轻量化镁合金构件样品。记者 李雨恒 摄/视觉重庆

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　　半固态注射成型镁合金轮毂

　　未来赛道：先进材料与智能网联新能源汽车

　　特点：把镁合金像牙膏一样挤进模具里，不仅可提高性能、减轻重量，还可降低成本

　　应用场景：新能源汽车、航空航天、消费电子等领域

　　想象一下，金属不再需要火光四溅的熔炼，也不需要万吨压力的锻造，而是像牙膏一样，被一支巨大的“注射器”精准地挤进模具——这不是科幻电影，而是正在两江新区明月湖实验室上演的真实一幕。

　　日前，记者走进实验室陈列厅，目光被一个银光闪烁的大尺寸轮毂吸引。按照视觉经验，这个轮毂少说也要30斤，但当记者伸手尝试拎起时，却发现它轻得出人意料。

　　“不到10公斤，比普通铝合金轮毂轻了1/3。”国家镁合金材料工程技术研究中心副主任、明月湖实验室轻量化材料与工程研究院院长蒋斌表示，“它是被‘注射’出来的。”

　　蒋斌所说的“注射”，正是该实验室牵头研发的“半固态注射成型”技术。这种技术让金属在“将化未化”的浆料状态下，像挤牙膏一样成型。

　　目前，这项颠覆了传统金属加工的“黑科技”已成功实现批量试制，赛力斯、一汽、小米、长安等主机厂纷纷向其抛出橄榄枝，抢抓这一未来汽车轻量化的核心筹码。

　　镁合金破局！撬开汽车轻量化新风口

　　镁被称为“21世纪绿色工程材料”，是全球汽车产业轻量化转型的核心选择之一。它的密度只有铝的2/3、钢铁的1/4。

　　对于新能源汽车，轮毂每减重1公斤，其带来的能效提升，相当于整车减重10公斤；简单说，汽车每个轮毂减重5公斤，可以使一个总重两吨的电车，续航提升3%左右。

　　“之前很多人都想把镁合金用来造汽车轮毂，但市场化应用的路始终没有走通。”蒋斌说，过去行业有两种方案：

　　一是铸造，像熬粥一样把镁熔化成液体注入模具。虽然成本低、效率高，但液态镁较为活泼，易产生气泡和杂质，导致轮毂强度不足，就像“脆皮饼干”，难以通过严苛的疲劳测试。

　　二是锻造，用数千吨的压力硬生生把金属块“拍”成轮毂形状。性能虽好，但流程长、废料多，一个镁合金轮毂的市场价动辄数千元，除了少数顶尖超跑和改装车，普通家用车根本用不起。

　　“能不能既有铸造的高效率，又有锻造的高性能？”这正是蒋斌和他的团队努力探索的第三条路，也是未来汽车镁合金轮毂大规模市场化的唯一可行路径。

　　2024年项目刚开始，基于对镁合金性能的了解，蒋斌提出了一个新奇思路，“想象一下，如果金属不是‘液态’也不是‘固态’，而是像牙膏一样的‘浆料’呢？”蒋斌介绍，在580℃到610℃的精准温度下，镁合金会变成像牙膏一样的半熔融浆料状态。这种情况下，镁合金可以像塑料一样被精密“注射”进模具，且内部致密，能保证轮毂强度。这一创新思路，直接打开了未来高性能镁合金轮毂量产的大门。

　　精准控“浆”！解锁金属注塑的硬核密码

　　要把理论转化成应用，挑战在于：如何控制那只巨大的“金属注射器”。

　　团队选用了海天金属研制的3600吨级半固态镁合金注射成型机。这台被大家称作“金属注射器”的钢铁巨兽，核心是一根巨大的螺杆。镁合金颗粒送进料筒后，会被精准控温加热。

　　“最难的是温度控制。”一位参与攻关的工程师回忆道，“温度只能有±2℃偏差，再高一点，金属就化成水了，会产生乱流；再低一点，就成了硬块，会崩断螺杆。”

　　在数百次的反复试验中，团队踩过无数坑：压力没调好，轮毂会缺角；模具排气不通畅，轮毂表面就满是麻点。最危险的一次，半固态浆料在压力下发生了极细微的喷溅，导致实验中断。

　　“我们不仅要造出合格的轮毂，还要为未来整个行业摸索出一套可复制的工艺标准。”蒋斌说，明月湖实验室团队通过反复的微观模拟和上万次的数据调试，最终摸索出了一套最完善的“注射参数”。

　　2025年初的一天，实验室里，第一只完美的半固态镁合金轮毂从模具中滑落，发出清脆响声。蒋斌和同事们忘情欢呼起来，这一声脆响，标志着重庆在未来汽车轻量化核心技术上，迈出了关键一步。

　　但难题还没结束，镁合金有个天生的短板——怕腐蚀。

　　比如，在北方冬季，路面撒布的融雪盐直接接触镁合金轮毂，轮毂表面就会变得坑洼，这成为镁合金轮毂市场化的又一道难关。

　　对此，明月湖实验室拿出了另一项独门绝技——低成本表面处理技术。在实验室的电解槽里，高压脉冲打出细小的弧光，再辅以低成本缓蚀剂，镁合金轮毂表面慢慢长出一层密不透风的氧化层。

　　“这就像是给镁合金轮毂穿上了一层纳米‘盔甲’。”蒋斌形容，经过测试，这层盔甲不仅耐磨损，还能经受长时间的盐雾测试，完全达到了产品要求。

　　这层“盔甲”，让镁合金轮毂彻底破解了腐蚀难题，真正具备了走向市场、赋能未来汽车产业的条件。

　　五方联战！跑出未来产业协同加速度

　　“半固态注射成型镁合金轮毂”项目从启动到成品试制成功，只花了大半年时间。这样的研发速度，在业界堪称亮眼。

　　为何这样快？蒋斌表示，这背后有一套“五方联战”创新机制：

　　明月湖实验室出核心工艺，博奥镁铝出中试场地，海天金属出高端设备，中信戴卡捷力出应用数据和检测标准，博润模具专攻复杂的成型模具。

　　“传统的科技研发，往往是高校、企业各管一段，研究和市场脱节。”蒋斌说，而这个镁合金轮毂项目，大家不是冲着经费来，而是“自带干粮”搞研发。

　　例如，博润模具的负责人为了这个项目，自费几十万元开了一副全新的模具，亏了算他的；研发成功后，与模具相关的技术收益则归博润模具所有。这种市场化驱动的“联合研发”，确实跑出了惊人的速度，比国外同行预期的研发周期缩短了一半以上。

　　据了解，半固态注射成型镁合金轮毂比同尺寸铝合金轮毂轻了30%以上，一辆车装4个，就能让整车轻20到30公斤，新能源汽车的续航能直接提升3%到5%。

　　此外，制造这种轮毂所需的能耗，也比传统熔炼降低了约20%，且生产过程无有害气体排放，实现了绿色制造，契合未来汽车产业低碳发展的大方向。更关键的是，“一步成型”注射技术少了很多后续加工步骤，不浪费材料，未来大规模量产后，成本和中高端低压铸造铝合金轮毂差不多。

　　在新能源汽车主机厂眼中，这种“黑科技”，正是打造差异化竞争力的“杀手锏”。眼下，这款轻盈的轮毂已经跑出了实验室，跑向了各大主机厂的生产计划表。

　　据了解，赛力斯、一汽、小米等车企已与明月湖实验室开启实质性合作，针对新款车型进行定向开发；长安等主机厂也正紧锣密鼓地开展技术评估与接洽。