淺談鋁合金材料在未來汽車輕量化中的應(yīng)用與發(fā)展

謝宇玲

摘 要：我國的汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，汽車數(shù)量大幅提高，造成能源消耗越來越劇烈，造成較大污染，為減少能源消耗，節(jié)能減排，未來汽車輕量化發(fā)展是必然趨勢，鋁合金作為性價比最高，現(xiàn)有技術(shù)水平較高的合金，在現(xiàn)今和未來汽車輕量化中都將起到巨大的作用，本文針對現(xiàn)今鋁合金在汽車輕量化發(fā)展中遇到的問題，提出一些建議與對策，旨在促進(jìn)鋁合金在汽車輕量化中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋁合金;輕量化;應(yīng)用;發(fā)展

從2009年到2018年，我國汽車銷量增長率不斷提高，汽車銷量連續(xù)8年位居世界第一，隨著汽車數(shù)量的不斷提升，汽車的污染和能源消耗也不斷提升，國家為了節(jié)能減排，積極實施國六計劃和新能源汽車計劃，知道汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展方向，常規(guī)能源汽車為了能符合國六標(biāo)準(zhǔn)，除了改造發(fā)動機(jī)，提高能源燃燒效率外，必然是減輕汽車重量，減少能源消耗。新能源汽車為了延長汽車?yán)m(xù)航，除了提升電池性能外，必然是減少車身重量減少消耗和風(fēng)阻。

1 鋁合金材料在汽車輕量化中的優(yōu)勢

鋁合金以鋁作為基礎(chǔ)金屬元素，其他多種金屬元素作為輔助元素鍛造而成的金屬合金。鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點[1]。鋁合金制造的產(chǎn)品，在生活中隨處可見，鋁合金在航天航空、交通運(yùn)輸、建筑、機(jī)電的應(yīng)用非常長廣泛。汽車輕量化的發(fā)展也有很大的發(fā)展前景。在全國銷量連年提升的情況下，不斷發(fā)展的汽車產(chǎn)業(yè)消耗了很多能源，造成了巨大的污染，汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也要符合科學(xué)發(fā)展觀，符合低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。鋁合金的密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、可塑性強(qiáng)等優(yōu)勢，從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用、制造技術(shù)、可持續(xù)發(fā)展等方面鋁合金也優(yōu)勢巨大，鋁合金將成為汽車工業(yè)輕量化中的首選材料。

鋁合金減重效果明顯。鋁的力學(xué)性能好，密度小，具有良好的導(dǎo)熱性，表面自然形成的氧化膜具有良好的耐蝕性，成為實現(xiàn)汽車輕量化最理想的首選材料而且，鋁合金帶來的輕量化又允許制動器等零部件減重，即實現(xiàn)二次輕量化[2]。據(jù)美國鋁業(yè)公司的數(shù)據(jù)汽車中典型的鋁質(zhì)零件的一次減重效果可達(dá) 30% ～ 0% ，二次減重可提高到 50%。

鋁合金吸收沖擊能力強(qiáng)。鋁的吸沖擊能力是鋼的兩倍，在碰撞安全性方面有明顯的優(yōu)勢。另外，鋁合金汽車是在不降低汽車容量的情況下減輕汽車自重車身重心減低，汽車行駛更穩(wěn)定、舒適[3]。

鋁合金易于回收。在使用過程中僅發(fā)生輕微的腐蝕，且鋁合金熔點低，便于重熔回收，回收率高于80%。60%以上的汽車用鋁合金材料為再生鋁，回收生產(chǎn)一噸鋁合金要比重新生產(chǎn)一噸鋁合金少耗能5%鋁的損耗也僅5% 左右，采用鋁所節(jié)省的能量是生產(chǎn)該零件所用原鋁耗能的 6 ～ 12 倍。

