铝材在汽车上的应用状况及其发展前景

铝材在汽车上的应用状况

及其发展前景

【摘要】：铝合金材料具有高的导电性、导热性，比重小，塑性好，易成形，易回收利用。铸、锻、冲压工艺均适合于铝合金制造各类汽车零件。因此，铝在交通工具制造领域，尤其是汽车制造领域应用十分广泛，按用途划分，大致包括：缸体，缸盖，离合器罩，变速箱壳体，机泵体及盖，压缩机壳体，发电机壳体，制动泵壳体，减震器壳体；方向盘骨架，底盘部分支架等等。

【关键词】：铝合金材料，汽车制造领域，汽车零件，十分广泛

1.前言

近年来世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。本文就汽车用铝合金材料的现况及发展趋势做些讨论。

2.铝合金在汽车上的应用优势

（1）汽车轻量化，节能降耗，有利环保。

（2）汽车铝合金零部件回收再利用率高。铝合金熔点低，便于重熔回收，目前回收率不低于90%。

（3）安全舒适，铝合金汽车实在不降低汽车容量的情况下减轻汽车自重，车身重心降低，汽车行驶更稳定、舒适。由于铝合金汽车轻便，质量小，故碰撞时的能量相对于钢体汽车小了许多。此外，由于铝合金材料性能及车身构造，能充分吸收撞击时的能量，故而更加安全。

（4）减少工序，提高装配效率。铝合金汽车整体构架，焊点少，减少了加工工序，铝合金整体车身比钢体焊接车身约轻35%，并且无需防锈处理，只有25%-35%的部件需要电焊，因而可大幅度提高汽车的装配速度。

（5）提高燃油效率，加大载重能力，铝合金在汽车上的应用可大大降低车身的重量，相同的燃油，铝合金汽车比普通钢体汽车行驶的路程要远，提高了燃油效率。此外，减重的同时等于提高了汽车的载重量，可增大汽车的运输效率，降低运输成本。

3.铝合金在汽车车体上的应用

3.1 铸造铝合金的应用

铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各方面的要求和经济效益选择适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。

3.1.1 发动机用铝合金

汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重30%以上，另外，发动机的气缸体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达45%；日本日产公司VQ和丰田公司的凌志IMZ-FEV6均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新V6发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。

3.1.2 轮毂用铝合金

铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以7.6%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂[5]。

3.2 变形铝合金的应用

变形铝合金在汽车上主要用于制造车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。

3.2.1 车身板件用铝合金

板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处理（如：T4、T6、T8）的6000系（AI-Mg-Si系）铝合金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车身框架材料。Audi A8的车身钣金件，即采用了本系合金铝材。另外，2000系（AI-Cu-Mg 系）、5000系（AI-Mg系）和7000系（AI-Mg-Zn-Cu系）铝合金也可应用于车身材料。近几年，采用6000系和7000系高强度铝合金开发了“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄板和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。

3.2.2 其它铝合金结构件

铝合金也被广泛应用于汽车的其他部位，如：美国通用汽车公司用7021铝板制造Smure轿车保险杠增强支架，福特公司用7021铝板制造Lincoln Town轿车保险杠增强支架。汽车悬挂件也应用了铝合金材料，有效减轻了相应零部件的质量，提高了汽车行驶的平顺性、稳定性，如用6061锻件生产的盘式制动器卡爪、动力传动框架等。此外，铝合金也广泛用于汽车空调系统，如日本用6595铝合金做汽车散热器和冰箱散热器。

4. 铝合金在汽车上的发展

在轻量化金属中，镁合金密度虽比铝合金小，但镁锭成本较高，且零件制造过程中还有许多技术障碍，如缺少高温压铸合金和设计数据，表面处理技术粗劣，结合水平低等，所以目前在汽车上的使用量相当有限；而航空航天用的钛合金虽有高的机械强度，但制造工艺困难和制造成本昂贵，导致钛合金无法大批量的应用于汽车生产。铝合金在成本、制造技术、机械性能、可持续发展（地壳中铝含量最多，占8.1%）等方面综合性能好，因此铝合金是现在及将来汽车工业中的首选轻金属材料。

目前，我国汽车生产量继美国、日本、德国之后，居世界第四位。而在汽车铝化率方面，我国的技术还相对比较落后。当前发达国家汽车上铝材的使用已达138kg，铝化率达12%，而我国汽车上铝材的使用与国外差距很大，平均用铝量仅为60kg，铝化率不到5%[9]。因此，我国汽车用铝合金市场的发展前景非常广阔。

5.结论

汽车工业中，零部件的轻量化与高强度对于汽车节能降耗、提高安全系数具有显著的作用，铝合金因为具有良好的成型性能和较好的强度、耐腐蚀性且成本低等优点，被越来越多的运用到汽车地盘、发动机及车身中。因此，提高汽车的用铝量，实现轻量化，已经成为当今汽车制造业技术进步的一个重要环节。预计在未来，国内外汽车工业对汽车用铝材的需求量会大大增加。

参考文献：（1）王洪俊，现代汽车制造业中的新材料开发及应用[J]2007，225（9），46-52.

（2）敖炳秋，轻量化汽车材料技术的最新动态，世界汽车技术发展研究报告

（3）黄天择，汽车车身结构与设计[M],北京

（4）百度文库