汽车轻量化需求驱动技术进步，半固态注射推动镁合金应用落地

轻量化被视为新能源汽车实现节能、降低能耗、提升续航里程的重要发展途径之一。与传统燃油车相比，新能源汽车的三电系统引入增加了整车的重量，由此导致电耗的上升。当前情况下，新能源汽车整车轻量化技术的关键点主要集中在轻量化材料的应用上。

镁合金在新能源车身应用广泛，需求日益增长。镁合金有良好的耐蚀性、铸造性、机械强度，是最轻的实用合金，具有良好的车削性和散热性，使其成为目前新能源汽车轻量化的最佳选择。并且可以实现 100%回收再利用，具有较高的环保可持续性。随着一些新型镁合金材料也相继研发成功，例如耐蚀镁合金、变形镁合金、高强高韧镁合金以及阻燃镁合金等，镁合金更多应用于车门窗、座椅、底盘和车身框架等车身组件。

新能源汽车车身轻量化路线图

资料来源：中国汽车工程学会

传统压铸存在缺陷，需求提高催生新技术。传统的镁合金成型方式包括热室压铸、冷室压铸和半固态压铸等。压铸成型具有高产能和精准尺寸控制，可成型复杂几何形状的工件等优势。但压铸成型速度过快，导致金属溶液在填充模具腔时易产生裹气和紊流现象，可能导致铸件出现微小气孔和缩松，进而降低机械强度、无法进行热处理以及气密性差等问题。铸件壁越厚的部分，这种缺陷会更为严重，从而限制了压铸成型的厚度范围，无法成型过于薄的零部件。为了解决上述压铸成型存在的问题，1970 年代初期美国麻省理工开始了金属半固态成型的研究。这种成型方式更类似于注塑成型工艺，因此被广泛认为是21 世纪最具发展前景的制造工艺之一。半固态成型技术以其高效、节能、接近净形生产以及成型件高性能等优点备受关注。

镁合金半固态射出成型机示意图

资料来源：日本制钢所JSW

原理类似注塑成型，半固态注射发展前景受广泛认可。半固态注射成型工艺首先将镁合金锭进行加工切割，使其成为细小颗粒状。镁合金颗粒通过负压和重力传送到料筒中，随后在料筒内，热熔并旋转的螺杆推动合金颗粒朝向模具方向移动。颗粒经过料筒的加热区域时，达到适合注射成型的熔融态或半固态。通过精确的温度控制和螺杆的剪切作用，颗粒形成一种包含固相成分（半固态枝晶组织的合金）的浆料。在将镁合金加热至 582±2℃的条件下，以高速（0 到 5m/s）将半固态浆料注入封闭的模具腔中，完成成型过程。

镁合金半固态射出成型机构造

资料来源：日本制钢所JSW

与传统的压铸成型相比较，镁合金半固态注射成型具有如下优点：1）安全：无需高温熔炼金属或金属液转移，从根本上避免了工伤事故风险。2）环保：不使用熔炼炉，减少了烟气和火焰，创造了更良好的劳动环境，并且无熔炼残渣。）精密度高：产品精度可达 0.01mm，减少了后续加工需求，最薄的空腔零件厚度仅为 0.3mm，与最厚部分相差可达 100 倍。4）节能高效：无需完全液化，减少了熔化镁合金和保温的需求，能耗降低 60%。此外，模具热冲击减小，模具寿命延长 2~4 倍，余料可回收利用，工作场地相比压铸节约 30%。5）操作简单，智能化程度高：复杂金属件中最为简捷成型工艺，自动化程度高，可实现无人操作，远程维护等。

镁合金半固态射出成型工艺优势

资料来源：压铸界