2 鋁合金在汽車輕量化發(fā)展中遇到的問題

鋁和鋁合金已經(jīng)廣泛用于汽車生產(chǎn)，特別是汽車動力和懸掛部件、汽車車身、等方面，被汽車工業(yè)看好，用量會在短時間內(nèi)迅速增長。隨著原料成本的降低、成形技術(shù)的進(jìn)步、防腐工藝的提高，鋁合金在新能源汽車中也將扮演越來越重的角色[4]。勢必進(jìn)一步擴(kuò)大鋁合金材料在汽車工業(yè)用材中的使用份額。在汽車中擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用 將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但是在實際應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了很多問題。

鋁合金的加工難度目前比鋼材要大，成形性還需繼續(xù)改善，鋁合金板材的性能尚需提高。鋁材價格大致是鋼材的3倍左右，鋁合金應(yīng)用雖然提高了汽車綜合性能，但同時也提高了整車成本。西方國家已大批量生產(chǎn)的 6011、 6016 鋁合金汽車覆蓋件板材的市場價格為 38 000 元/t，而汽車鋼板的市場價格僅為 8 000 元/t，扣除密度的差異，鋁合金覆蓋件的材料成本仍然比鋼覆蓋件的材料成本高出許多[5]。使用鋁合金板代替原來的鋼板，必須投入相當(dāng)?shù)膶嶒炠M用研究新的生產(chǎn)工藝和流程，而新產(chǎn)品在批量投入使用前還需進(jìn)行大量的實驗以滿足使用要求，必要時還需更換其現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備、模具等，這些都會增加企業(yè)的成本和風(fēng)險。運(yùn)輸及維修。因為鋁比鋼軟，在生產(chǎn)和運(yùn)輸中的碰撞和各種粉塵附著等原因都可能使鋁制零件表面產(chǎn)生碰傷、劃傷等缺陷。維修市場對經(jīng)碰撞后的鋁合金結(jié)構(gòu)件和覆蓋件的復(fù)原、恢復(fù)原則以及開裂后的補(bǔ)焊等均缺乏經(jīng)驗和方法[6]。目前新能源汽車國家標(biāo)準(zhǔn)不完善，很多車型在示范推廣時需車的用戶與車輛生產(chǎn) 企業(yè)對產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)商，缺乏相關(guān)基礎(chǔ)，不利于行業(yè)健康有序發(fā)展。

3 對面臨問題的建議

由于鋁合金技術(shù)是新工藝，國家和企業(yè)需要加大資金投入，不斷改善鋁合金現(xiàn)有的冶煉技術(shù)，提高鋁合金的綜合性能，減少鋁合金的生產(chǎn)成本[7]。汽車企業(yè)要不斷改善現(xiàn)有加工技術(shù)，不斷改進(jìn)熔鑄工藝及熱處理工藝，進(jìn)一步完善鋁型材、鋁板材 的加工、成形、連接工藝，提高車用鋁材的安全可靠性和實用性。國家出臺相關(guān)政策積極鼓勵鋁合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。

4 結(jié)語

鋁合金在汽車制造產(chǎn)業(yè)和汽車輕量化中起到了非常重要的作用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色發(fā)展，循環(huán)經(jīng)濟(jì)等理念越來越盛行，為了減少污染，節(jié)約能源，實現(xiàn)可可持續(xù)發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)的輕量化必定成為今后汽車發(fā)展的總體趨勢，隨著鋁合金的制造成本不斷降低，制造工藝不斷承受，鋁合金將在汽車產(chǎn)業(yè)中獨領(lǐng)風(fēng)騷。鋁合金必定在未來汽車產(chǎn)業(yè)中迎來強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。

參考文獻(xiàn)：

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[5]李龍，呂金明，嚴(yán)安等.鋁合金裝甲材料的應(yīng)用及發(fā)展[J].兵器材料科學(xué)與工程，2017，32（16）：105-113.

[6]王鴻波，何昌協(xié).鋁合金車身板材在汽車輕量化中的應(yīng)用[J]. 世界有色金屬，2018，19（37）：204-205.

[7]佚名.鋁合金材料在車輛輕量化中的應(yīng)用[J].中國金屬通報，2018，9（08）：102-103.