前幾天，美騎發(fā)布了 《 鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域的引領(lǐng)者：美騎專訪廣鎂》的采訪文章，有些車友表示對鎂合金仍感覺半懂不懂。于是筆者今天再發(fā)一篇小文跟大家討論這種新興的熱門材料：鎂合金到底有多好？目前在自行車領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了哪些應(yīng)用？未來的發(fā)展熱點又在哪里？

鎂合金對比其他合金的優(yōu)勢

大眾車友接觸得最多的自行車材料就是鋁合金。

而現(xiàn)實是，我國鋁資源礦石總儲量只占世界的2.96%，位居世界第九，每年均需大量進(jìn)口。

據(jù)估算，照目前的發(fā)展速度，大概在十年以內(nèi)，國內(nèi)鋁礦石資源就會枯竭。而長期依賴澳大利亞的鋁礦進(jìn)口也為國內(nèi)供應(yīng)增加了不可控因素，不說進(jìn)口的價格被牢牢掌握在對方手里，一旦兩國在政治上發(fā)生對抗或者關(guān)系走僵，就會對資源供給造成非常大的威脅。如果澳大利亞方面說今天是300美金的價格，明天升到700美金，中國無法討價還價，因為這是一個賣方市場。

那么在鋁資源枯竭的情況下我們要找哪種材料來替代？鎂是地球上儲量最豐富的輕金屬元素之一，而我國是世界上鎂資源最為豐富的國家之一，鎂資源礦石總儲量占世界的21.7%，居世界第一，也是鎂資源出口的第一大國。

鎂的密度僅為1.74g/cm3，約為鋁的2/3、鈦的2/5、鐵的1/4。鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金，鎂合金比鋁合金輕36%、比鋅合金輕73%、比鋼輕77%1。鎂合金的延伸率和沖擊抗力則明顯好于壓鑄鋁合金。

下圖分別對比了幾種典型金屬結(jié)構(gòu)材料與工程材料的比強(qiáng)度和比剛度2,表明鎂合金特別適用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件。彈性模量大、剛性好、抗震力強(qiáng)，減振性能比鋁合金高30倍，承受沖擊載荷能力比鋁合金強(qiáng)。可見鎂合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

在這里特別解釋一下彈性模量，它是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度。在一定載荷作用下的物體，彈性模量越低，彈性模量變形相對越大，剛度越小，材料易發(fā)生變形柔性越好；彈性模量越高，材料發(fā)生彈性模量變形相對越小，剛度大，材料不易變形，脆性越強(qiáng)。

鎂合金具有極高的壓鑄生產(chǎn)率。幾種常用壓鑄鎂合金及最常用的壓鑄鋁合金A380和壓鑄鋅合金AG40B的熱物理性能見下表3。

由表可知：壓鑄鎂合金與壓鑄鋁合金和壓鑄鋅合金一樣，具有良好的流動性；其結(jié)晶潛熱和熱導(dǎo)率低于A380，凝固區(qū)間比A380大。因此，壓鑄鎂合金具有良好的充型能力，充型后凝固速度較快，對壓鑄型的熱沖擊較小，可用于壓鑄薄壁件而不會出現(xiàn)熱裂和欠鑄等缺陷，并減輕壓鑄型的熱疲勞現(xiàn)象，延長壓鑄型的使用壽命，縮短壓鑄件的留型時間，壓鑄生產(chǎn)速率比鋁合金快約75%。

除了上述特點，鎂合金的優(yōu)勢還體現(xiàn)在散熱好和耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好，與純鎂的易燃、自爆、不穩(wěn)定、活性強(qiáng)的特性完全不同。

鎂合金對比碳纖材料的優(yōu)勢

現(xiàn)在在自行車材料領(lǐng)域，除了討論合金，就是討論碳纖維，大家都知道同樣的重量下碳纖維的強(qiáng)度要比普通的金屬高出許多，但相對高昂的價格為其制造了一定的門檻。

據(jù)自行車制造業(yè)內(nèi)人士介紹，碳纖維，畢竟工藝中的手工成分多，不如鎂合金那么適合大批量生產(chǎn)，因此它需要花費的成本和時間就比較大，對工藝的要求也比較高。這些因素直接影響成品的價格，也就讓最終端的消費者要花更多的錢。

