【佛山铝管厂家】铝材在汽车轻量化替代资料开发与运用

1 现代车工业生产是社会经济中的关键主导产业

伴随着社会发展的发展趋势及大家对高品质日常生活的追求完美，车辆已变成智能化货运物流及大家提升生活品质的关键专用工具。在新的新世纪，越来越多的我国都以发展经济提升生活品质为关键每日任务，进而促进汽车产业的迅猛发展。1970年全球车辆总产量不上3500万台，2012年达7500万台，在其中，小汽车商品占75%?80%。将来伴随着我国、印尼、墨西哥、非州等发达国家的髙速发展趋势，必定进一步促进汽车产业的发展趋势。据国务院办公厅管理中心预测分析，2001-2014年的十五年间全世界汽车交易市场总经营规模将提高39%，年销量达9000万台之上。汽车产业早就变成资本主义国家和地域社会经济的主导产业，并推动着冶金工业、石油化工、机械设备、电子器件、城市建设、电力能源等很多有关领域的快速发展趋势。

我国的汽车产业从1953年到现在现有50很多年的历史时间，前30年以生产制造中小型轻型载货汽车为主导，载货汽车占车辆总产值的85%-90%。1980年代末，在我国加速小汽车的发展趋势，到2000年小汽车的生产量升高到55万台，约占车辆年产量总产值30%。据中汽协出示材料，2004年在我国生产制造车辆507.05万台，客运车123.95万台，小汽车231.63万台。车辆总产值居全球第四，已贴近法国。2006年生产量达730万台/a。在其中新能源客车达71%，基本上贴近全球车辆资本主义国家水准。车辆总产值超出法国，稳居全球第三，而销量达721万台，超出日本，稳居世界第二。小汽车约为360万台，约占车辆总产值的49%。2012年 在我国车辆产、销售量同时提升1900万台，位列世界第一，变成在我国关键主导产业之一。

当今车辆正向着汽车轻量化、髙速、安全性、舒服、成本低、低排出与环保节能的方位发展趋势，环保节能、安全性、环境保护是车辆智能化发展趋势的三大主题风格。为了更好地缓解净重、提高速度、节约资源，降低尾气排放对气体的环境污染和维护日益恶变的大气层，铝型材迅速进入了汽车产业行业。现阶段，汽车零部件的铝化水平与日俱增，有望在没多久的未来，安全性、舒服、美观大方经久耐用、汽车轻量化、易安装和检修、易收购 、环保节能、零污染、综合型能优质的“全铝化”车辆将获得普遍普及化。

2 铝合金材料是当代汽车新能源的理想化原材料和优选原材料
传统式铝合金型材有铝合金铸造、形变铝合金型材、锻造铝合金、粉未冶金铝合金型材等各种类型。铝合金铸造现阶段大概占车辆用铝80% [3]。可以用铝合金型材取代不锈钢板材的汽车零部件有发动机油底壳、铝合金型材车轱辘、悬架系统零件、车体、换热器等。“铝替代传统式的钢材生产制造汽车零部件，可使整车净重缓解30%-40%。铝质的汽车发动机可减脂30%，铝制热管散热器比同样的铜工艺品轻20%-40%，小汽车铝车体比不锈钢板材产品轻40%之上，车辆铝车轱辘可减脂30%上下，铝质零件替代钢材零件也可大幅度减脂”。研究表明，车辆每应用1 kg铝，可减少自身重量2.25 kg，减脂效用达到125%。除此之外铝合金型材具备优良的物理学特性，工业化生产中的铸、锻、冲加工工艺均可可用，是少数几种可选用多种多样锻造工艺生产制造零件的金属材料，最合适汽车零件生产制造且运用最广的是工作压力锻造工艺。恰好是因为铝合金型材的这种优质特性，加上在我国铝資源较丰富多彩，是仅次钢材的构造原材料，使铝合金型材变成汽车新能源中经济发展可用和最具竞争能力的原材料。

2.1 汽车产业的智能化以及对原材料的规定

汽车产业的发展趋势和运用的普及化是与电力能源、环境保护和安全性这三大难题密切相关的。尽管车辆做为社会发展比较发达与智能化的标示，产生了社会进步和兴盛，可是，另外也产生了电力能源、环境保护、安全性、土地资源等一系列难题。毫无疑问，这种都必须汽车产业本身和有关领域一同科学研究探寻，以求取处理。因此，汽车制造业很多年来一直在从车辆商品本身总体设计、生产制造原材料的采用和生产制造加工工艺等层面下手，勤奋开发设计研发当代型车辆，并尤其重视节约资源和保护生态环境品质，把推动汽车新能源做为主要处理的难题。

2.1.1 现代车的特点

从降低汽柴油的耗费以节约资源，减少CO2、CO、NO2等有害物的消耗量以改进生态环境，及其从达到大家对车辆商品的安全性、靠谱、舒服、美观大方等特性规定考虑，大家明确提出了现代车（也有些人称作“二十一世纪车辆”、“全铝合金型材化车辆”、“新理念车辆”等）特点规定，其主要特点能够梳理为下列：

