“氣候友好型”鎂加工，輕量化迎來新突破

盡管鎂比鋁更輕，但它在工業中的應用卻一直較為零星。這一點在當前強調輕量化、以節省燃料和能源的背景下尤為令人意外。其原因之一在于，鎂的加工被認為過程復雜且能耗較高。此外，鎂一旦燃燒，后果嚴重，因為無法使用常規滅火劑進行撲滅。不過，在弗賴貝格工業大學（TUBAF），研究人員正致力于推動鎂成為一種不僅具有吸引力，而且更加氣候友好的工業材料，為輕量化發展注入新的動力。

降低鎂加工過程中的能源消耗

TUBAF多個專業領域的研究團隊聯合工業合作伙伴，構建了一條貫穿始終的鎂輕量化部件工藝鏈。據介紹，在整個工藝流程中，能源需求和CO₂排放均得以降低——其中包括在熔煉和加熱技術中引入氫氣，尤其通過縮短工藝流程以及采用可冷成形的鎂合金來實現減排。

該研究聯合體成功開發了多種輕量化產品示例，包括鎂制電腦外殼、高速列車（如TGV）的軌道后座隔墻、運輸集裝箱鉸鏈部件以及用于氣墊救援艇的氣流導管等。

鑄軋工藝降低成形復雜度

從板材生產開始，TUBAF的團隊采用了創新工藝。通過鑄軋技術，可直接生產厚度約為5mm的鎂板材，從而減少后續成形工序。最終獲得的鎂部件在保持相當強度的情況下，比對應的鋁部件輕約三分之一。由此，鎂作為輕量化材料的潛力得以進一步釋放，例如可應用于電動汽車、機械與車輛制造以及醫療技術等領域。

三大核心模塊實現氣候友好型鎂加工

新型制造工藝的第一大組成部分，是用最高可達100%氣候中性的氫氣替代化石燃料。將熔煉和加熱工藝轉換為氫能并進行高效能源結構優化，是實現鎂材料未來氣候中性和成本降低的關鍵步驟。研究人員再次借助數字孿生技術，更深入理解工藝過程并優化運行狀態。

第二個關鍵環節是大幅縮短工藝路線。為實現鎂熔體向半成品的快速轉化，團隊采用了集成于金屬成形研究所的鑄軋技術。在此過程中，鑄造階段產生的熱量被直接用于后續成形，使得板材或線材在初步階段即接近目標部件形狀和尺寸，從而減少耗能耗時的后續加工步驟。

第三個組成部分是采用含鈣鎂合金ZAX210。該合金在約200°C的相對較低成形溫度下即可良好加工，使成形過程能夠在明顯更低溫度下進行，同時不犧牲部件性能。

新型鎂合金加工技術的創新點

針對鎂線材生產，研究團隊開發了GieWaCon工藝，將線材鑄軋技術與已在銅加工領域成熟應用的Conform工藝相結合，并首次成功應用于鎂材料。由于該工藝可在室溫條件下運行，可充分利用鑄造過程中保留的熱量，通過少量工序直接制得線材產品。所生產的鎂線材直徑可達1.6mm，可通過Conform工藝直接獲得，或通過后續拉絲加工實現。

此外，項目還證明了縮短工藝路線原則可推廣至其他成形技術。例如，所使用的鎂合金已成功進行鍛造，成形后的部件可立即進行去毛刺或銑削等后續處理。與此同時，一家工業合作伙伴開發了一種新型擠壓工藝：先鑄造成坯，再利用鑄造余熱直接進行擠壓。形成的管材隨后被切開并展開為板材，同樣無需額外加熱步驟。

焊接與涂層技術完善鎂材料研究體系

此外，研究團隊還針對所有原型產品開展了表面涂層研究，以確保鎂部件在實際工況下具備良好的耐腐蝕性能和使用可靠性。同時，項目團隊分析并優化了多種焊接工藝，使其與所采用的鎂合金相匹配，并針對不同示范產品進行專門開發。

未來，研究團隊將與工業合作伙伴繼續推進所開發的制造工藝路線，并拓展至更多部件及成形方法。為此，項目還專門開發了一款CO₂計算工具，使企業能夠構建并比較不同的鎂成形工藝鏈。該工具名為CLEAN-Mag App，其目標是在工業流程中降低碳排放。

榮格觀點

從2026年初至今的產業動態中，我們可以清晰地捕捉到幾個關鍵信號：

首先是技術路徑的多元化競合。 弗賴貝格工大選擇了一條"短流程+低溫合金"的漸進式改良路線，而中國企業的步伐更為激進。伊之密聯合渝江壓鑄、上海交通大學，正在攻堅鎂合金半固態注射成型技術，試圖直接跨越傳統鑄造的諸多痛點。這種技術路線的分野，本質上是歐洲"工藝深耕"與中國"應用牽引"兩種創新模式的碰撞。

其次是安全瓶頸的實質性突破。 鎂易燃的"原罪"正在被新材料技術消解。嘉瑞國際獲得授權的阻燃鎂合金專利，將材料的起火溫度大幅提升，從本質上改變了加工與應用環節的安全邏輯。西安交通大學的全惰性氣體保護倉則用工程化手段，為鎂的熔煉、焊接構建了絕對安全的"襁褓"。當安全性不再成為否決項，鎂的應用場景必將快速擴容。

第三是應用場景的持續升維。 從河南科技大學助力嫦娥探測器"瘦身"，到哈工大團隊將鎂基復合材料應用于雷達系統，鎂合金正在從3C電子、汽車部件的"民用賽道"，切入航空航天等"高端戰場"。日本Nippon Kinzoku將鎂合金箔軋制到0.044毫米，瞄準XR設備市場，則展示了其在精密制造維度的無限可能。

鎂的工業化之路，過去卡在"成本"與"安全"兩道坎上。如今，德國人用氫能和短流程降本，中國人用半固態和阻燃技術提效增安，日本人用極致軋制拓展應用邊界——這場跨越國界的協同創新，正在將鎂從"最具潛力的輕量化材料"變成"最具確定性的產業新寵"。

輕量化的下一站，或許真的輪到鎂了。

來源：榮格-《國際金屬加工商情》

原創聲明：
本站所有原創內容未經允許，禁止任何網站、微信公眾號等平臺等機構轉載、摘抄，否則榮格工業傳媒保留追責權利。任何此前未經允許，已經轉載本站原創文章的平臺，請立即刪除相關文章。