合金材料应用在航空运营是能源密集型的,使用轻质材料有助于减少燃料消耗和排放。为了说明减少排放的潜力,以飞机舱门上使用的零件作为研究对比实例。具体的零件为每个机舱门的顶部和底部所装配的一个齿轮箱和一个密封件。包括合金元素在内的砂型铸造工艺的排放量,镁零件每千克材料约为6kgCO2,铝零件每千克材料约为5kgCO2。使用AZ91合金,镁制门零件的重量达到6.6kg。同样的零件采用铝制材料(A356合金)时,重量为8.5kg,铝镁材料之间的重量差为22%。
镁合金材料有非常多优势,字啊飞机重量与燃油消耗的关系采用DLR模型VAMP zero。对于报告中的部件,计算了A320的燃油消耗量,分析了4100km飞行里程和41t空机运行质量下燃油消耗与飞机重量的关系。由于飞机在飞行过程中消耗的能源非常高,绝对减排潜力证明使用轻质材料是合理的。只需要几次飞行就可以抵偿镁零部件在生产阶段所产生的更高的排放量而与铝部件达到平衡点。与使用阶段的排放量相比,不同工艺来源的镁的排放量与铝相比的差异几乎可以忽略。
合金材料在任何情况下,只需要少数中距离飞行就可以补偿生产阶段对应的更高排放量。如果镁是通过利马RIMA或盐湖镁业QSLM工艺生产的,生产排放量甚至比铝的情况更低。考虑到除了飞机每年的高里程数和温室气体排放外,其寿命更是长达30年,这将导致镁合金部件轻量化带来的更高的生命周期排放节省潜力,大约相当于250吨二氧化碳。
镁合金材料生产采用皮江工艺的镁生产的排放量有所减少。然而,考虑到汽车市场中对碳中和零件需求的增长潜力,需要通过进一步提高可再生能源的份额来进一步改善镁合金材料生产过程。由于研究调查的企业数量有限,单个企业可以低于或高于研究中给出的数字。进一步降低镁从“摇篮到坟墓”的整个生命周期的排放是可能的,例如,可以使用低碳排放的硅铁替代高碳排放的。当然,是否能够实现还是一个由诸多外部因素决定的问题。在今后的镁生产和应用研究中,对硅铁的供应需要做进一步的敏感性分析。
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