（1）完成整车架构和车身蒙皮全铝合金型材化。

（2）与相同规格型号车系的钢架结构对比，整车净重缓解了30％?40％。

（3）总体构造靠谱，能够保证 做到抗撞击、抗弯折的规范实验规定，具备靠谱的安全性能。

（4）其耗能仅为相同车系钢架结构的一半。

（5）具备优良的再收购 特性,当整车损毁之后,车辆铝合金型材构造架构和配件均可再次收购 再造,且消耗动能非常少。

（6）因为这类车油耗省，有机废气排出来量少，因此 对大城市环境污染水平大幅度减少。

依据之上规定，伴随着二十一世纪“新意识车辆”时期的来临，大家不会太难见到：赶紧科学研究和开发设计具备卓越性能的铝合金材料，提升种类，保证质量，控制成本，已变成铝制品加工领域和汽车制造业刻不容缓的新重任。

2.1.2 铝合金材料是推动汽车新能源的最好的选择

铝合金型材以及生产加工材因为具备一系列优质特点，例如相对密度小、比强度和比弯曲刚度高、延展性好、耐冲击特性优良、抗腐蚀、耐磨损、高导电性、高传热、易表层上色、优良的生产加工成形性及其高的收购 再生性等，因而，在工程项目行业内，铝一直被觉得是“机遇金属材料”或‘期待金属材料“，铝工业生产一直被觉得“朝阳区工业生产”。

初期，因为铝的价格较价格昂贵，在车用汽油既充裕又划算的时代，它被抵触在汽车产业和其他有关生产制造领域以外。可是，到1973年，因为石油危机的危害，这类见解彻底更改了，为了更好地节约资源、降低尾气排放对气体的环境污染和维护日益恶变的大气层，铝合金材料才得到快速地进到车辆行业，现阶段汽车零件的铝合金型材化水平已经与日俱增。

铝合金材料很多用以汽车产业，不管从汽车工业、车辆经营、报废汽车收购 等层面考虑到，它都产生极大的经济收益，并且伴随着汽车销售量和社会发展拥有量的提升，这类效用将更为显著。车辆用铝合金材料量提升后所产生的效用关键反映在下列好多个层面：

（1）显著的减脂经济效益

为了更好地缓解车辆自身重量，一是改善车辆的总体设计，二是采用质轻原材料（如铝合金型材、压铸铝、塑胶等）生产制造。到迄今为止，前面一种已无很大的迥旋空间，因此汽车制造业广泛重视于综合利用新的高韧性不锈钢板材或铝、镁等合金制品。在质轻原材料中，因为高聚物类的塑胶制品在收购 中又存有生态环境问题、压铸铝原材料的价钱和安全系数也限定了它的广泛运用。而铝合金材料因为有丰富多彩的資源，伴随着电力行业的发展趋势和铝冶炼加工工艺的改善，将使铝的生产量快速提升，成本费相对应降低，铝合金材料更兼具轻质（钢材、铝、镁、塑料的密度各自为：7.8、2.7、1.74、1.1-1.3g/cm3）和优良的成形性、可锻性、抗蚀性、表层易上色性，并且铝合金材料的利用率约为80%，有60%的车辆用铝合金材料来源于收购 的废弃物，预估到2015年利用率可进一步提高到90%之上。理论上铝质车辆能够比钢质车辆缓解净重达30%?40%，在其中铝制汽车发动机可减脂30%，铝热管散热器比铜的轻20%?40%，小汽车车体的比不锈钢板材产品减脂40%之上，车辆铝车轱辘可减脂30%。因而，铝合金材料是汽车新能源最理想化的原材料之一，见表1。

（2）丰厚的环保节能实际效果

降低汽柴油耗费的方式一般为：提升汽车发动机高效率（从设计方案下手），降低行车摩擦阻力，改进传动机构高效率及缓解车辆自身重量等，在其中最有效的对策是缓解车辆自身重量，铝合金材料在车上的很多应用，恰好达到这一点。

据材料详细介绍，一般车重每缓解1kg则一升车用汽油可使车辆多行车0.011千米，或是每运作一万千米就可节约车用汽油0.7公升，假如小汽车用铝合金材料量达100公斤，那麼每台小汽车每一年可节省车用汽油175升。预估到2012年，在我国小汽车的社会发展拥有量将达10000?12000万台，到时候每一年节约车用汽油1000亿升之上，环保节能实际效果十分丰厚的。

（3）降低环境污染，改进生态环境

车辆减脂的另外，也降低了二氧化碳消耗量（车重降低50%，CO2排出降低13%）。有些人算了吧一笔帐，假如英国的小汽车净重缓解25%，每日将省油75万桶，全年度可降低二氧化碳消耗量1.01亿多吨，另外，N2物、硫酸盐等的消耗量也会相对应降低，因此可大大减少空气污染，提升生态环境。

（4）有利于提升车辆的行车特性，旅客的舒适度和安全系数。

缓解车重可提升车辆的行车特性，美国铝业研究会明确提出，假如车重缓解25%，就可使车辆加快到60mph的時间从原先的10秒降低到6秒左右；应用铝合金型材车轱辘，使振动缩小，能够应用更加轻的反跳油压缓冲器；因为应用铝合金材料是在没有降低车辆容量的状况下缓解车辆自身重量，减脂实际效果为125％。 因此使车辆更平稳，旅客室内空间增大，在受冲击性时铝合金型材构造能消化吸收分散化大量的动能；因此更具有舒适度和安全系数。

