鋁硅鈦合金在汽車零部件制造使用中優(yōu)勢(shì)盡顯

王成之

近年來世界性能源問題變得越來越嚴(yán)重,這使得減輕汽車自重、降低油耗成了各大汽車生產(chǎn)廠提高競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)介紹 汽車重量每減少50kg 每升燃油行駛的距離可增加2km 汽車重量每減輕1% 燃油消耗下降0.6% 1%。鋁具有密度小、耐蝕性好等特點(diǎn) 且鋁合金的塑性優(yōu)良 鑄、鍛、沖壓工藝均適用 最適合汽車零部件生產(chǎn)的壓鑄工藝。從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用等幾個(gè)方面比較 鋁合金已成為汽車生產(chǎn)不可缺少的重要材料。目前 美國(guó)、日本、德國(guó)是汽車采用鋁合金最多的國(guó)家 如德國(guó)大眾AudiA8、A2 日本的NXS等車身用鋁合金量達(dá)80%。我國(guó)汽車除上海桑塔納、一汽奧迪和捷達(dá) 均為引進(jìn)生產(chǎn)線 用鋁合金外 國(guó)產(chǎn)以紅旗較多 約80 100kg。有資料表明 用鋁合金結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼結(jié)構(gòu) 可使汽車質(zhì)量減輕30%40% 制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減輕30% 制造車輪可減輕50%。采用鋁合金是汽車輕量化及環(huán)保、節(jié)能、提速和運(yùn)輸高效的重要途徑之一。因此研究開發(fā)鋁合金汽車目前顯得十分必要。

對(duì)于鋁硅鈦合金而言 向平常的鋁硅合金(不論是共晶合金或是過共晶、亞共晶合金)中添加微量的鈦 合金的機(jī)械性能會(huì)相應(yīng)得到改善。鈦具有細(xì)化合金組織的能力并能改善合金在常溫時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度 增強(qiáng)合金的抗腐蝕能力和耐磨性能。尤其能夠降低其高溫氧化傾向 增強(qiáng)合金高溫強(qiáng)度。因而生產(chǎn)鋁硅鈦合金或向鋁硅合金添加鈦 被視為熱門技術(shù)倍受青睞。

由于鋁硅鈦合金比重小、強(qiáng)度高 耐磨耐腐蝕 鑄造性能好易于加工 可以制得公差小而表面質(zhì)量高的鑄件 合金熔點(diǎn)低 可采用壓力鑄造法或成型鑄造法等工藝制造零部件。亞共晶合金變形加工成型性好 可以軋制成板 擠壓成各種規(guī)格的棒、管型材 勿需中間退火 可直接將擠壓成的管毛料拉拔成一定尺寸規(guī)格的半成品 型材可一次彎成90°角不裂 各項(xiàng)機(jī)械性能接近LD2 可作為L(zhǎng)D2代用品 也可以部分取代6063等合金擠壓型材 用于零部件生產(chǎn)。

目前 鋁硅鈦合金可廣泛用于不同工業(yè)部門 拖拉機(jī)制造業(yè)、航空航天工業(yè)、鐵路運(yùn)輸業(yè)、機(jī)械工業(yè)、軍事工業(yè)、儀器、家用電器、電子工業(yè)、建筑業(yè)及其他工業(yè)部門 尤其是汽車制造業(yè)。在當(dāng)今汽車輕量化的大潮中 新材料、新式零部件的研制開發(fā) 至關(guān)重要。鋁硅鈦鑄造合金可完全取代鑄鐵件應(yīng)用于汽車零部件生產(chǎn) 如進(jìn)氣岐管、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋 轉(zhuǎn)向機(jī)殼、傳動(dòng)箱殼、制動(dòng)鼓、水泵殼、油泵殼等。亞共晶變形合金可用于輪轂制造 可取代6063等擠壓型材 制作操縱桿、萬向節(jié)頭、車門、車頂篷、行李箱蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩 以至車身骨架及其他部件。

