鎂在參數表上堪稱汽車材料的完美選擇。它比鋼材輕75%,比鋁材輕33%,減震降噪能力優于兩者,并且是地球上儲量最豐富的元素之一。然而,當今汽車鎂含量占比不到1%。有三道難以逾越的障礙,將鎂的承諾與它在汽車行業的實際普及率硬生生地撕開了一道口子——成本、腐蝕、以及高溫。
鎂在汽車行業的歷史,比多數人想象的要久遠。上世紀30年代,費迪南德·保時捷為大眾設計的第一款車型,需要一臺足夠輕的后置發動機來保證前輪擁有恰當的路面抓地力。出于重量考量,鎂成了發動機缸體和變速箱顯而易見的用料選擇。大眾后來在德國卡塞爾建起一座專用鎂鑄造廠,并在1951年至1981年間,包下了挪威海德魯公司全部鎂產量的60%。這條供應線意味著,每臺大眾車要消耗約20公斤鎂。幾十年后,寶馬試圖用N52發動機在鎂制內部構件上再闖一闖。這臺自然吸氣直列六缸機器,成為首款采用鎂缸體的水冷發動機。缸體內部用鋁合金缸套來應對更高的機械負荷和缸孔區域的腐蝕風險,冷卻液僅在鋁制部件間循環。N52盡管成功了,卻也清晰揭示出,要讓鎂在水冷應用里站住腳,得費多大周折。
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腐蝕,是車用鎂制內部構件繞不開的障礙。在潮濕或含鹽環境里,一旦鎂與另一種金屬發生接觸,它就會率先氧化溶解,電子流向更惰性的金屬,鎂自己則被腐蝕殆盡。這就使得在現代發動機中再標準不過的多種材料組裝方式,一旦想圍繞鎂來做工程設計,就變得困難重重——除非你覆蓋上大面積保護涂層,或是在每個接觸點上嚴防死守、徹底隔離。易燃性同樣是鎂面臨的切切實實的風險,盡管這種風險常被過度夸大。鎂確實會燃燒,一旦燒起來,火焰溫度極高且難以撲滅。對不直接接觸燃燒過程的部件而言,正常工況下的起火風險非常低。實際上,只要你提交的申請獲得福特批準,你那輛野馬GTD就能用上鎂合金輪轂和主動式空氣動力學套件。但針對內部使用場景,人們的疑慮從未打消,這讓工程設計層面變得保守,也讓監管層生出鋁材極少遭遇的審慎態度。
成本的不確定性,讓其他難題雪上加霜。汽車、航空航天和國防工業都在搶同一塊鎂供應蛋糕,而這塊蛋糕的產量由中國主導,價格又歷來波動劇烈——2021年供應中斷期間,歐洲鎂價飆升近100%。負責在后繼車型年份里壓縮成本的生產工程師,常常把鎂制部件列為拿來開刀的直截了當的目標。
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