▲刘波 北京科技大学低碳智能汽车研究院执行院长

今天会议的主题是战略新兴材料，特别是在热管理压缩机领域的应用。我本人的研究方向一直聚焦于轻量化材料，过去在整车轻量化材料和工艺方面做了大量工作，近期也重点关注了空调压缩机等领域的材料应用。

从宏观行业背景来看，我国在很长一段时间内从数量上已经是汽车大国，但距离汽车强国仍有差距。不过，在新能源汽车领域，我们取得了举世瞩目的成绩。根据中国汽车工业协会发布的数据，过去十年我国新能源汽车高速增长，去年产销量达到1600多万辆，市占率接近50%；今年上半年，市占率更是接近了60%。在如此庞大的体量和众多的创新机会下，大量前瞻技术、新材料和新工艺得以在汽车上应用，这是一个充满希望的朝阳产业。

今天我想重点介绍的是镁合金材料。镁合金是一种特殊的轻量化材料，其密度仅为1.78克/立方厘米，是目前能够应用于汽车上的最轻的金属材料。从资源禀赋来看，我国镁资源非常丰富，完全不需要依赖进口，具备显著的资源优势。不过，相较于钢铁（约10亿吨规模）和铝合金（约三四千万吨规模），我国镁的产量仅在100万吨左右。过去，我国更多是将镁作为原材料出口，未能在汽车轨道等领域实现深加工与应用。

但近年来，这个行业迎来了巨大的优势转变和窗口期。从2024年左右开始，镁价出现了低于铝价的罕见现象。根据去年年底的市场价格，铝合金价格约为23,000至24,000元/吨，而镁合金价格约为17,000至18,000元/吨。过去我们通常认为镁的价格应是铝的1.7倍左右，如今价格倒挂，这为镁合金的应用提供了绝佳的性价比机会。这一变化的主要原因在于，以前镁这个行业主要集中于中小型的民营企业，但随着近两年宝钢金属等大型企业进入行业，收购了上市公司南京云海，后面更名为宝武镁业，以及零部件企业，对整个行业进行了战略整合，起到了“定海神针”的作用，使得镁价更加稳定且成本可控。

目前，镁合金在汽车上的应用比以往有了显著增加。一个典型的案例是电机壳体。新能源汽车的电机壳体率先实现了镁合金的突破与应用，包括上汽、吉利等车企都有大量成功量产的案例。当然，镁合金在应用中也面临防腐性能和高温蠕变性两大突出缺点，在电机壳体上的应用正是通过关键技术攻关，解决了高温蠕变和防腐问题。

去年，我们还联合重庆赛力斯、云海镁业以及重庆大学，成功开发并量产了镁合金厚壁板。这是一个非常大的结构件，过去通常采用铝合金压铸，而这次尝试完全按照量产要求进行，取得了重大突破。

除了传统压铸，镁合金行业还引入了半固态注射工艺。该工艺将镁合金加工成粒料，在注塑机中加热旋转至半固态（液固混合状态）后注入模具。相比传统高压压铸，半固态注射能大幅减少内部缺陷，提升零件性能。更重要的是，传统高压压铸需要使用六氟化硫等气体进行保护，这会破坏臭氧层；而半固态工艺可以有效规避这一环保压力。

目前，半固态工艺能够成型外观件，而压铸工艺很少能制外观件。例如，新能源汽车智能座舱的液晶屏背板，既需要散热又要求外观，大部分已采用半固态镁合金制造。此外，长城汽车发布的C环结构加强件也是由该工艺制造。行业还在尝试用半固态的轮毂以替代压铸的轮毂，不过轮毂对疲劳、冲击及防火要求更高，开发难度较大。

此外，一些传统上采用压铸或高压压铸工艺制造的镁合金零部件，也开始尝试引入半固态注射工艺。例如CCB（仪表板横梁）等大型结构件，行业已在积极探索半固态工艺的替代应用。辰智科技等企业也已采用该工艺开发了CD柱加强件。宝武镁业则为赛力斯开发了半固态CCB横梁、PTC水加热器壳体、电驱壳体及电驱端盖等一系列零部件。其中，为提高强度和抗高温蠕变性能，电驱端盖还采用了新型的稀土镁合金材料。

结合本次热管理主题，镁合金在相关领域还有广阔的探索空间。首先是电动压缩机，其电机壳体、控制器端盖等目前多为铝合金，未来都有机会开发利用镁合金材料。其次是涡轮盘，目前以铝为主，未来可以尝试采用液态模锻工艺，该工艺成本相对较低，介于铸造与锻造之间。对于压缩机的动静涡旋盘，虽然内部介质对表面腐蚀有要求，但也可以尝试利用半固态镁合金来实现减重。

在热管理集成方面，PTC水加热器的铝合金壳体盖板，完全可以参照电机壳体的思路尝试镁合金替代。此外，集成式热管理的核心零部件——流道板，目前多采用锻造工艺，未来可以尝试“压铸+搅拌摩擦焊”的组合工艺。相比传统钎焊，搅拌摩擦焊在焊缝的抗拉强度、屈服强度以及延伸率上均有显著提升，这将是未来的主流发展方向。

未来，我们需要多关注新工艺和新装备的发展。半固态注射装备正朝着大型化方向发展，除了壳体类零件，在减震塔、副车架等承载加强件上也有望得到应用。同时，随着国内率先推动大型一体化压铸镁合金的尝试，镁合金零部件的尺寸将越来越大。

当前，新能源汽车智能化程度越来越高，整车重量普遍达到2.5吨至3吨。国家已出台汽车能耗法规，并在制定相关的重量税政策，对未达标电耗征收税费。轻量化的压力正从主机厂向零部件企业传递。如何在提高智能网联水平的同时，降低能耗、实现车辆轻量化，是我们共同面临的重要课题。