像“擠牙膏”一樣造出汽車輪轂，重量減輕1/3
2026-04-17 06:39:20 來(lái)源： 新重慶-重慶日?qǐng)?bào)
新重慶-重慶日?qǐng)?bào)記者 白麟
半固態(tài)注射成型鎂合金輪轂
未來(lái)賽道：先進(jìn)材料與智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車
特點(diǎn)：把鎂合金像牙膏一樣擠進(jìn)模具里，不僅可提高性能、減輕重量，還可降低成本
應(yīng)用場(chǎng)景：新能源汽車、航空航天、消費(fèi)電子等領(lǐng)域
想象一下，金屬不再需要火光四濺的熔煉，也不需要萬(wàn)噸壓力的鍛造，而是像牙膏一樣，被一支巨大的“注射器”精準(zhǔn)地?cái)D進(jìn)模具——這不是科幻電影，而是正在兩江新區(qū)明月湖實(shí)驗(yàn)室上演的真實(shí)一幕。
日前，記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室陳列廳，目光被一個(gè)銀光閃爍的大尺寸輪轂吸引。按照視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)輪轂少說(shuō)也要30斤，但當(dāng)記者伸手嘗試拎起時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)它輕得出人意料。
“不到10公斤，比普通鋁合金輪轂輕了1/3?！眹?guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心副主任、明月湖實(shí)驗(yàn)室輕量化材料與工程研究院院長(zhǎng)蔣斌表示，“它是被‘注射’出來(lái)的?！?/p>
蔣斌所說(shuō)的“注射”，正是該實(shí)驗(yàn)室牽頭研發(fā)的“半固態(tài)注射成型”技術(shù)。這種技術(shù)讓金屬在“將化未化”的漿料狀態(tài)下，像擠牙膏一樣成型。
目前，這項(xiàng)顛覆了傳統(tǒng)金屬加工的“黑科技”已成功實(shí)現(xiàn)批量試制，賽力斯、一汽、小米、長(zhǎng)安等主機(jī)廠紛紛向其拋出橄欖枝，搶抓這一未來(lái)汽車輕量化的核心籌碼。
鎂合金破局！撬開(kāi)汽車輕量化新風(fēng)口
鎂被稱為“21世紀(jì)綠色工程材料”，是全球汽車產(chǎn)業(yè)輕量化轉(zhuǎn)型的核心選擇之一。它的密度只有鋁的2/3、鋼鐵的1/4。
對(duì)于新能源汽車，輪轂每減重1公斤，其帶來(lái)的能效提升，相當(dāng)于整車減重10公斤；簡(jiǎn)單說(shuō)，汽車每個(gè)輪轂減重5公斤，可以使一個(gè)總重兩噸的電車，續(xù)航提升3%左右。
“之前很多人都想把鎂合金用來(lái)造汽車輪轂，但市場(chǎng)化應(yīng)用的路始終沒(méi)有走通?！笔Y斌說(shuō)，過(guò)去行業(yè)有兩種方案：
一是鑄造，像熬粥一樣把鎂熔化成液體注入模具。雖然成本低、效率高，但液態(tài)鎂較為活潑，易產(chǎn)生氣泡和雜質(zhì)，導(dǎo)致輪轂強(qiáng)度不足，就像“脆皮餅干”，難以通過(guò)嚴(yán)苛的疲勞測(cè)試。
二是鍛造，用數(shù)千噸的壓力硬生生把金屬塊“拍”成輪轂形狀。性能雖好，但流程長(zhǎng)、廢料多，一個(gè)鎂合金輪轂的市場(chǎng)價(jià)動(dòng)輒數(shù)千元，除了少數(shù)頂尖超跑和改裝車，普通家用車根本用不起。
“能不能既有鑄造的高效率，又有鍛造的高性能？”這正是蔣斌和他的團(tuán)隊(duì)努力探索的第三條路，也是未來(lái)汽車鎂合金輪轂大規(guī)模市場(chǎng)化的唯一可行路徑。
2024年項(xiàng)目剛開(kāi)始，基于對(duì)鎂合金性能的了解，蔣斌提出了一個(gè)新奇思路，“想象一下，如果金屬不是‘液態(tài)’也不是‘固態(tài)’，而是像牙膏一樣的‘漿料’呢？”蔣斌介紹，在580℃到610℃的精準(zhǔn)溫度下，鎂合金會(huì)變成像牙膏一樣的半熔融漿料狀態(tài)。這種情況下，鎂合金可以像塑料一樣被精密“注射”進(jìn)模具，且內(nèi)部致密，能保證輪轂強(qiáng)度。這一創(chuàng)新思路，直接打開(kāi)了未來(lái)高性能鎂合金輪轂量產(chǎn)的大門。
精準(zhǔn)控“漿”！解鎖金屬注塑的硬核密碼
要把理論轉(zhuǎn)化成應(yīng)用，挑戰(zhàn)在于：如何控制那只巨大的“金屬注射器”。
團(tuán)隊(duì)選用了海天金屬研制的3600噸級(jí)半固態(tài)鎂合金注射成型機(jī)。這臺(tái)被大家稱作“金屬注射器”的鋼鐵巨獸，核心是一根巨大的螺桿。鎂合金顆粒送進(jìn)料筒后，會(huì)被精準(zhǔn)控溫加熱。
“最難的是溫度控制?！币晃粎⑴c攻關(guān)的工程師回憶道，“溫度只能有±2℃偏差，再高一點(diǎn)，金屬就化成水了，會(huì)產(chǎn)生亂流；再低一點(diǎn)，就成了硬塊，會(huì)崩斷螺桿?！?/p>
