材料來源豐富。從性價(jià)比比較，鎂合金的運(yùn)用優(yōu)于鋁合金材料。但鎂合金在塑性變形時(shí)變形速度很低，易開裂，嚴(yán)重阻礙工業(yè)化生產(chǎn)。鎂合金坯料的質(zhì)量對變形材料的應(yīng)用起到基礎(chǔ)性的決定作用。其質(zhì)量將直接決定并影響加工產(chǎn)品的好壞。因?yàn)殒V合金本身室溫塑性差、現(xiàn)有加工技術(shù)的局限，與合金坯料質(zhì)量差而導(dǎo)致的加工廢品品率高有直接的關(guān)聯(lián)。

鎂合金材料將是未來生產(chǎn)廠家的重要選擇，擴(kuò)大鎂合金材料應(yīng)用將是電動自行車行業(yè)一條光明之路。目前，天津、河北、浙江、山西、山東等省市已經(jīng)有很多企業(yè)生產(chǎn)鎂合金電動自行車和電動自行車零部件。除了車架、泥板、支架等車體部件，鎂合金輪轂的應(yīng)用更是加大了單車鎂合金的用量。隨著低碳綠色經(jīng)濟(jì)的步伐加快，電動自行車產(chǎn)業(yè)將面臨新的形勢、新的任務(wù)和新的機(jī)遇。

各種鎂合金型材

4 電動自行車輕量化成趨勢，輕質(zhì)化材料走上前臺

電動自行車產(chǎn)品的輕質(zhì)化和輕便化，是發(fā)展節(jié)能減排低碳產(chǎn)品和綠色產(chǎn)業(yè)的題中之意。從提高電動自行車產(chǎn)品減重節(jié)能的低碳品質(zhì)的創(chuàng)新要求上看，開發(fā)和應(yīng)用輕質(zhì)化新型工程結(jié)構(gòu)材料和高性能蓄電池對提高電動自行車產(chǎn)品的性能，降低“碳足跡”有著革命的意義。據(jù)悉，電動自行車的框架是電動自行車的主要承重部分也是整體質(zhì)量最集中的部分。如果要減輕電動自行車的質(zhì)量，那么這部分必須選擇既輕質(zhì)又具有極高綜合力學(xué)性能的材料，鎂合金就是其中最好的選擇之一。

鎂合金有一系列的優(yōu)越性，在電動自行車的應(yīng)用中，具有高剛性、高抗震性、高抗彎曲性；它工藝性好，容易擠壓變形；材料可以完全回收，沒有廢料，在環(huán)保上是清潔的，沒有對環(huán)境有害的東西。制造電動自行車車架所需的結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能參數(shù)主要包括：密度、彈性模量、拉伸長度、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、韌性。鎂合金經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗罄鞆?qiáng)度和硬度也會得到相應(yīng)的提高。通過適當(dāng)?shù)姆椒梢员ＷC鎂合金在強(qiáng)度和彈性模量上符合要求，較高的阻尼系數(shù)可保證車身在經(jīng)受沖擊的過程中吸收部分能量以減少對騎行者的影響，同時(shí)還能提高電動自行車的壽命。

據(jù)了解，鎂合金在電動自行車領(lǐng)域已經(jīng)得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，各國已經(jīng)把單車用鎂量作為衡量電動自行車先進(jìn)性的標(biāo)準(zhǔn)之一：俄羅斯更早地開始應(yīng)用鎂合金，并不僅僅局限于電動自行車領(lǐng)域，還為殘疾人生產(chǎn)鎂合金車輛。在奧林匹克殘疾人運(yùn)動會上，俄羅斯的運(yùn)動員就是使用鎂合金制造的車，獲得了多項(xiàng)冠軍。隨著近年來輕質(zhì)化和輕便化的潮流，中國電動自行車產(chǎn)業(yè)也開始越來越多地采用鎂合金。正是出于輕量化的考慮，國內(nèi)不少鎂合金企業(yè)幾年前就開始著手進(jìn)行鎂鋁合金在電動自行車上的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，并且取得了重大突破。目前市場上部分電動自行車已經(jīng)開始采用鎂合金等輕量化的金屬作為車架。而由于鎂合金具有極好的可焊性，所以車架的設(shè)計(jì)可以隨心所欲。但是如何能夠降低生產(chǎn)成本，并建立大規(guī)模的生產(chǎn)線則是現(xiàn)在鎂合金生產(chǎn)所面臨的最大挑戰(zhàn)。

