合金材料應(yīng)用在航空運(yùn)營是能源密集型的,使用輕質(zhì)材料有助于減少燃料消耗和排放。為了說明減少排放的潛力,以飛機(jī)艙門上使用的零件作為研究對(duì)比實(shí)例。具體的零件為每個(gè)機(jī)艙門的頂部和底部所裝配的一個(gè)齒輪箱和一個(gè)密封件。包括合金元素在內(nèi)的砂型鑄造工藝的排放量,鎂零件每千克材料約為6kgCO2,鋁零件每千克材料約為5kgCO2。使用AZ91合金,鎂制門零件的重量達(dá)到6.6kg。同樣的零件采用鋁制材料(A356合金)時(shí),重量為8.5kg,鋁鎂材料之間的重量差為22%。
鎂合金材料有非常多優(yōu)勢(shì),字啊飛機(jī)重量與燃油消耗的關(guān)系采用DLR模型VAMP zero。對(duì)于報(bào)告中的部件,計(jì)算了A320的燃油消耗量,分析了4100km飛行里程和41t空機(jī)運(yùn)行質(zhì)量下燃油消耗與飛機(jī)重量的關(guān)系。由于飛機(jī)在飛行過程中消耗的能源非常高,絕對(duì)減排潛力證明使用輕質(zhì)材料是合理的。只需要幾次飛行就可以抵償鎂零部件在生產(chǎn)階段所產(chǎn)生的更高的排放量而與鋁部件達(dá)到平衡點(diǎn)。與使用階段的排放量相比,不同工藝來源的鎂的排放量與鋁相比的差異幾乎可以忽略。
合金材料在任何情況下,只需要少數(shù)中距離飛行就可以補(bǔ)償生產(chǎn)階段對(duì)應(yīng)的更高排放量。如果鎂是通過利馬RIMA或鹽湖鎂業(yè)QSLM工藝生產(chǎn)的,生產(chǎn)排放量甚至比鋁的情況更低??紤]到除了飛機(jī)每年的高里程數(shù)和溫室氣體排放外,其壽命更是長達(dá)30年,這將導(dǎo)致鎂合金部件輕量化帶來的更高的生命周期排放節(jié)省潛力,大約相當(dāng)于250噸二氧化碳。
鎂合金材料生產(chǎn)采用皮江工藝的鎂生產(chǎn)的排放量有所減少。然而,考慮到汽車市場(chǎng)中對(duì)碳中和零件需求的增長潛力,需要通過進(jìn)一步提高可再生能源的份額來進(jìn)一步改善鎂合金材料生產(chǎn)過程。由于研究調(diào)查的企業(yè)數(shù)量有限,單個(gè)企業(yè)可以低于或高于研究中給出的數(shù)字。進(jìn)一步降低鎂從“搖籃到墳?zāi)埂钡恼麄€(gè)生命周期的排放是可能的,例如,可以使用低碳排放的硅鐵替代高碳排放的。當(dāng)然,是否能夠?qū)崿F(xiàn)還是一個(gè)由諸多外部因素決定的問題。在今后的鎂生產(chǎn)和應(yīng)用研究中,對(duì)硅鐵的供應(yīng)需要做進(jìn)一步的敏感性分析。
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