據(jù)了解,鎂及其合金具有密度小、比剛度和比強度高、阻尼性好以及易于回收等特點,在航空航天、汽車、摩托車、自行車領(lǐng)域已經(jīng)得到了產(chǎn)業(yè)化應用,目前汽車等車輛領(lǐng)域已經(jīng)把單車用鎂量作為衡量汽車先進性的標準之一:歐洲和美國汽車每輛汽車使用鎂合金零件5.8~23.6公斤,我國汽車單車用量不到10公斤。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。
制造自行車車架所需的結(jié)構(gòu)材料的力學性能參數(shù)主要包括:密度、彈性模量、拉伸長度、拉伸強度、斷裂強度、韌性。鎂合金經(jīng)過適當?shù)奶幚砗罄鞆姸群陀捕纫矔玫较鄳奶岣摺Mㄟ^適當?shù)姆椒梢员WC鎂合金在強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,同時還能提高自行車的壽命。
據(jù)了解,正是出于輕量化的考慮,國內(nèi)不少電動自行車企業(yè)幾年前就開始著手進行鎂鋁合金在自行車上的應用實驗,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。
業(yè)內(nèi)人士認為,正是因為鎂合金具有極好的可焊性,所以車架的設(shè)計可以隨心所欲。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)在面臨的最大挑戰(zhàn)。
據(jù)悉,單純的模具澆鑄制得的鎂合金自行車架不僅性能較差,而且模具費用也偏高。一個型號的車架需要3到9個不同尺寸的模具,而一個模具的價格達到10萬美元,成本較高。而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特點,導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;鎂的沸點低,溫度進一步升高后,其蒸氣壓比在相同溫度下的鋁合金要高4~5倍,因而焊接時溫度一旦過高,鎂會氣化,產(chǎn)生爆炸形成飛濺;鎂對氧的親和力大,其氧化物密度較大,而容易形成夾雜;鎂在接近熔化溫度時,能與空氣中的氮強烈化合生成脆性的鎂氮化物,顯著降低接頭力學性能;因此,鎂合金焊接是比較困難的,在焊接時容易產(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)件在車輛中的應用提出了挑戰(zhàn)??梢哉f,鎂合金焊接技術(shù)是實現(xiàn)鎂合金汽車零部件大量應用的主要關(guān)鍵技術(shù)難題。
鎂合金電動自行車產(chǎn)品開發(fā),也有力帶動了鋰離子動力電池的推廣應用。在自行車的輕量化過程中,鎂的輕量化與鋰電池這兩個新產(chǎn)品的優(yōu)點突出,而能夠在自行車上很好地結(jié)合起來,成為一對黃金組合。相得益彰,互為依托,成為電動自行車減重的點睛之筆和核心競爭力。