據(jù)悉，單純的模具澆鑄制得的鎂合金電動自行車架不僅性能較差，而且模具費(fèi)用也偏高。一個(gè)型號的車架需要3～9個(gè)不同尺寸的模具，而一個(gè)模具的價(jià)格達(dá)到10萬美元。國外的通常做法是通過熱擠壓等加工方法得到中空的鎂合金管，然后根據(jù)需要通過焊接來完成車架的生產(chǎn)。這樣既可以保證車架的質(zhì)量要求，又可以節(jié)約成本。然而，鎂合金由于其自身的物理化學(xué)特點(diǎn)，導(dǎo)致其焊接有很大困難，滿意的焊接質(zhì)量不易獲得。鎂合金的結(jié)晶溫度區(qū)大，易于產(chǎn)生熱裂紋；鎂的沸點(diǎn)低，溫度進(jìn)一步升高后，其蒸氣壓比在相同溫度下的鋁合金要高4～5倍，因而焊接時(shí)溫度一旦過高，鎂就會氣化，產(chǎn)生爆炸形成飛濺；鎂對氧有親和力，其氧化物密度較大，而容易形成夾雜；鎂在接近熔化溫度時(shí)，能與空氣中的氮強(qiáng)烈化合生成脆性的鎂氮化物，顯著降低接頭力學(xué)性能；因此，鎂合金焊接是比較困難的，在焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋、氣孔、飛濺等缺陷，顯著降低鎂合金焊接頭的疲勞等動載荷性能，這對鎂合金焊接結(jié)構(gòu)件在車輛中的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)?？梢哉f，鎂合金焊接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鎂合金零部件大量應(yīng)用的主要關(guān)鍵技術(shù)難題。

通過技術(shù)攻關(guān)，我國已經(jīng)解決了鎂合金的連接問題。大連理工大學(xué)已開發(fā)出鎂合金電動自行車焊接結(jié)構(gòu)件、摩托車焊接結(jié)構(gòu)件以及配套鎂合金焊接材料，并通過了臺架試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，達(dá)到了出口標(biāo)準(zhǔn)要求，其中采用焊接技術(shù)生產(chǎn)的鎂合金電動自行車已經(jīng)出口到歐盟國家，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。鎂合金電動自行車的產(chǎn)品開發(fā)，也有力帶動了鋰離子動力電池的推廣應(yīng)用。在電動自行車的輕量化過程中，鎂的輕量化與鋰電池這兩個(gè)新產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)突出，而能夠在電動自行車上很好地結(jié)合起來，是一對黃金組合，相得益彰，互為依托，成為電動自行車減重的點(diǎn)睛之筆和核心競爭力。

5 鎂合金在電動自行車上的應(yīng)用和發(fā)展

目前，鎂合金電動自行車產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用的形勢較好，一是廣大企業(yè)開發(fā)鎂合金電動自行車產(chǎn)品的熱情高漲，紛紛動手研制設(shè)計(jì)自己的鎂合金自行車產(chǎn)品，一些企業(yè)已經(jīng)著手打造鎂合金車架焊接生產(chǎn)線；二是隨著鎂合金電動自行車產(chǎn)品開發(fā)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，對鎂合金材料和主要零部件的需求強(qiáng)勁增長，尤其對高品質(zhì)的鎂合金擠壓型材和鎂合金焊接車架的需求旺盛；三是隨著鎂合金電動自行車的研制和產(chǎn)銷增長，鋰離子動力電池成為鎂合金電動自行車的最佳動力源，兩相匹配、互相作用，因此鎂合金電動自行車的規(guī)?；_發(fā)有力帶動了鋰離子動力電池的市場開發(fā)，成為鋰離子動力電池推廣應(yīng)用的強(qiáng)大動力；同時(shí)使用高性能、長壽命的鋰離子動力電池作為動力，也使鎂合金電動自行車的產(chǎn)品品質(zhì)性能更臻完美。

目前鎂合金電動自行車產(chǎn)業(yè)化開發(fā)推廣的前景很好，但是任務(wù)很重，還有許多問題亟待解決。鎂合金電動自行車僅僅是一種產(chǎn)品的創(chuàng)新，由于鎂合金應(yīng)用的技術(shù)難度較大，需要加大技術(shù)投入。目前在鎂合金自行車產(chǎn)品質(zhì)量和安全性能還不夠穩(wěn)定的情況下，投入開發(fā)鎂合金電動自行車產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)值得研究。開發(fā)鎂合金電動自行車應(yīng)有更長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略思考，必須轉(zhuǎn)變中低檔開發(fā)的產(chǎn)品路線，逐步提高產(chǎn)品的技術(shù)附加值，來破解材料成本和生產(chǎn)成本上漲的困局，擴(kuò)大企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的空間。

