В транспортных средствах на новой энергии система электропривода является ключевым модулем, влияющим на общий вес автомобиля и его энергоэффективность. Из-за увеличенного веса аккумуляторной системы облегчение корпуса электропривода стало приоритетом для OEM-производителей и цепочки поставок. В настоящее время алюминиевый сплав ADC12 остается основным материалом, но со стабилизацией стоимости магниевого сплава и развитием процесса его производства целесообразность его применения пересматривается.
Инженерные объекты и технологические маршруты
В этом исследовании выбираются корпуса электроприводов транспортных средств на новой энергии с той же структурной конструкцией, что и у объектов сравнения, с использованием:
Процесс литья под высоким давлением из алюминиевого сплава ADC12 (справа)
Процесс литья под давлением полутвердого магниевого сплава AZ91D (слева)
Оба корпуса были изготовлены и испытаны с учетом единообразия геометрии и толщины стенок.
Фактические результаты взвешивания показывают, что корпус из алюминиевого сплава весит примерно 11,345 кг, а корпус из магниевого сплава - примерно 7,975 кг. Это означает снижение веса почти на 29,7% при сохранении структурной целостности, что имеет непосредственное значение для облегчения систем электропривода.
Инженерные различия в характеристиках микроструктуры
Отбор проб из корпуса оболочки (толщина стенки около 10 мм) выявил существенные различия во внутренней микроструктуре двух материалов в их фактическом состоянии:
Корпус электропривода ADC12 из литого под давлением алюминиевого сплава (50x, 200x, 500x)
В типичной микроструктуре литья под давлением преобладают дендриты с локально видимыми игольчатыми или глыбистыми распределениями второй фазы. В толстостенных областях присутствует небольшое количество микропор, что является обычным явлением для толстых отлитых под давлением деталей.
Конструкция корпуса электропривода из полутвердого магниевого сплава AZ91D (50x, 200x, 500x)
В микроструктуре преобладают первичные твердые фазы почти сферической формы, равномерно распределенные в матрице после затвердевания, что приводит к высокой общей плотности. Благодаря характеристикам наполнения полутвердого процесса на толстостенных участках не наблюдалось явной усадочной пористости или газовых дефектов.
С инженерной точки зрения, однородная микроструктура и контроль дефектов имеют решающее значение для влияния на последующее усталостное и коррозионное поведение, что является одной из ключевых причин, почему полутвердые магниевые сплавы привлекают внимание к конструкционным компонентам.
Фактические характеристики механических свойств
В условиях отбора проб с толстостенной оболочкой механические свойства обоих материалов снизились по сравнению со стандартными тонкостенными образцами. Это обычное явление, вызванное условиями охлаждения в толстых стенах.
Сравнительные результаты показывают:
| Материал | Предел текучести/МПа | Предел прочности/МПа | Удлинение/% |
| Литой алюминиевый сплав ADC12 | 147,0 | 233,3 | 1,4 |
| Полутвердый магниевый сплав A291D | 143,5 | 212,1 | 2.4 |
Предел текучести: полутвердые алюминиевые сплавы AZ91D и ADC12 находятся на одинаковом уровне.
Прочность на разрыв: ADC12 имеет небольшое преимущество.
Удлинение: магниевый сплав AZ91D работает лучше, что указывает на то, что он сохраняет хорошую пластичность даже в толстостенных условиях.
С точки зрения применения конструктивных элементов, AZ91D, обеспечивая базовые требования к прочности, обладает лучшей способностью к деформации, что делает его более выгодным для сложных нагрузок и зон концентрации напряжений.
Инженерное сравнение коррозионной стойкости
Оба материала корпуса прошли испытания в нейтральном солевом тумане в чистом состоянии без какой-либо обработки поверхности для имитации тенденций коррозии в реальных условиях эксплуатации.
Результаты испытаний показывают, что:
Алюминиевый сплав ADC12 демонстрирует значительное накопление продуктов коррозии и быстрое ухудшение поверхности в течение короткого периода времени.
Полутвердый магниевый сплав AZ91D сохраняет лучшую целостность поверхности в тех же условиях с относительно более медленной скоростью развития коррозии.
| Материал | Скорость коррозии (мм/год) |
| Литой алюминиевый сплав ADC12 | 0,546 |
| Полутвердый магниевый сплав AZ91D | 0,325 |
Средняя скорость коррозии, рассчитанная с помощью анализа потери веса, показывает, что AZ91D имеет более низкую скорость коррозии, чем ADC12. Этот результат указывает на то, что в толстостенных конструкциях и полутвердых микроструктурах коррозионная стойкость магниевых сплавов не обязательно уступает стойкости алюминиевых сплавов. Конечно, в реальном массовом производстве оба материала обычно используются в сочетании с системами обработки поверхности для дальнейшего улучшения долговременной стабильности эксплуатации.
Комплексная оценка на уровне инженерных приложений
С инженерной точки зрения всего дома:
Преимущество в весе: магниевые сплавы позволяют добиться значительного снижения веса при одинаковых структурных условиях.
Микроструктура и плотность. Полутвердые процессы дают преимущества в борьбе с дефектами в толстостенных областях.
Механическая совместимость: AZ91D соответствует структурным требованиям с точки зрения текучести и пластичности.
Коррозионная стойкость: Демонстрирует хорошую стабильность при испытаниях на незащищенном материале.
Это указывает на то, что при соответствующих процессах формования и условиях проектирования магниевые сплавы обладают инженерным потенциалом для замены алюминиевых сплавов в корпусах электроприводов транспортных средств на новых источниках энергии.