2.2 铝合金材料在汽车产业上的运用概述

2.2.1 车辆用铝合金材料的持续增长

原材料对车辆国际性市场需求有至关重要的功效。一般来说，原材料耗费花费占车辆产品成本的53％，因而，在同样标准下，汽车企业全力节省原材料花费，减少车辆成本费，就具备国际性市场需求整体实力。当今车辆发展前景的完成也是以新型材料的运用为基本的。表2示出了全球汽车产业1980、1990、2000年车辆用料的构成占比。

由数据图表由此可见，钢材、塑胶、和配件的占比持续降低，而铝型材占比由1980年的4％提升到2010年的29％，并且也有升高的发展趋势，预估到2015年可以达到35％之上，将一部分取代钢材变成汽车产业的基本原材料。现阶段，全球耗铝量的13％?16％之上用以汽车产业，有一些工业生产资本主义国家已超出18％。每台车辆的铝型材使用量也在持续提升，1977年美、日、德每台车辆铝化率（铝型材使用量）各自为2.5％、（45kg）、2.6%(29kg)、3.0%(35kg)，到1989年则各自升至5％、（71kg）、4.9%(58kg)、5%(50kg)。1992年英国每台车辆使用量达79.9kg，1993年英国均值达80.3kg，某些车种铝型材使用量已达295kg。日本1995年和2000年每台车辆铝型材使用量各自达135kg（11.8％）和275kg(31.8%)，车辆的净重也随着大幅缓解。预估到2015年，美、欧、日等国每台车辆铝型材量可以达到285kg之上，最大的可超出355kg。

2.2.2 车辆用铝合金材料的种类组成

世界各地工业级铝合金材料的种类构造尽管有一定差别，但大致是同样的。常用的铝合金材料大部分属两类，即铝合金铸造和形变铝合金型材，前面一种用以生产制造各种铸造件，后面一种用以生产制造各种生产加工材（如板、带、箔、型、棒、线）及铸钢件，各种生产加工材一般都需历经进一步生产加工才可以变成汽车零部件。其种类组成；铸造件占80%上下，铸钢件只占1%?3%，其他为生产加工材。美、日、德三个我国车辆用铝合金材料的种类组成见表3。

2004年,日本车辆用铝合金材料共110万吨级/a,其种类的组成为:铸造件77%(铸造件占53%、其他铸造件占24％)，生产加工材21.5％（在其中板才占11.5％、挤压成型材占10％），铸钢件1.5％。日本所有铝合金铸件中有82％是用以车辆，换句话说铝合金铸件工业生产的发展趋势是同汽车产业的发展趋势牢牢地有关的。伴随着车辆铝化水平的提升，尤其车箱板的铝化率扩大，生产加工材的占比亦有大幅度提高的发展趋势。

2.2.3 各种类铝合金材料的运用

早在20世纪初期，英国就将铝合金材料采用车辆车体和汽车发动机上。日本车辆铝合金型材化是在1950年之后逐渐发展的。

首先采用车上的是铝合金铸造原材料生产制造的各种铝合金铸件，主要是汽车发动机上的一部分零件（如活塞杆、气缸盖等）及其变速器、制动系统、转向系统等构件上的一部分铝合金铸件。近些年，因为发动机油底壳、变速器外壳、轮圈等一批大中型铝合金型材汽车零件的运用，促使车辆用铝合金铸造原材料得到了飞快的发展趋势。

形变铝合金材料关键用在车辆的排热系统软件、车体、汽车底盘等位置上。如水箱、车辆空调机的空调蒸发器和冷却器等主要是用铝合金型材带箔材及管件；车体各位置（如汽车发动机罩、旅行箱盖、车体现浇板、车体档板、保险杠、木地板等）及其汽车底盘等则常用板才、挤压成型铝型材。近些年，因为车辆排热系统软件、车体铝合金型材化过程加速，使车辆用形变铝合金材料也在快速提高。近期十年车辆用铝合金材料各种类中生产加工材提升更为明显，达4倍（在其中板非晶带材4.6倍，挤压成型材4倍），铸钢件提高更快，近5年提高了15倍。表4为英国小汽车自身重量转变状况。世界各地制订了中、长期性小汽车减脂总体目标，中级轿车的自身重量降至1005kg下列，多见800?905kg范畴内；英国为1005kg下列；欧洲为905kg下列。现代车的自身重量持续减少，汽车轻量化是车辆发展趋向。

车辆为做到缓解自身重量目地，铝使用量持续提升。在二十世纪的最终十多年内，英国各种车辆用铝均值每一年提升近20kg/辆（表5），现阶段欧州小汽车用铝与1990年代初对比提高约3倍（表6）。近全球铝合金压铸件的生产量均值每一年以约3％的速率增长，在其中60％-70％用以汽车产业。汽车销售量升高将推动铝合金压铸件生产量提升。

英国以往24年来，一般家用轿车（车重1.5-1.6吨）铝合金压铸件使用量从1978年的42kg/辆升高到2002年的10kg/辆,美国汽车铝合金压铸件提高1.7倍.预估2020年全球小汽车铝合金压铸件使用量将做到每一年均值116kg上下,比1980年代提高70%上下,据相关层面预测分析,从2004?2013年车辆铝合金压铸件年增长率将维持在2.0%,车辆铝合金压铸件将变成铸造行业持续增长的销售市场。

现阶段, 欧洲车辆的车体及预制构件用铝要高过北美地区(表7)。从锻造和形变铝型材整体而言,全球小汽车用铝量均处在提高发展趋势,预估未来十年小汽车用铝仍将再次升高。