當(dāng)前企業(yè)的主要選擇應(yīng)是加強(qiáng)產(chǎn)品的創(chuàng)新能力，來提高產(chǎn)品的技術(shù)附加值和企業(yè)創(chuàng)利空間。而開發(fā)鎂合金電動自行車產(chǎn)品，是電動自行車產(chǎn)業(yè)提升自主創(chuàng)新能力的主要突破口，是提高產(chǎn)品技術(shù)附加值的主要創(chuàng)新點(diǎn)和擴(kuò)展企業(yè)利潤空間的一條捷徑。在國際市場上鎂合金電動自行車仍是稀缺產(chǎn)品，歐美發(fā)達(dá)國家需要從我國進(jìn)口鎂合金，生產(chǎn)技術(shù)成本很高。實(shí)施鎂合金電動自行車產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，可以充分利用我國鎂資源優(yōu)勢和國內(nèi)鎂業(yè)尚待深度開發(fā)的有利時(shí)機(jī)，充分發(fā)揮電動自行車產(chǎn)業(yè)巨大的生產(chǎn)制造能力，使鎂合金電動自行車在國內(nèi)和國外市場形成物美價(jià)廉的獨(dú)占優(yōu)勢。

企業(yè)要積極轉(zhuǎn)變觀念，充分認(rèn)識形勢，認(rèn)清鎂合金電動自行車產(chǎn)業(yè)化開發(fā)推廣的巨大意義，加快鎂合金型材和焊接車架等關(guān)鍵產(chǎn)品的開發(fā)，具備鎂合金型材開發(fā)能力的企業(yè)應(yīng)抓住市場需求的機(jī)遇，大力開拓鎂型材的生產(chǎn)和供應(yīng)。開發(fā)鎂合金焊接車架能力的生產(chǎn)企業(yè)需加大產(chǎn)銷量，積極參與鎂合金焊接車架的研制和生產(chǎn)。已掌握的鎂合金車架焊接工藝技術(shù)，要逐步形成生產(chǎn)能力。鎂合金應(yīng)用技術(shù)難度雖然較大，但只要下決心攻關(guān)就可以掌握。車架抗疲勞強(qiáng)度不穩(wěn)定將直接影響鎂合金電動自行車的安全性能，其原因既有鎂合金材質(zhì)問題，也有焊接工藝問題。要實(shí)現(xiàn)鎂合金電動自行車自行車的開發(fā)目標(biāo)，要在國內(nèi)外市場形成獨(dú)占優(yōu)勢，必須要下功夫研制高性能、高強(qiáng)度的鎂合金型材，必須要下大力氣加強(qiáng)焊接工藝的攻關(guān)。加快鎂合金自行車產(chǎn)業(yè)化開發(fā)是電動自行車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必經(jīng)之路。開發(fā)高端鎂合金電動產(chǎn)品，也是為了進(jìn)一步開拓國際市場?，F(xiàn)在中國品牌在國際市場缺乏競爭力，主要是由于我們的產(chǎn)品品質(zhì)較低。要樹立我們的品牌影響力，用中低檔產(chǎn)品肯定不行，必須用高檔高技術(shù)產(chǎn)品開路，因?yàn)閲H市場就是靠實(shí)力說話。

全行業(yè)大力開發(fā)鎂合金自行車產(chǎn)品，其主要的戰(zhàn)略意圖就是，一方面要運(yùn)用我們的優(yōu)勢資源，擺脫鋼材等原材料易受國際市場波動影響；另一方面形成鎂合金電動自行車產(chǎn)品的開發(fā)強(qiáng)勢，并從根本上掌握整個(gè)鎂合金電動自行車產(chǎn)業(yè)鏈，這樣就形成了電動自行車產(chǎn)業(yè)的特色產(chǎn)品和獨(dú)占的市場優(yōu)勢，就可掌控產(chǎn)品的定價(jià)機(jī)制，形成左右國內(nèi)外市場的影響力。

綜上所述，在未來的發(fā)展中，鎂合金需在應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)改善其性能并拓展其在電動自行車中的應(yīng)用中，在一些大型鑄件上，也要拓展其應(yīng)用范圍。目的不僅是減輕質(zhì)量，而且可以將幾個(gè)零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)成一個(gè)鎂合金鑄件，節(jié)省加工工具的成本，提高裝配效率。隨著鎂合金擠壓及沖壓技術(shù)的不斷開發(fā)應(yīng)用，不僅能進(jìn)一步減輕質(zhì)量（重量），而且使產(chǎn)品的綜合性能大大提高，尤其沖壓生產(chǎn)效率高、工裝簡單、成本低，由此為鎂合金在電動自行車上的應(yīng)用發(fā)展提供新的機(jī)遇。

鎂合金具有其他材料無可替代的密度和比強(qiáng)度、比剛度優(yōu)勢，具有優(yōu)異的回收再利用性，以及良好的鑄造及尺寸穩(wěn)定性、抗振阻尼等特性，是電動自行車輕量化技術(shù)中替代鋼材、鋁材、塑料復(fù)合材料的理想首選材料，其在電動自行車輕量化上的應(yīng)用空間非常廣闊。我國鎂資源豐富，鎂合金的發(fā)展有可靠的原料來源，依據(jù)目前鎂合金在電動自行車中應(yīng)用開發(fā)情況，鎂合金材料勢必將廣泛應(yīng)用于電動自行車業(yè)。

Magnesium Alloy Makes Electric Bicycle Lighter