近日，国际镁协（ＩＭＡ）将２０２０年度ＩＭＡ最佳制造工艺奖颁发给了业界首款面向量产开发的锻旋镁合金轮毂项目，联合获奖单位是通用汽车、中信戴卡股份有限公司、西安理工大学、北京华北轻合金有限公司、嘉瑞国际控股有限公司。
该款锻旋镁合金轮毂是由通用汽车中国科学研究院牵头，联合中国供应商与高校的工程师和科学家，通过多年来产学研用的协作取得的开放式创新成果。通过该合作项目制成的锻旋镁合金轮毂重量仅为９公斤左右，较相同尺寸规格的锻旋铝合金轮毂减重超过２公斤。
该款镁合金轮毂的生产制造工艺可以方便地在现有的锻旋铝合金轮毂产线上实现，从而避免了额外设备资产投入。锻旋工艺由第一步的初步锻造和后续的旋压组成。其中，旋压加工中材料需承受较高的应变速率与较大的变形量，因此，对于材料的成型性能有着较高的要求。通过对市场上常用的镁合金进行细致评估和深入研究后，一种含有锆元素的镁合金（牌号ＺＫ３０）被选为了最终的量产材料。经过适当的参数调整，该合金能够在现有的锻旋铝合金的产线上展示出良好的成型性能，并且在最终产品的外轮缘处取样获得的典型的拉伸性能为屈服强度１８０ＭＰａ，抗拉强度２７０ＭＰａ以及１５％的断后延伸率。良好的力学性能保证该产品能够通过主机厂产品开发和验证流程中所要求的严苛的性能测试，包括径向疲劳、弯曲疲劳、１３度冲击、９０度冲击试验等。
在该款产品应用上车的过程中最为艰巨的任务是，如何防止镁合金轮毂自身在大气环境中的腐蚀，以及它与铸铁刹车盘，钢制螺栓和轴承相接触所产生的电偶腐蚀。根据通用汽车的工程标准，镁合金轮毂需要禁受住一系列严苛的验证，包括铜加速腐蚀（ＣＡＳＳ）、砾石冲击、油漆附着力、热冲击、循环腐蚀试验等。为了解决镁合金轮毂潜在的腐蚀隐患，通用汽车中国科学研究院开发出了一系列专利技术，包括优化微弧氧化涂层（ＭＡＯ）的微观结构以及创新的系统设计将镁合金轮毂与轮毂总成内的异种材料隔离开。该款产品现已通过了通用汽车工程标准中所要求的相关测试。值得一提的是，其在电偶腐蚀相关验证中的表现甚至略优于常规的锻旋铝合金轮毂。
与此同时，通用汽车也于近日正式宣布本次获奖的锻旋镁合金轮毂将作为可选配置，随着２０２２款ＣＴ４－Ｖ ＢＬＡＣＫＷＩＮＧ和ＣＴ５－Ｖ ＢＬＡＣＫＷＩＮＧ车型于２０２１年夏季在北美市场上市。应用该款锻旋镁轮替代相同尺寸的锻造铝轮可以减轻大于８公斤的簧下重量，从而增强燃油经济性以及提升操控性与整体驾驶体验。未来，其有望在高端轿跑车上获得更为广泛的应用。
通用汽车中国科学研究院执行院长王建锋博士表示：“基于广泛而深度的产学研联动，我们实现了因地制宜的开放式创新，成功地将原本属于赛道和改装市场的小众产品拓展至量产车型的原装配置，树立了汽车材料创新应用的新标杆。”
以联合材料研究为契机，通用汽车中国科学研究院于今年９月正式启动博士后科研工作站，未来将深化以应用为导向的基础科学研究，继续推动中国乃至全球技术创新的商业化与产业化发展。
国际镁协（ＩＭＡ）优秀奖评选活动始于１９６２年，是为展现和鼓励镁在不同领域开发应用的杰出范例而颁发给相关企业的年度奖项，这一评选活动已经为镁行业的参与者提供了展示创新产品和制造技术的绝佳机会，也是镁行业发展的风向标。国际镁协每年颁发的优秀奖项涉及５个类别，包括汽车铸造产品奖、非汽车类商业铸造奖、制造工艺奖、变形加工产品奖和环境责任奖。
（尚镁）