现阶段,世界各国各种类型车辆的关键零部件系统软件所应用铝合金压铸件和形变铝型材见表8、表9和图1。

3 现代车关键零部件铝化发展趋势

为了更好地大幅缓解车重，大家正急切科学研究对占车重占比大的车体（约30%）、汽车发动机（约18%）、传动系统系（15%）、走动系（约16%）、车轱辘（约5%）等钢材零件改成铝型材。

3.1 车体零件的铝型材化及铝合金型材

近期发生了从汽车发动机罩、叶子板等一部分车体铝外侧发展趋势为所有选用铝外侧的车辆，得到了缓解车重40%?50%（相对性厚钢板来讲）的实际效果。

用以车体板的铝合金型材关键有Al-Cu-Mg系（2xxx系）、Al-Mg系（5xxx系）、Al-Mg-Si系（6xxx系）和Al-Mg-Zn-Cu系（7xxx系）。在其中2xxx系列产品和6xxx系列产品、7xxx系列产品是热处理工艺可加强的，而5xxx系是热处理工艺不能加强铝合金。前面一种根据喷涂风干（170-200℃/20-30min）工艺流程后抗压强度获得提升，因此 用以外侧等规定抗压强度、刚度的位置，后面一种成型性优质，用以边梁等样子繁杂的位置。英国1970年代研发了6009和6010车辆车体板铝合金型材，根据T4解决后抗压强度各自比5182-Ｏ和2036－T4的低，但塑性变形不错，成型后喷涂烤制全过程中可完成人工时效，得到高些的抗压强度。这二种铝合金既可独立用于做内表层墙板，也可以用6009铝合金生产制造里层墙板，而用6010铝合金生产制造表层墙板。2个铝合金的废弃物不需分离出来能够混和收购 后本身应用，或做铸造件的原材料。

已经开发设计的密度低、高韧性、高弹性模具和超塑性变形优质的Al-Li铝合金，及其根据低噪声的必须并有利于汽车轻量化而开发设计的铝防振板等,也有希望作为车体墙板。

3.2 铝室内空间框架剪力墙车身及铝型材

现阶段，世界各地都是在积极主动推动车体、车身关键位置的铝型材化，选用铝型材生产制造有特点的车辆．近些年明确提出的铝概念跑车（如图2所显示），在车身构造上大部分采用无框架式构造和室内空间架构式构造，可用的原材料有板才、挤压成型铝型材、纤焊蜂巢状隔层原材料等。从设计方案的可玩性（特点化）、成本费、综合化、安全系数等层面考虑到，生产制造小批量生产、多种类的车辆时，以铝挤压成型铝型材为行为主体的室内空间框架剪力墙有很大的发展前景。这类铝室内空间框架剪力墙特性如表10所示。

图2 由铝挤压成型件和內部联接铝合金压铸连接头经自动焊接后所产生的车体室内空间架构

在室内空间架构中一般用目前的我国铝型材便可符合要求，板才一般用5052、5251、5182和6009等耐腐蚀性优质、生产加工特性优良的铝合金．挤压成型铝型材关键的选用6005、6061、6063、7003、7005铝合金中空材。重要的难题是厚壁化、抗压强度适度、与其他原材料易组成，结合部横断面样子设计方案有效等。蜂巢状隔层板有可能在没多久的未来获得广泛运用，这类板是由涂有硬纤焊料的金属薄板做为蜂巢状隔层构造的芯板及控制面板构成，除重量较轻、刚度高外，高溫抗压强度、耐温性、耐腐蚀性等也很好，并且能够开展电焊焊接、表层处理和弯折生产加工。

3.3 换热器的铝型材化

从铝的特点看，换热器是最适合用铝生产制造的构件。铝热管散热器的净重比铜的降低37%-45%，铜材价格约9万余元／t，铝型材3.五万元／t。而二者的加工成本基本上非常。因而，日本和英国的车辆空调机基本上彻底选用铝型材。热管散热器的铝化率，欧州做到90%-100%，英国做到80%-90%，日本做到70%-80%。在我国也逐渐应用铝制散热器。铝质内冷却塔、水冷却器、电加热器芯部等也在快速普及化。

依据汽车轻量化、微型化、提升排热性、确保耐蚀等必须，换热器结构类型积极主动开展改善，从含有波浪纹的蛇型改成厚壁并流形、德朗杯型、单箱型等。在原材料层面也在积极主动开展改善，比如为改进因厚壁化造成的抗压强度减少，选用Al-Cu-Mn-Cr-Zr系铝合金和Al-Mn-Si-Fe系铝合金；依据阴极保护维护功效改善成分来进一步提高耐腐蚀性；开发设计了双层高分子材料（Al-Mn镀层构造）；用纤焊方式开展成份调节等做到耐蚀目地。这种改善技术性已做到实用阶段。

3.4 走动系统软件构件的铝化

(1)铝合金型材车轱辘

近些年，铝车轱辘的规格有进口替代的趋向，直徑从355.60mm向381-531.80mm发展趋势。除此之外，从地面防滑、制动系统设备的安裝覆盖率等看来，为了更好地降低非悬架净重，已经加快安裝铝合金型材车轱辘，现阶段国外汽车的安裝率达90%之上，在我国的比例并未做到70%。（尤其是重型车应用很少）。

