铝合金在汽车轻量化中的典型应用

　　汽车工业在蓬勃发展的同时，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。实施汽车轻量化过程中铝合金材料将发挥其天然优势，主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化三类,其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。

　　很显然，铝合金在汽车轻量化中有其天然的优势：

　　一、减重和节能效果明显。铝的力学性能好，其密度只有钢铁的1/3，具有良好的导热性，仅次于铜，机械加工性能比铁高4.5 倍，且其表面自然形成的氧化膜具有良好的耐蚀性，因此铝成为实现汽车轻量化最理想的首选材料。

　　二、乘客的舒适性和安全性获得提高。铝合金汽车是在不降低汽车容量的情况下减轻汽车自重，车身重心减低，汽车行驶更稳定、舒适。由于铝材的吸能性好，在碰撞安全性方面有明显的优势，汽车前部的变形区在碰撞时会产生皱褶，可吸收大量的冲击力，从而保护了后面的驾驶员和乘客。

　　三、铝易于回收。铝制品在使用过程中几乎不发生腐蚀或仅发生轻微的腐蚀，工业上使用的常规材料中，铝的回收价值率是最高的。在铝材—铝制品—使用—回收再生铝锭—再加工成铝材的循环过程中，铝的损耗也仅5%左右，其再生性能比任何一种常用金属都高。  我们可以通过图表的形式直观的了解一下铝合金材料在汽车轻量化中的典型应用：

　　目前东轻公司在产汽车轻量化方面合金材料

　　1. 轿车车门用5754铝合金板材、6005A型材：

　　东轻公司结合国内的市场，自主开发的《轿车车门用5754铝合金板材》被列入国家“九五”轿车新材料技术开发项目，并得到国家的大力支持。产品质量达到了国外同类产品实物质量水平和标准要求，完全替代了进口，并实现了产品定型、批量生产的目标，制定出了完整的生产工艺操作规程与质量保证体系。为汽车车身的轻量化和材料的国产化做出了贡献。该项目于1999年10月通过了省级鉴定，该产品于2000年获得了国家级重点新产品称号，黑龙江省优秀新产品三等奖，哈尔滨市科技进步二等奖。

　　2. 5083超塑性铝合金板材

　　超塑性成形铝合金主要应用于飞行器、车辆、建筑等领域的复杂零部件，可以减少几何废料，提高成品率，保证零件加工后的整体精度。针对国内5083超塑材料研制空白，结合伦敦地铁列车的需求，我公司开展了5083超塑板的研制工作。通过合金成分确定、熔铸工艺优化、均匀化热处理及轧制工艺试验，研制的5083超塑材料性能与国外材料相当，满足用户要求，替代了进口材料，该材料高温超塑性可达200～298%。随着国际铝合金超塑成型生产的应用范围的扩大，尤其是轨道交通、高档轿车、豪华赛车等复杂零件的加工需求的增加，该材料的应用前景极为广阔。目前东轻公司已经接到不同应用领域的产品订购需求。

　　3.  汽车迎宾板、车标用S501带材，车牌用3系铝合金板材：

　　随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，汽车已逐渐走进大众家庭，汽车市场的竞争也日趋激烈。高档汽车的装饰也在不断追求完美，汽车迎宾板、车标等原材料因对材料表面光洁度要求较高，一直使用进口材料。东轻公司于2011年进行该材料国产化的首次试制，并于2012年年初试制成功。该合金带材采用单面抛光轧制，另一面为一般轧制表面，经用户使用效果较好，目前已实现批量生产。同时，车牌用3系铝合金板带材也已实现工业化生产。

