为什么这么多赛车都依赖这种“麻烦金属”

本文最初发表于 Cycle World

在过去，练习期间沿着戴通纳的维修站散步是一场视觉盛宴，而主要吸引力之一是厂队摩托车上的轻质镁部件。我自己建造的川崎 H2-R 750 只有从 1970-71 年的 500cc Triple 继承而来的平淡无奇的灰色铸铝点火装置和主齿轮盖。但在厂队摩托车上，这些部件采用金铬酸工艺完成，有时称为 Dow 19。可爱的原因：不可用、异国情调、美妙。1976 年，当雅马哈将其四缸单震 0W-31 你无法拥有的 TZ750 版本带到戴通纳时，它的镁 Powerjet 化油器是一种奇怪的、几乎毛茸茸的棕色 - 也许是重铬酸盐工艺。其他工艺用于为油漆提供基础，如在生产 TZ750 的黑色离合器盖和离合器释放杆上所见。

这些部件没有经过特殊处理，不是为了让私掠者感到难受。它们是必需品，因为镁是一种高活性金属，特别容易腐蚀。（我有一个飞机发动机的油泵，外面包裹着一层看起来像粉笔的东西，但实际上是严重腐蚀的镁。）

镁的密度低至 1.8，因此非常适合用于赛车——这意味着一定体积的这种金属重量仅为等体积水的 1.8 倍。铁和钢的密度均为 7.8，铝的密度为 2.8，因此镁的受欢迎程度是可以理解的。我们都看到汽车行业转向使用特殊塑料来制造进气歧管和散热器集管水箱等。与镁一样，目标是减轻重量——但塑料具有抗腐蚀性。

重量轻通常会带来缺点，而镁的硬度较低，其弹性模量为：衡量材料在拉伸或压缩时承受长度变化的能力。对于钢来说，弹性模量约为 3000 万，但对于镁来说，只有 1/5。相比之下，超稀有的铍的密度与镁相同，但其弹性模量几乎为 4400 万，比钢更硬。生命是一种妥协——铍价格昂贵，吸入铍屑或粉尘会导致铍中毒或金属中毒。

更糟糕的是，镁在中等高温（200 华氏度以上）下承受压力时的表现——它的抗蠕变性。这就是许多工程师将镁视为“黄油”的原因。20 世纪 30 年代 Velocette 摩托车的赛车工程师 Harold Willis 称其为“麻烦金属”。当镁轮先驱 Elliot Morris 从洛克希德的一位朋友那里寻求有关镁合金的最新信息时，他被告知，“我们再也不用碰这种可怕的金属了——今天我们拥有可以举起任何东西的发动机。”

然而，镁合金适应压力的能力让巴德·阿克斯兰 (Bud Aksland) 对其青睐有加。巴德·阿克斯兰曾与肯尼·罗伯茨 (Kenny Roberts) 合作过数十年的赛车项目。他说他更喜欢镁合金曲轴箱，而不是铝制曲轴箱。

当本田放弃不成功的椭圆形活塞四冲程 V-4 NR500 并采用 NS3 二冲程 Triple 取而代之时，弗雷迪·斯宾塞在第二年就为他们赢得了 500 世界冠军。它的磁曲轴箱在使用过程中慢慢变形，但可以在 372 英里的行驶里程内通过重新加工一次恢复到原始尺寸。这是计划，但斯宾塞的高转速降档和低速档超速意味着他的磨损曲轴箱在 372 英里的行驶里程内“与废品无异”。

这也解释了为什么如今镁合金在赛车摩托车上主要以车轮、机壳盖和小型精密铸件的形式出现。有人预测，未来我们可能会在摩托车上看到更多的镁合金，因为汽车行业一直在寻求减轻重量以达到 CAFE 油耗数字，并资助了座椅框架等改进型镁合金的开发。

1973 年，当 Elliot Morris 首次发布他的七辐自行车杂志时，他敦促用户每年对车轮进行剥离，并用染料渗透剂检查裂纹。染料涂在表面上。只要有裂纹，染料就会渗入其中。当用溶剂清洗车轮并轻轻涂上一层吸水白粉笔时，裂纹就会显现出来，形成彩色染料线，浸透到粉笔涂层中。如今，许多赛车杂志车轮都是锻造的，大大提高了材料的疲劳强度。车轮锻造使得更细的辐条可以安全使用，因为许多骑手更喜欢“更软”、更灵活的车轮——无论是在人行道上还是在泥地上。

曾有人尝试使用镁活塞和风冷气缸，但均未成功。大众汽车曾将镁铝合金用于甲壳虫四缸水平对置发动机的曲轴箱，并因此声名大噪。

镁的反应性导致的主要后果是，碎片或薄片在空气中很容易被点燃，燃烧时发出强烈的白光。1978 年 6 月的一天，当我用镁板加工刹车盘托架时，钝化的刀具因摩擦而点燃了车床上的碎片，产生的火焰差点让我的车间着火。如果必须加工镁，请仅使用非常锋利的切削工具，不要让碎片堆积！

多年后，我参观了位于 Brembo 的 Marchesini 镁合金车轮工厂，了解了他们在处理镁屑时采取的精心预防措施。

有人记得几年前的闪光灯泡吗？塑料涂层玻璃灯泡将一团镁“羊毛”包裹在氧气中。用电点燃后，会发出明亮的脉冲光。

第二次世界大战期间，波音 B-29 轰炸机发动机最常见的命运就是进气系统起火——压缩混合气通过回火点燃。如果这点燃了镁质增压器扩散器铸件，那么 11 名机组人员有 30 到 60 秒的时间跳伞，然后猛烈的火焰会吹向铝制主翼梁，导致机翼折叠。历史学家经常声称 B-29 发动机曲轴箱是镁质的：这是不正确的——事实上它们是锻钢的。

如果你是交通史专业的学生，​​你可能见过一种轻合金，叫做“Elektron”，用于齐柏林飞艇框架和历史悠久的赛车。这些材料通常含有 90% 的镁、9% 的铝和 1% 的其他成分。

镁不仅重量轻，而且铸造和加工性能优良，使其在各种应用领域中都具有吸引力。