如今车轱辘关键选用铝合金铸造、低压铸造。可是，为了更好地完成汽车轻量化，未来要向薄形化、刚度优质的工作压力锻造、挤压铸造法迁移。另一方面，为了更好地进一步缓解净重，用铝合金板冲压件加工、旋压加工制成总体车轱辘和两一部分组成车轱辘，已在具体生产制造中选用。这类用6061T6铝合金做成的车轱辘比厚钢板冲压模具车轱辘净重缓解50%，旋压加工所需時间不上90秒／个，不用拼装工作，可用批量生产。对这类车轱辘开展点评的结果显示，它具备和轧板一样的抗压强度，和铸造件一样的合理性。重型汽车的铝车轱辘一般用自由锻法生产制造。

(2)悬架系零件的铝型材化

缓解悬架系净重时，要兼具行车性、乘坐舒适度等，其相对应构件的汽车轻量化、铝型材化应该和其组织 的改善另外开展。比如，下臂、手臂、承重梁、转向拉杆类零件。也有圆盘式抽搐器卡爪等已用铝铸钢件（6061）、铝挤压铸造件（AC5C、AC5CH）等，净重比铸铁件轻40%?50%；驱动力传动系统架构，汽车发动机安裝固定支架等已用板才（6061）使其汽车轻量化；对保险杆、防水套管等，已用厚壁、刚度高的双、三层中空挤压成型铝型材（7021、7003、7029和7129）；传动系统系中转动轴、传动轴、分动箱箱在选用铝型材使汽车轻量化和降低震动上，获得了非常大进度，将来有进一步发展趋势的趋向。

3.5 汽车发动机构件的铝化

(1)铝合金型材发动机零件

占汽车发动机净重25%的气缸套已经加快铝型材化，据广州本田企业报导，用新铝压铸法（底压、高压锻造）取得成功地完成了100%铝化，降低壁厚10mm，等同于缓解净重1-1.5kg。

以往已开展活塞杆、曲轴、拐臂等汽车发动机关键零件的铝型材化工作中，为了更好地提升特性已经开展激冷凝结粉末状铝合金、高分子材料等的开发设计及产品化，除此之外仍在开发设计耐高温抗压强度高的Ti-35%Al铝合金，用于生产制造进、自动排气阀和曲轴等。

比如，日本某汽车制造厂的2.0L级车辆，每台汽车发动机用铝量约26kg（汽车发动机铝型材率约17%），气缸套铝型材化后，铝的需求量提升0.8倍，可缓解汽车发动机净重20%上下。

(2)激冷凝结铝粉末状铝合金（P/M）发动机零件

已开发设计出耐磨损铝合金Al-20%?25%Si系、耐高温耐磨损铝合金Al-20%?25%Si-（Fe,Ni）系、耐热合金Al-7%?10Fe系。前二者热膨胀系数为(16～17)×10-6/℃，后二者杨氏模量为（9200-10600）×9.8Mpa，表明出原冶炼铝合金型材（I/M）所不具有的特点。已经用他们生产制造活塞杆、曲轴、缸套、气缸挺杆等发动机零件和车辆空调通风设备的制冷压缩机叶子、电机转子等。

(3)铝基高分子材料(MMC)发动机零件

若用硅酸铝纤维、晶须、粒子等提高铝合金型材，则比强度，比弹性模具、耐温性、耐磨性能等可大大提高。比如SiC晶须加强的铝高分子材料（基材为6061铝合金），伴随着加强容积百分比提升，多个特点均有提升．当Vf=30%时，抗压强度为50×9.8Mpa，弹性模具为12000×9.8Mpa，是6061铝合金的1.6倍上下，高溫抗压强度、疲劳极限也获得提升；Vf=20%时，热膨胀系数约减少65%。柴油机用铝合金型材活塞杆头的夹角一部分已选用高分子材料，已经科学研究和使用的Al-不锈钢板曲轴、Al-高纯石墨活塞杆等都将迅速在工业化生产上运用。

4 车辆用铝型材的关键产品研发新方位

4.1 对未来汽车的规定

针对未来汽车，如今急需解决科学研究的是空气污染、安全系数和减少然料使用量等难题。与地球上的温室大棚化、环境污染相对性应的汽车轻量化技术性被提升到非常高的部位。不容易发生有机废气的纯电动车是未来汽车的意味着，但这类纯电动车务必把汽车发动机变成充电电池，充电电池的功率很低，因而车辆车身规定大幅汽车轻量化。如前所述，汽车新能源的关键重要途径是提升铝化水平。可是，随着着铝应用占比提升所造成的较大 难题将是产品成本的大大提高。因而，未来汽车铝化的扩张，终将借助对铝化的要求和产品成本的均衡来操纵。

4.2 车辆铝型材产品研发与运用新方位

MSX跑车用铝比例已达31.3%。由此推断，未来汽车的铝化界线可以达到30%～50%。因而，减少铝化成本费，提升生产率是将来的勤奋方位。

（1）新式铝合金型材车体原材料的产品研发

① 现代车车体原材料的构成

车体是产生车辆的主架构一部分，是由很多零部件组成的。在喷涂解决前的车体被称作乳白色车体，是车辆中品质最大的构件。车体格外板和边梁两一部分。

外板才：可用具备优质的耐腐蚀性及成型性和时效性坏死性原材料。

内板才：可用优质的成型性及耐腐蚀性的原材料。

框架材：可用抗压强度、电焊焊接性优质的原材料。

挤压成型材（内孔密封性）：可用挤压成型性、电焊焊接性优质的原材料。

② 对现代车车体原材料的基本上规定

车体是产生车辆的行为主体一部分之一，也是当代汽车新能源的关键一部分。车体呈流线形，样子十分复杂，斜面大而多，成型十分困难；车体是车辆的关键受力构造并且要承担摩擦阻力；车体由很多零部件构成，必须组装焊接和电焊焊接；此
外，车体原材料还必须有耐磨性能、耐老化和耐腐蚀特性这些，具体来说，现代车车体板原材料应具备下列基本上特性。