　　4.  汽车散热器用铝合金复合材料：

　　铝合金复合材是铝合金复合箔、复合带、复合板的统称，是制造汽车空调器、散热器、中冷器、油冷器、暖风机、干手器和空分设备等钎焊式热交换器的关键原材料。复合材主要是由2~3种合金经叠合压延后制成的2~5层复合材，包覆层（皮材）多为高硅合金或低电位合金，如4004、4045、4047、4343、7072等，基体（芯材）主要是3003、3003+1.5%Zn、3003+1%Zn和3004合金等。其钎焊原理是：将铝合金复合材和其他管件、板件组成的换热器放入600℃左右的高温钎焊炉中，包覆层熔化，而基体不熔化，高硅合金材料通过虹吸作用和扩散机制使散热器翅片和换热器通道、换热片钎焊在一起，从而实现热交换作用。

　　东轻公司是国内首家研制和生产钎焊式热交换器用铝合金复合材的厂家，可生产十余种合金和上百个规格的复合材产品，也可根据用户要求和使用特点研制生产特殊用途的铝合金复合材产品。

　　5.  汽车隔热用1050、3004、5052板带

　　铝合金在发动机罩上的应用也正逐步增多，应用最成功的是奥迪汽车公司。奥迪的轻铝车身技术是奥迪公司的一项核心技术，公司已在这一领域进行长达20年的研究和开发，其精湛的应用技术远远领先于其他汽车厂家。奥迪A8和A2在全球各着名协会和专业媒休的评比中屡获殊荣，至今已赢得40多项大奖．日本美洲豹(jaguar)也在从事全铝车身的开发和应用，2003年6月开始销售全铝车身的顶级轿车XJ。除此之外，丰田新皇冠、梅赛德斯—奔驰新E级车、标致307 4P的发动机罩，均采用了铝合金材料。

　　6.  机油冷却器用、储气罐用3003板

　　汽车的冷气设备(冷凝器、蒸发器)、机油冷却器、散热器、暖风设备等热交换器中的冷凝器、蒸发器、空拎式机油冷却器几乎100％的用铝制造，铝散热器的难点是耐久性利散热能力，耐久性主要是因腐蚀而漏水的问题，其原因是冷却液引起的内部腐蚀和盐类引起的外部腐蚀．向冷却水中添加防锈剂可防止内部腐蚀；对于盐类引起的外部腐蚀可采用表面处理和耐蚀合金来防止。

　　7.    6A02T6、6060T4、6082T6汽车防撞梁用型材

　　保险杠作为吸收冲撞能量的缓冲体己普遍安装在轿车上，但由此却增加了车的质量。为此，铝保险杠出现以达轻量化的目的，同时，铝合金材料的强度及吸能缓冲优势也较为明显。

　　8.  油箱板5052、5083，结构件用5182，汽缸垫用5754板

　　5xxx系强度比1×××系和3×××系铝合金高，属于中高强度铝合金，疲劳性能合金板材具有高强度，高成形性，高耐腐蚀性和高表面处理性以及焊接性能好等优点，因此广泛被用于汽车油箱、结构件及发动机内盖板。在汽车上被采用的5xxx系合金板材一般是以5052，5182以及各铝业公司自主开发的5xxx系高成形性材料为主。

　　9.  6016T4合金结构板

　　目前的发展趋势是开发6000系车身板铝合金，固溶处理后，加适当预处理，具有良好的成形性，随后在油漆时又具有高的烘烤硬化性，在冲压成型后经油漆烘烤，性能可进一步提高，因而，6000系合金的研究愈来愈受到关注，该系合金以其优良的综合性能而成为国内外的研究焦点, 该系合金以T4（固溶淬火+ 自然时效）状态供货，具有较低的屈服强度（ < 150mPa），从而可提供良好的成形性，产品在最后的烤漆过程中通过时效强化获得强度和抗凹陷性的良好组合。

　　10.    汽车悬挂件用铝合金锻件

　　目前，国内企业针对车身板及铝制汽车轮毂开展了大量的研究工作，并且已有部分企业开始批量供货，但汽车用悬挂零部件用铝合金材料却并未开展研究工作，由苏州有色金属研究院和东轻公司合作，针对铝制汽车用悬挂零部件开展研究，生产出6×××系高性能铝合金汽车悬挂件，开发出具有知识产权，性能优良的新产品。

来源：中国铝业协会 　

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