摘要 详细介绍了镁合金适用于自行车架的性能、镁合金的加工性能及镁合金车架的制造工艺、国内外自行车架的镁合金使用状况，并对镁合金应用于自行车架的前景作了展望。

关键词 镁合金；性能；自行车车架；应用

分类号 tg146.22

1 概述

镁合金作为目前密度最小的金属结构材料，广泛应用于航空航天工业、汽车工业、通讯电子业等领域。镁合金突出的优异性能受到了自行车生产厂家与客户的青睐，逐渐被各大公司应用于自行车的零部件生产。近年来，国内外的许多公司纷纷开始了镁合金自行车架的研发，许多知名厂商已经成功地生产出性能优越的镁合金车架自行车并投入使用，取得了很好的效果。

2 镁合金的性能

2.1 镁合金适用于自行车车架的优异性能

2.1.1 高的比强度、比刚度

表1 镁合金与铝合金、塑料、普通钢的性能参数

性能参数

az91d

am60

a380

abs

q215

密度(g*cm-3)

1.81

1.79

2.74

1.05

7.86

抗拉强度(mpa)

230

220

320

45

335～450

比强度

138.1

122.9

116.8

42.9

42.6～57.3

弹性模量(gpa)

45

45

72

2.1

190～210

比刚度

24.9

25.1

26.3

2.0

24.2～26.7

如表1所示，应用于自行车架的材料中，钢的强度和刚度是最好的。同时，镁合金的抗拉强度，弹性模量也明显低于铝合金和钢。但是，镁合金的比刚度与钢、铝合金几乎相同，比强度更是优于铝合金，几乎是钢的2倍。因此，镁合金在进行自行车架设计时，通过截面变化及表面处理等手段，可以减轻镁合金性能低的不利因素，改善镁合金的使用性能。

2.1.2 优异的减振性能

    许多镁合金都具有优异的减振性能，能吸收冲击与振动。镁合金的单位减振性能比硬铝高100倍，比合金钢高20倍，比钛合金高300~500倍。这一特点使以镁合金为车架的自行车具有更好的骑行舒适性。

2.1.3 其他主要优点

镁合金的优点还有（１）疲劳无记忆性能突出[2]。（２）密度低，很大程度上减轻了车身质量。（３）接触性、生物相容性好。镁合金在生物领域的应用日益广泛，舒适的接触性，使其非常适合用于与人体紧密接触的零部件；（４）易于回收[3]，环境负荷小，被称为“绿色材料”。

2.2 镁合金的加工及使用性能

2.2.1 镁合金的腐蚀与保护

镁的标准电极电位是-2.37v，电负性很强，耐蚀性很差。在潮湿的空气中会发生腐蚀，生成氧化膜薄层。这种薄层脆性大，疏松，耐蚀性很差，在使用过程中需要增加工艺来对其进行防护。常用的保护方法有三种，一种是添加或消除某些相容性材料构成复杂合金或者复合材料。常见的添加材料有mn、fe、zr、si、ni、sic、tic等。合理的控制添加物的比例，不仅可以满足使镁合金增强的效果，还能适当的保护镁合金减小腐蚀。另外一种方法是表面处理。常用的方法是化学氧化膜、阳极氧化膜、表面陶瓷化、电镀、化学镀、气相沉积、涂层、氮离子改性、激光表面处理等。需要注意的是，不同的表面处理对镁合金都具有保护作用，但是得到的镁合金的表面硬度、耐磨性、强度、导电性等各项性能会有很大差异。第三种方法就是合理掌握零部件工艺设计。比如圆角比尖锐的边角更不易被腐蚀。另外，在水蚀、盐蚀、高温等化学环境中，应尽量避免使用镁合金部件[4]。

2.2.2 镁合金的压铸

压铸镁合金已经经历了数十年的发展，目前，绝大部分镁合金的应用部件是压铸件。镁合金用于压铸具有很多优点：

（1）生产效率高，表面质量好，易成形，有时甚至可以取消随后的机加工。

（2）制造成本低。镁合金具有低熔化潜热，低比热，低溶铁性，可以使用任何铸造工艺来成形。

（3）压铸镁合金寿命长，镁合金熔化和压铸时不与铁反应, 因此其熔化耗能少,凝固速度快,压射周期短,同时镁合金不