汽車(chē)行业中(zhōng)轻质(zhì)金属的兴起

   日期：2020-07-22

我近期与《质(zhì)量文(wén)摘》杂志(zhì)合作(zuò)举办(bàn)了一场主题為(wèi)“能(néng)改变材料分(fēn)析现状的汽車(chē)业趋势以及相关准备工(gōng)作(zuò)”的网络研讨会。在这次网络研讨会上，我们提出了几个问题，有(yǒu)趣的是，超过50%的与会者认為(wèi)与轻量化相关的汽車(chē)业新(xīn)趋势已经影响了他(tā)们的日常运营。然而，超过75%的与会者表示，他(tā)们还没有(yǒu)使用(yòng)火花(huā)OES（直读光谱仪）、LIBS（激光诱导击穿光谱仪）或XRF（X射線(xiàn)荧光）PMI（材料可(kě)靠性鉴定）分(fēn)析仪以满足材料规格的要求。

汽車(chē)行业对部件的要求非常严格——其严格程度可(kě)能(néng)会次于航空航天。安(ān)全是个大问题，许多(duō)部件需要在碰撞时吸收能(néng)量。其他(tā)部件则需要具(jù)有(yǒu)结构刚性，因此更注重强度。来料检验和使用(yòng)光谱仪进行金属分(fēn)析的作(zuò)用(yòng)日益重要，尤其是随着新(xīn)材料在整个供应链中(zhōng)引入，这种作(zuò)用(yòng)愈发重要。

铝和镁合金近期在汽車(chē)行业中(zhōng)广受青睐，因為(wèi)其重量轻、成本相对低廉，并且具(jù)备许多(duō)所需的性能(néng)。它们可(kě)以形成复杂的形状，包括发动机组件、变速器箱體(tǐ)和结构零件。即使在当前环境下，驱动轻量化需求的法规被普遍接受，并且轻质(zhì)金属的研发也在持续进行。因全球经济的复苏和复产(chǎn)中(zhōng)的制造业，其近期的发展速度会有(yǒu)所延缓。

铝继续占据主导地位

铝的重量比钢轻约三分(fēn)之一，近年来，铝在汽車(chē)中(zhōng)的使用(yòng)量激增。这一趋势将持续一段时间：截止2022年，预计平均每辆汽車(chē)将含有(yǒu)近100kg的铝，这些铝已经取代了原先较重的零件。这意味着截止2025年，汽車(chē)行业的耗铝量将占总耗铝量的四分(fēn)之一，即3000万吨。

镁亦呈上升趋势

镁甚至比铝还轻——每单位重量轻36%。同时，在所有(yǒu)结构金属中(zhōng)，镁的强度重量比较高。由于镁的储量丰富，且易于回收，因此不足為(wèi)奇的是，自从镁早期被用(yòng)于車(chē)轮以来，镁取代了外壳和空间框架中(zhōng)的钢和铝。目前，超过一半的镁被用(yòng)于镁铝合金中(zhōng)。铸造镁铝合金被用(yòng)于许多(duō)零件，包括变速器和离合器壳，以及方向盘和支架等。

然而，镁确实存在一些缺点。镁易碎，且不具(jù)有(yǒu)铝的抗蠕变性。全世界的研究团队都在致力于解决这些问题。澳大利亚墨尔本莫纳什大學(xué)的一个团队发明了一种工(gōng)艺，这种工(gōng)艺能(néng)改变镁的微观结构，减轻其脆弱程度。这意味着纯镁可(kě)以在室温下成形并被压缩成任何形状而不开裂。美國(guó)能(néng)源部的另一个团队开发了一种工(gōng)艺，这种工(gōng)艺能(néng)提高镁的能(néng)量吸收和延展性，使其更适用(yòng)于更多(duō)种类的汽車(chē)零件。

钢材蓄势发力后再度流行

如果你认為(wèi)钢铁制造商(shāng)无所事事，眼睁睁看着他(tā)们的行业逐渐萎缩，则请三思。钢是一种稳定可(kě)靠、储量丰富、為(wèi)人熟知的材料，钢铁制造商(shāng)一直在努力夺回被新(xīn)兴企业夺走的市场份额。

钢铁制造商(shāng)正寻求开发超轻钢，这种钢比铝更坚固、更便宜，而且重量几乎和铝一样轻。他(tā)们已接近成功，新(xīn)产(chǎn)品有(yǒu)望在2021年上市，甚至更早。由于企业很(hěn)难抗拒更大硬度、更低成本的诱惑，因此，若如所描述的那样，能(néng)提高钢材的性能(néng)，则基于不断增長(cháng)的铝和镁市场的预测可(kě)能(néng)会被打乱。

引进突破性的OE750直读光谱仪

在开发新(xīn)合金的过程中(zhōng)，同时在满足当前供应品的严格规格的情况下，在ppm含量范围内的熔體(tǐ)成分(fēn)至关重要。日立分(fēn)析仪器超新(xīn)推出了一款用(yòng)于金属识别的火花(huā)光谱仪OE750，其能(néng)提供在同类OES光谱仪中(zhōng)前所未有(yǒu)的分(fēn)析水平。

OE750涵盖了金属元素的全部光谱，并具(jù)有(yǒu)同类产(chǎn)品中(zhōng)比较低的检出限，能(néng)提供更昂贵仪器的性能(néng)。它旨在支持QA/QC计划，在来料检验时验证杂质(zhì)元素和痕量元素，并满足一系列标准，如适用(yòng)于钢的ASTM E415和E1086。

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