1）具备中等水平之上抗压强度和弯曲刚度；

2）具备优良的塑性变形，可融入深冲形变；

3）具备优良的可电焊焊接性；

4）具备一定的耐腐蚀性和耐磨性能；

5）具备可自及时性；

6）相对密度低、比强度、比弯曲刚度高。

③ 海外的产品研发状况

为了更好地找寻高品质的现代车出行身子骨原材料，世界各地作了许多的工作中，对高强度钢板、高强度不锈钢板、铝合金型材、压铸铝、高分子材料及塑胶开展很多比照科学研究。近些年，铝合金材料在现代车车的身上的运用特别是在遭受亲睐。

一直以来，世界各国专家学者和技术工程师对Al-Cu(2xxx系)，Al-Mg-Si（6xxx系)和Al-Mg(5xxx系)等几十种铝合金型材开展了深入分析。历经比照挑选确定，6xxx系合金制品具备最好的综合型能。现阶段，海外铝质车体常见铝合金型材成分见表11。一部分原材料其T4及喷漆后的特性见表12，成型性及物理性能见表13。

英国汽车企业多采用具备较高韧性的6111铝合金，欧州大量选用是有不错成型性的6016。全新研究表明，6005A铝合金的特性也比较理想。日本为做到缓存目地、提高耐冲击抗压强度，十分重视应用6xxx系的高韧性铝合金“口”、“日”、“目”、“田”字样子的厚壁和空心铝型材，新产品研发性能卓越用铝合金板和提高缓存特性的铝挤压成型材。

在6xxx系铝合金中，6009和6016合金具备相仿的物理性能，其T4情况下的 较低，但有出色成型性，可与5182-0板相提并论，且不发生勒德斯线，但喷漆后抗压强度仅为180 ,而6010铝合金T4情况下的抗压强度150-170 ，喷漆后超出200 ，为生产制造车体板出示了优良的最开始成型性和最后性能指标。现阶段，欧美国家等国关键以6xxx系铝合金为基本开发设计铝合金型材车体板，如引擎盖及其汽车车门等车体预制构件。欧美国家普遍应用6016合金，北美地区关键应用6111铝合金及耐腐蚀好的6022铝合金等。

④ 中国的产品研发状况

小汽车的车体用铝已造成在我国汽车制造业高度重视，但发展比较晚，海外小汽车车体常用的多种多样形变铝型材，现阶段中国暂未适合的商品采用，铝合金型号和种类规格型号也不可以达到选料的要求，尚需在我国汽车制造业和有色板块生产加工领域合作开发。

近年来，在发改委和国家科技部的主持人下，机构车辆单位和有色板块单位的相关公司（西南铝、东北地区轻、一汽、二汽）、高校（东南大学、东北大学等）、科研院所（如车辆研究室、原材料研究室、北京市有色板块研究所等）创立协同攻关组对合适在我国车辆工业级的铝合金型材车体原材料开展产品研发。规定铝合金板材特性做到英国6111和5182铝合金的水准；而且有烤制坏死性,烤制硬底化后 ≥180 Mpa;板才能达到汽车发动机后盖板外侧冲压模具特性的规定.油漆防腐性做到涂层板的特性；电焊焊接和反边成型特性达到车辆外观设计和相对应零件的规定．为了更好地达到以上性能参数，攻关组对形变铝合金板材的成分，生产工艺流程、预备处理加工工艺、热处理工艺情况、冲压模具成型性和烤制坏死性等开展了普遍的科学研究，并相互配合汽车企业对汽车零部件的生产加工特性和性能指标等开展了科学研究，并获得基本成效，如6016、6111、6009、6010、5754、5182等车体板才已于2011年资金投入试产，有望在2015年资金投入大批量生产。

近些年用独特的冲压加工方式生产制造的架构铝型材已经开展科学研究，该科学研究能够预测分析无架构式车体的原材料使用率及车体刚度和生产率的提升等实际效果。在这类场所下，如何创建使平行线形铝型材曲线图化的挤压成型技术性、弯折生产加工技术性和联接技术性是关键的，并期待为此来推动铝合金型材的开发设计。

表14为关键车辆车体板铝合金型材室内温度物理性能。由此可见，铝合金板材的关键物理性能早已和冷轧板比较贴近，且历经仿真模拟喷漆解决后可进一步加强。因而能够替代钢做为车辆车体板。