另一方面，環(huán)保是當(dāng)今各行各業(yè)重視的話題，而碳纖維對環(huán)境的破壞是可觀的。10年時豐田汽車發(fā)布的一項研究表明，碳纖維的原材料處理階段，會產(chǎn)生大量的廢氣污水，而加工過程要排放更多的二氧化碳，同時其生產(chǎn)過程有可能導(dǎo)致工人的各種呼吸道疾病和皮膚病。碳纖維產(chǎn)品被丟棄后，將在土壤和水里存在非常久的時間，降解難度非常大，進(jìn)一步對地球造成污染。所以，碳纖維是否是合適的綠色材料，還是個未知數(shù)。

而鎂合金是二十一世紀(jì)新興的環(huán)保材料，國外也把鎂合金劃為環(huán)保產(chǎn)業(yè)。其對環(huán)境無污染，可回收性能也讓人相當(dāng)滿意。

國家扶持的政策優(yōu)勢

在目前的十三五規(guī)劃里面，國家把鎂合金列為非常重要的材料，因此對這一塊的引導(dǎo)和扶持力度非常大。比如對河南和山西這種鎂資源儲量大的地方，國家的補(bǔ)助非常慷慨。實際上除了原材料的開采，在加工方面，只要是跟鎂合金有關(guān)系的，國家都會給予很大程度的幫扶，資金動輒百萬千萬。

“以輕質(zhì)、高強(qiáng)、大規(guī)格、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞為發(fā)展方向，發(fā)展高性能鎂合金，重點滿足大飛機(jī)、高速鐵路等交通運(yùn)輸裝備需求，加快鎂合金制備及深加工技術(shù)開發(fā)，開展鎂合金在汽車零部件、軌道列車等領(lǐng)域的應(yīng)用示范。”摘自《新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》。

鎂合金在自行車領(lǐng)域的現(xiàn)在與未來

全世界各國鎂合金品牌共有200多種，這些品牌按化學(xué)成分可歸為30多種。其中變形鎂合金10多種，鑄造鎂合金20多種2。目前，這種材料主要被用于汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空、航天等工業(yè)，其中，用壓鑄鎂合金來減少汽車重量已有70年歷史。相對來說，它在自行車領(lǐng)域的應(yīng)用對社會來說是個新鮮事。

對于廣大車友來說，最熟悉的自行車鎂合金零配件就是山地車的避震前叉外筒，這也是目前各大前叉品牌都已經(jīng)推出且仍在爭相研發(fā)升級的一個熱點。其實，這種材料在車架、輪組、腳踏、把立、立管上的應(yīng)用也是各位行業(yè)大咖們在努力思考的方向。

一提起鎂合金輪，大家總是第一時間聯(lián)想到街邊自行車小店賣的那些浮夸風(fēng)的山寨感十足的沉重的炫彩一體輪，馬上擺出反感的態(tài)度。其實在常規(guī)輪組的輪圈中使用鎂合金材料在不久的未來充滿可能性，且可大有所為。某臺灣著名自行車整車品牌已花五年時間研究鎂合金輪圈，大陸也有不甘落后甚至走得更快更好的研發(fā)團(tuán)隊。這個團(tuán)隊現(xiàn)在研發(fā)的鎂圈重量能達(dá)到270g，而鋁圈重量目前最輕只能是360g，相比之下，鎂合金輪圈能輕90克。不過這種產(chǎn)品目前還在測試階段，已開發(fā)至第四個批次。樂觀估計的話，能達(dá)到出貨要求的成品會在一到兩年后與車友見面，屆時必定會掀起自行車產(chǎn)業(yè)革命性的新風(fēng)潮，鎂合金在其他配件上的進(jìn)一步應(yīng)用也就不在話下。而由于能滿足自行車輕量化、高強(qiáng)度、強(qiáng)吸震這三個最關(guān)鍵的要求，鎂合金的自行車應(yīng)用必定會向中高端產(chǎn)品發(fā)展。只要再解決各種顏色的著色氧化的難題，使鎂合金外觀也能像鋁合金那樣多彩，同時不斷改進(jìn)其他工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，相信這種綠色材料將大放異彩。