镁合金材料车架自行车架行业中一颗冉冉升起的新星

来源:2020-08-04 21:39:11

镁合金的密度为1.7,只有钢的21%,铝合金的60%,其轻量化的优点十分明显。另外,镁合金的一系列优越性,在自行车的应用中,具有高刚性、高抗弯曲性;优良的吸震性,吸收冲击和振动,镁的吸震效果是铝的25倍,使得自行车拥有更好的骑行舒适性;它的高温挤压成形工艺性良好,挤压薄壁镁合金管件,显着减轻车重;材料无污染,二次回收利用简单,是绿色材料。 自行车的重要承重结构是车架,所有整体重量集中的部件,因此要选择加倍轻质又具备良好综合力学性能的材质镁合金车架,为自行车减重、轻便。 密度、弹性模量、拉伸长度、拉伸强度、断裂强度、韧性——这一系列自行车车架所需的结构材料的力学性能参数,在镁合金经过控制镁铝锌锰微量杂质等分、适当的成形处理方法等措施后,其拉伸强度和硬度会得到相应的提高,强度和弹性模量也会符合车架需求,并且其本身较高的阻尼系数可以吸收冲击能量减少对骑行者的影响,延长自行车的寿命。 因为镁合金适用于自行车的优异性能,许多国家、企业和研究开发机构对镁合金及其成形技术非常重视,投入许多人力、财力进行研究开发,得到了非常好的效果。 最初许多国家的研发人员把镁合金运用在自行车的手把、前叉、脚踏板等少数零件上。后来在镁合金自行车车架的研发过程中发现,镁合金在经过截面变化及表面处理的变形过程后,减少了镁合金性能低的一些不利因素,使其使用性能得以改善。故镁合金材料的性能可以满足自行车架的需求,于是开始大量应用在车架、轮圈、竖管、等零件。 镁合金对比其他合金的优势 大众车友接触得最多的自行车材料就是铝合金。 而现实是,我国铝资源矿石总储量只占世界的2.96%,位居世界第九,每年均需大量进口。 据估算,照目前的发展速度,大概在十年以内,国内铝矿石资源就会枯竭。而长期依赖澳大利亚的铝矿进口也为国内供应增加了不可控因素,不说进口的价格被牢牢掌握在对方手里,一旦两国在政治上发生对抗或者关系走僵,就会对资源供给造成非常大的威胁。如果澳大利亚方面今天说是300美元的价格,明天升到700美元,中国无法讨价还价,因为这是一个卖方市场。 那么在铝资源枯竭的情况下我们要找哪种材料来替代?镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,而我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一,镁资源矿石总储量占世界的21.7%,居世界第一,也是镁资源出口的第一大国。 对比几种典型金属结构材料与工程材料的比强度和比刚度,镁合金特别适用于轻质结构件。弹性模量大、刚性好、抗震力强,减振性能比铝合金高30倍,承受冲击载荷能力比铝合金强。可见镁合金具有优良的力学性能。 压铸镁合金与压铸铝合金和压铸锌合金一样,具有良好的流动性;其结晶潜热和热导率低于A380,凝固区间比A380大。因此,压铸镁合金具有良好的充型能力,充型后凝固速度较快,对压铸型的热冲击较小,可用于压铸薄壁件而不会出现热裂和欠铸等缺陷,并减轻压铸型的热疲劳现象,延长压铸型的使用寿命,缩短压铸件的留型时间,压铸生产速率比铝合金快约75%。 现在在自行车材料领域,除了讨论合金,就是讨论碳纤维,大家都知道同样的重量下碳纤维的强度要比普通的金属高出许多,但相对高昂的价格为其制造了一定的门槛。 据自行车制造业内人士介绍,碳纤维,毕竟工艺中的手工成分多,不如镁合金那么适合大批量生产,因此碳纤维需要花费的成本就比较大,时间就比较长,对工艺的要求也比较高。这些因素直接影响成品的价格,也就让最终端的消费者要花更多的钱。 另一方面,环保是当今各行各业重视的话题,而碳纤维对环境的破坏是可观的。2010年时丰田汽车发布的一项研究表明,碳纤维的原材料处理阶段,会产生大量的废气污水,而加工过程要排放更多的二氧化碳,同时其生产过程有可能导致工人的各种呼吸道疾病和皮肤病。碳纤维产品被丢弃后,将在土壤和水里存在非常久的时间,降解难度非常大,进一步对地球造成污染。所以,碳纤维是否是合适的绿色材料,还是个未知数。 而镁合金是21世纪新兴的环保材料,国外也把镁合金划为环保产业。其对环境无污染、可回收再利用的性能让人相当满意。 除了上述特点,镁合金的优势还体现在散热好和耐有机物和碱的腐蚀性能好,与纯镁的易燃、自爆、不稳定、活性强的特性完全不同。 国家政策扶持优势 在目前的“十三五”规划里面,国家把镁合金列为非常重要的材料,因此对这方面的引导和扶持力度非常大。比如对河南和山西这种镁资源储量大的地方,国家的补助非常慷慨。实际上除了原材料的开采,还有在加工方面,只要是跟镁合金有关系的,国家都会给予很大程度的帮扶,资金动辄百万千万。 “以轻质、高强、大规格、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳为发展方向,发展高性能镁合金,重点满足大飞机、高速铁路等交通运输装备需求,加快镁合金制备及深加工技术开发,开展镁合金在汽车零部件、轨道列车等领域的应用示范。”中提到《新材料产业“十三五”发展规划》。 http://www.anhukeji.com/
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