⑤ 铝合金型材车辆车体板的关键产品研发新方位和內容

车辆用铝合金板材、尤其是车辆用铝合金型材外侧是铝合金板材生产制造中的顶尖商品，在其科学研究中关键需处理的是抗时效性可靠性、成型性、烤制坏死性、反边延展性、漆料光鲜亮丽匀称性、抗凹性、表层处理技术性等这种既互相联络又互相矛盾的特性的配对和统一，达到铝合金型材汽车板材的物理性能、使用性能、预制构件成型性及其零部件的作用规定。其实际研究方向为：根据铝合金成份制图软件，进行车辆外遮盖件用铝板铝合金系列产品的挑选和明确，以最先达到板才的成型性为根据，明确Fe、Mn、Mg、Si、Ti和Zn等铝合金原素及成分对板才不一样特性的危害，做到最大的性价比高及最好的特性配对。包含：热轧钢板的匀称化和机构优化解决技术性；冷轧加工工艺操纵及开发技术；有效和提升的预备处理技术性；板才晶粒大小及第二相优化和匀称性的控制系统；铝合金型材汽车板材成型性和抗凹性的评价方法；反边延展性的定性分析参数、实验方式及影响因素和评价方法的科学研究；科学研究铝合金型材的联接方式，包含不一样的焊接工艺、联接、铆合方式等联接技术性。

与资本主义国家对比，中国并未批量生产过6xxx车体板，研发也刚发展。为了更好地追上全球汽车产业的发展趋势水准，发改委、国家科技部及中国教育部各自开设有关6xxx车体板的科学研究开发设计新项目，目标为研发出一种用以车辆外车体板的铝合金材料，厚度在0.9-1.2毫米，板宽700-2300Mm，供应标准下的 和 值不少于0.25和0.7，经冲压模具成型（3%-5%的预应变力）和喷漆（ 加强后，其屈服强度超过180MPa,抗压强度超出260MPa。产生具备在我国独立专利权的铝合金型材小汽车车体板生产制造生产工艺。

（2）沿空掘档及汽车车门刚度零部件的产品研发

从安全系数的见解考虑到，车辆前后左右方位设定了防冲挡。侧边方位设立刚度结构加固梁的汽车车门，为了更好地汽车轻量化，近些年提升了铝的使用量，表15示出了沿空掘挡用铝合金型材的应用方式。轿车表层以环氧树脂化作流行，輔助提升原材料，选用铁制的刚度预制构件、化学纤维光固化树脂和铝质件等方式．由于铝具备汽车轻量化、再生性等特性，因此 ，铝化的发展趋势愈来愈显著，图6表明的是铝合金型材开发设计所期待的技术性课题研究。

（3）旋转一部分零部件的产品研发趋势

旋转一部分包含车轱辘、悬挂系统设备、制动系统、转为组织 等。以行车特性为主导融合商品性和安全系数，从1980年代下半叶迄今开展了一系列的开发设计工作中，这对汽车性能和稳定性的提升造成了极大的危害。铝车轱辘的应用使汽车轻量化往前迈入了一大步。

由于运行一部分的零部件，最主要的规定是稳定性，因此 ，铝悬挂系统设备零部件绝大多数用锻造法生产制造。

汽车悬挂系统零部件所应用的铝合金以6061－T6为主导。这是由于2xxx系铝合金、7xxx系铝合金的疲劳极限尽管很高，但在盐土地域产生点浸蚀的状况许多，在耐蚀性实验后确定2xxx系铝合金、7xxx系铝合金的疲劳极限比6061铝合金低。

可是，应用高价位煅造原材料最关键的规定是汽车轻量化实际效果的提升。以6061铝合金为基本，在这其中加上少量的Cu和适当的Mg、Si不但具备优质的耐腐蚀性，并且有较高的疲劳极限。这类铝合金型材的开发设计是必需的。

此外，成本费的减少对用形变铝合金型材生产制造的铝型材和锻造原材料的开发设计及大批量生产是个促进。使抗压强度和成本费都处在优质情况的铝合金的开发设计，将是将来的发展前景。

转为组织 及制动系统零部件因为样子的缘故大多数应用铝合金铸造商品。大部分零部件务必能承担超出10MPa（100标准气压）的工作压力并有优良的耐蚀性和抗压强度，必须开发设计具备这类特点及锻造性的出色铝合金。除此之外，充分考虑制动系统耐高温的危害，要选用一部分难铝合金铸造中的Al-Cu系铝合金。现阶段正提前准备重新估价原先的Al-Si系铝合金为流行的锻造原材料。

(4) 新式铝合金型材热交换器原材料的研发

换热器用铝将随汽车销售量提升而提升：车辆用各种换热器向中小型、轻巧、性能卓越、成本低、经久耐用等方位发展趋势，铝制换热器相对于同构造铜制轻20% -40%，铝制换热器在欧州已占95%之上，车辆用不一样排气量汽车发动机铝热管散热器的参照净重见表16。

现阶段，各种换热器是形变铝型材在车上使用量数最多的系统软件，它包含汽车发动机热管散热器、机油散热器、中冷器、汽车冷凝器和空调蒸发器等，关键损耗各种规格型号板、带、箔、复合型带（箔）、挤制圆钢管、扁管和多孔结构扁管及小型超薄高精多孔结构扁管、电焊焊接圆钢管和扁管等形变铝型材，种类规格型号多，品质规定高。已产品研发的铝制热管散热器和中冷器结构形式及用料铝合金型号列于表17中。

（5）商业汽车油箱和空气压缩机储气筒用可焊中强铝合金板材研发

该原材料关键作为商业汽车油箱和储气筒，替代原用铝合金板以缓解净重，提升美观大方和防锈处理特性，其物理性能规定做到英国50830情况的指标值，б≥290Mpa，б0.2≥145mpa，δ5≥20%；5083H116情况时бb≥290Mpa，б0.2≥230Mpa，δ5≥14%。