在數(shù)百次的反復(fù)試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)踩過(guò)無(wú)數(shù)坑：壓力沒(méi)調(diào)好，輪轂會(huì)缺角；模具排氣不通暢，輪轂表面就滿是麻點(diǎn)。最危險(xiǎn)的一次，半固態(tài)漿料在壓力下發(fā)生了極細(xì)微的噴濺，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中斷。
“我們不僅要造出合格的輪轂，還要為未來(lái)整個(gè)行業(yè)摸索出一套可復(fù)制的工藝標(biāo)準(zhǔn)。”蔣斌說(shuō)，明月湖實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)通過(guò)反復(fù)的微觀模擬和上萬(wàn)次的數(shù)據(jù)調(diào)試，最終摸索出了一套最完善的“注射參數(shù)”。
2025年初的一天，實(shí)驗(yàn)室里，第一只完美的半固態(tài)鎂合金輪轂從模具中滑落，發(fā)出清脆響聲。蔣斌和同事們忘情歡呼起來(lái)，這一聲脆響，標(biāo)志著重慶在未來(lái)汽車輕量化核心技術(shù)上，邁出了關(guān)鍵一步。
但難題還沒(méi)結(jié)束，鎂合金有個(gè)天生的短板——怕腐蝕。
比如，在北方冬季，路面撒布的融雪鹽直接接觸鎂合金輪轂，輪轂表面就會(huì)變得坑洼，這成為鎂合金輪轂市場(chǎng)化的又一道難關(guān)。
對(duì)此，明月湖實(shí)驗(yàn)室拿出了另一項(xiàng)獨(dú)門絕技——低成本表面處理技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)室的電解槽里，高壓脈沖打出細(xì)小的弧光，再輔以低成本緩蝕劑，鎂合金輪轂表面慢慢長(zhǎng)出一層密不透風(fēng)的氧化層。
“這就像是給鎂合金輪轂穿上了一層納米‘盔甲’。”蔣斌形容，經(jīng)過(guò)測(cè)試，這層盔甲不僅耐磨損，還能經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的鹽霧測(cè)試，完全達(dá)到了產(chǎn)品要求。
這層“盔甲”，讓鎂合金輪轂徹底破解了腐蝕難題，真正具備了走向市場(chǎng)、賦能未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的條件。
五方聯(lián)戰(zhàn)！跑出未來(lái)產(chǎn)業(yè)協(xié)同加速度
“半固態(tài)注射成型鎂合金輪轂”項(xiàng)目從啟動(dòng)到成品試制成功，只花了大半年時(shí)間。這樣的研發(fā)速度，在業(yè)界堪稱亮眼。
為何這樣快？蔣斌表示，這背后有一套“五方聯(lián)戰(zhàn)”創(chuàng)新機(jī)制：
明月湖實(shí)驗(yàn)室出核心工藝，博奧鎂鋁出中試場(chǎng)地，海天金屬出高端設(shè)備，中信戴卡捷力出應(yīng)用數(shù)據(jù)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，博潤(rùn)模具專攻復(fù)雜的成型模具。
“傳統(tǒng)的科技研發(fā)，往往是高校、企業(yè)各管一段，研究和市場(chǎng)脫節(jié)?！笔Y斌說(shuō)，而這個(gè)鎂合金輪轂項(xiàng)目，大家不是沖著經(jīng)費(fèi)來(lái)，而是“自帶干糧”搞研發(fā)。
例如，博潤(rùn)模具的負(fù)責(zé)人為了這個(gè)項(xiàng)目，自費(fèi)幾十萬(wàn)元開(kāi)了一副全新的模具，虧了算他的；研發(fā)成功后，與模具相關(guān)的技術(shù)收益則歸博潤(rùn)模具所有。這種市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng)的“聯(lián)合研發(fā)”，確實(shí)跑出了驚人的速度，比國(guó)外同行預(yù)期的研發(fā)周期縮短了一半以上。
據(jù)了解，半固態(tài)注射成型鎂合金輪轂比同尺寸鋁合金輪轂輕了30%以上，一輛車裝4個(gè)，就能讓整車輕20到30公斤，新能源汽車的續(xù)航能直接提升3%到5%。
此外，制造這種輪轂所需的能耗，也比傳統(tǒng)熔煉降低了約20%，且生產(chǎn)過(guò)程無(wú)有害氣體排放，實(shí)現(xiàn)了綠色制造，契合未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的大方向。更關(guān)鍵的是，“一步成型”注射技術(shù)少了很多后續(xù)加工步驟，不浪費(fèi)材料，未來(lái)大規(guī)模量產(chǎn)后，成本和中高端低壓鑄造鋁合金輪轂差不多。
在新能源汽車主機(jī)廠眼中，這種“黑科技”，正是打造差異化競(jìng)爭(zhēng)力的“殺手锏”。眼下，這款輕盈的輪轂已經(jīng)跑出了實(shí)驗(yàn)室，跑向了各大主機(jī)廠的生產(chǎn)計(jì)劃表。
據(jù)了解，賽力斯、一汽、小米等車企已與明月湖實(shí)驗(yàn)室開(kāi)啟實(shí)質(zhì)性合作，針對(duì)新款車型進(jìn)行定向開(kāi)發(fā)；長(zhǎng)安等主機(jī)廠也正緊鑼密鼓地開(kāi)展技術(shù)評(píng)估與接洽。
責(zé)任編輯：熊世華
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