試驗(yàn)表明用含有鈦的ZL108鋁硅合金制作的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、缸體、缸蓋等部件 經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)工藝性試驗(yàn) 600小時(shí)臺(tái)架耐久性可靠性試驗(yàn)以及五萬和十五萬公里行車使用試驗(yàn) 結(jié)果證明該合金有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn) 有良好的細(xì)化結(jié)晶組織作用 較高的耐磨性 較高的耐熱性。能使合塞使用壽命延長(zhǎng)35左右 利用此法配制的含鈦鋁硅合金具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

By data showing, with structures used Al alloy to substitute traditional steel ones, the weight of auto can be reduced for 30%∽40%, reduced for 30% in manufacturing of engines and reduced for 50% in manufacturing of auto wheels.Adopting Al alloy is one of important approach for the lighter-weight of auto, environmental protection,energy saving, speed-lifting and high efficiency in transportation.Therefore, at present, R & D of Al alloy Auto seems very necessary.

合金化學(xué)成份如表1所示。

鈦鋁硅合金技術(shù)鑒定于1983年12月完成 由河南省科委主持 由鄭州輕金屬研究院、金陵汽車配件廠、鄭州汽車廠負(fù)責(zé)實(shí)施 鑒定委員會(huì)由35位學(xué)者專家組成。全國(guó)大汽車廠如一汽、二汽 活塞廠如上海、天津活塞廠 南京、無錫汽車配件廠 以及洛陽工學(xué)院 鄭州機(jī)械研究所、長(zhǎng)春汽車研究所 省有關(guān)廳、局等單位派人參加 大家同聲贊譽(yù) 要求迅速完善標(biāo)準(zhǔn)投入生產(chǎn)。到2002年 合金技術(shù)作為國(guó)家重大科技成果產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目 落戶于登電集團(tuán)試生產(chǎn)成功。試生產(chǎn)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)30多家企業(yè)應(yīng)用 并出口至美國(guó)、韓國(guó)、東南亞、臺(tái)灣地區(qū) 深受用戶歡迎。

據(jù)了解 登電集團(tuán)運(yùn)用電解法生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)量4萬噸。該集團(tuán)電熱法煉制鋁硅合金與烏克蘭簽定合同規(guī)劃也已投產(chǎn)。如果能采用電熱法生產(chǎn)鋁硅鈦中間合金 然后以再生鋁、廢雜鋁稀釋有望進(jìn)一步降低成本。由于不需要氧化鋁等昂貴原料 而采用的礦物資源 如低鐵鋁土礦、低鐵高嶺土、粘土、高鋁粉煤灰、煤矸石和低灰煙煤等質(zhì)優(yōu)價(jià)廉 成本將大大降低。

在《汽車業(yè)發(fā)展政策》第11條要求 “積極開展輕型材料、可回收材料、環(huán)保材料等車用新材料研究 國(guó)家適時(shí)制定最低再生材料利用率?！贝隧?xiàng)政策無疑是汽車用鋁的絕好機(jī)遇 從中便有鋁硅鈦合金的用武之地。2010年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均超1800萬輛 成為全球第一汽車產(chǎn)銷大國(guó)。但在汽車用鋁方面還嚴(yán)重滯后 單車耗鋁僅為西方國(guó)家的50 。國(guó)務(wù)院把新材料作為支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè) 在國(guó)家政策推動(dòng)下 這一情況將會(huì)迅速改觀。

汽車及零部件產(chǎn)業(yè)是我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè) 應(yīng)開拓創(chuàng)新急起直追 強(qiáng)化結(jié)構(gòu)調(diào)整 利用我國(guó)得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)應(yīng)用鋁硅鈦合金 加強(qiáng)自主開發(fā)能力 研制開發(fā)新材料 打造自主品牌 積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng) 在汽車輕量化大潮中 在需求制約買方市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的格局中 贏得用戶而長(zhǎng)盛不衰。