规定电焊焊接特性好；有优良疲惫特性和拉压特性，及其筒体冲压模具成型特性。

经西南铝、车辆研究室和东南大学等科研开发，已获得了基本取得成功。

（6）锻造铝合金车轱辘及零部件的产品研发

车辆是应用铝合金型材铸钢件最有发展前途的领域，也是铝铸钢件的较大 客户。关键做为轮圈（尤其是重型车和大中小型客运车）、保险杆、基座主梁和其他一些中小型铝铸钢件，关键用以客车、货车和重型车上。近些年，在大中小型车辆、摩托和高档车上也逐渐应用。据调查，全世界两年来铝轮圈的使用量的年增速达20%之上，现阶段的需求量达数十亿个。在我国刚发展，但一汽、二汽等大型汽车公司已经逐渐产品研发，伴随着车辆量的提升（2011年在我国汽车销售量预估做到1800万台，全球汽车销售量很有可能提升7500万台/a），铝轮圈和其他铝铸钢件的使用量可能获得令人震惊的发展趋势。现阶段工业生产上常见的车辆铝合金型材车轱辘的做法关键有锻造法和锻造法二种。锻造法又分成铝合金铸造法和工作压力锻造法。锻造法生产制造的车轱辘商品的机构致相对密度和匀称性较弱，物理性能较低。生产制造的精密度（薄厚）也较弱，事后产量大，不可以达到可靠性高的汽车轻量化新能源客车特性规定，并且不能满足商用汽车的车轱辘的抗冲击和疲惫使用寿命及承载力的规定。而用锻造法生产制造的铝合金型材轮毅的物理性能优良，构造抗压强度高，重量较轻（壁薄厚）耐冲击工作能力高，耐腐蚀特性和抗疲劳极限优质等优势，能够达到商用汽车车轱辘的规定，因而，慢慢变成车辆，尤其是高档车和大中型、超重型、豪华版客运车与大货车用车轱辘的优选零配件，有慢慢取代铝合金铸造车轱辘的发展趋势。如美国铝业企业用80MN大油压机生产制造的6061T6铝合金型材轮毅，其晶体形变流入与承受力方位一致，抗压强度与延展性及疲劳极限均大大的高过锻造铝合金车轱辘，而净重则降低20%，延伸率可以达到12%?16%。并且具备非常高的抗撕裂与耐压工作能力，承担冲击性工作能力强。

除此之外，锻铝车轱辘的致相对密度高，无松散、针眼，表层无出气孔，具备优良的表层处理特性。镀层匀称一致，结合性高，纯度对比美观大方。铸钢件车轱辘有非常好的机械加工制造特性。不难看出，煅造铝车轱辘具备重量较轻、比强度高、延展性和缓解疲劳性与抗腐蚀优质，传热性好，便于机械加工制造，环形度好，耐冲击，应用安全性，以便检修，应用低成本，环保节能，环境保护、美观大方经久耐用等特性，是车辆车轱辘等道路运输旋转构件的理想化原材料，有宽阔的应用前景。

实验科学研究和生产制造实践经验证明，以铝代钢，以铝代铜，以锻代铸是当代汽车新能源的大势所趋。

5 结果

创作者在把握了很多当场材料和参考文献的基本上，全方位系统化阐述了世界各国车辆工业级铝型材的发展趋势现况与发展趋势、车辆用铝合金型材及关键零部件的铝化水平、车辆用铝合金型材的新开发设计和新运用，在我国车辆用铝型材的产品研发与发展趋势等难题。强调汽车材料铝化是当代汽车新能源的关键方式。对加快在我国车辆铝型材的关键产品研发明确提出了提议。

5.1 从完成髙速、安全性、舒服、美观大方经久耐用、汽车轻量化、环保节能、保护生态环境、减少综合性成本费及提升综合型能等层面看来，铝合金型材是汽车产业智能化的最理想化的原材料，以铝代钢，以铝代铜，以锻代铸是当代汽车新能源的大势所趋。

5.2 世界各地正专注于车辆关键零部件的铝合金型材化，并获得了开创性进度。现阶段资本主义国家每台小汽车用铝量均值达180KG，铝化率达15%，到2015年可能用铝量可以达到270KG/辆之上，铝化率32%之上，据预测汽车零件的極限铝化率可以达到50%。而在我国现阶段车辆的均值用铝量仅为75公斤/辆上下，铝化率不上8%，差别较为大。

5.3 未来汽车是一种以充电电池替代汽车发动机的零污染代步工具，因为充电电池输出功率小，汽车轻量化变成最重要的难题，因而，全铝化的由铝合金型材组焊而成的架构式总体车体智能化车辆将变成21世纪车辆的发展前景。

5.4 伴随着车辆铝化水平的提升，规定新产品研发不一样主要用途的新式铝合金型材和不一样规格型号种类的新式铝型材，这将大大的推动铝合金型材以及生产加工技术性的发展趋势，推动铝型材在汽车产业上的运用，能够预料，铝型材将一部分取代钢材变成汽车产业的基本原材料。

5.5 为了更好地加快在我国车辆工业级铝型材的发展趋势，达到汽车产业智能化的必须，应提升宏观经济政策，关键适用产品研发车辆用铝型材新铝合金、新型材料新品，提升生产工艺流程，平稳产品品质，减少产品成本。