铝材在汽车工业上的应用

(1）各品种铝合金型材在汽车上的应用

①铸造铝合金材料 汽车工业为获得大的生产批量、高的生产效率、低的制造成本，选用铸造工艺生产铝合金零件较多，汽车用铝约3/4为铸造铝合金。据统计，近20年来，全球铝铸件的总产量平均每年以约 3％的速度递增，而总产量中70kg增加到2005年的136kg，增长 94%。据预测，世界轿车铝铸件用量将从目前的每车平均汽车用铸造合金以Al-Si系合金为主，所用铝铸件多采用压力铸造、低压铸造和金属型重力铸造工艺生产，其中压铸件占70％以上。当今世界轿车和轻型车几乎都装有铝合金缸盖和进气歧管。20世纪80年代末，美国10％的轿车发动机缸盖采用铝铸件，至21世纪初，北美轿车市场上铝质发动机占有率几乎接近100%,铝合金何盖和进气歧管，一般采用金属型重力铸造和低压铸造，选用合金，如美国a319、a356.a360，中国zl104、zl106、zl107；发动机活塞为金属型重力铸造产品，采用共晶或过共晶铝﹣硅合金，如美国a13320、a63320、a02220a02420、a03280，中国 ZL108、ZL109 等。目前，轿车发动机缸体多用压铸工艺生产，镶铸缸套一般用共晶或亚共晶铝﹣硅合金，为取消缸套和提高耐磨性，选用了过共晶铝﹣硅合金，如美国a390，该合金耐磨和耐热性能好，但铸造性能较差，机加工性能不如亚共晶铝﹣硅合金和铸铁，目前各公司均在研制开发和应用低硅和中硅的铝合金。

传动系、底盘行走系和发动机的薄壁壳体件多用压铸工艺生产，为获得好的铸造工艺性能，一般选al-si合金，如美国a356、A360、A380、A384、A390，中国zl104、zl107、z202。铸造铝合金车轮采用低压铸造和挤压铸造工艺生产，选用Al-Si合金，如美国的A356、A514，中国的ZL101等。

②变形铝合金材料变形铝合金材料主要用在汽车的散热系统、车身、底盘等部位上。汽车水箱、汽车空调器的蒸发器和冷凝器等主要是用复合带箔材及管材；车身各部位（如发动机罩、行李箱盖、车身顶板、车身侧板、挡泥板、地板等）以及底盘等则是多用铝板材、挤压铝型材。如汽车发动机罩、车顶篷、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件、发动机散热器、机油散热器、中冷器、空调冷凝器和蒸发器、冲压车轮、座椅、保险杠、车厢底板及装饰件等日本1990年汽车用铝合金材料量达108万吨，是1980年的倍多（1980年用铝量53.3万吨），占当年铝合金材料总需求量（377万吨）的29%。近年来，由于汽车散热系统、车身铝合金化进程的加快，使汽车用变形铝合金材料也迅速增长。

美国汽车工业用变形铝合金占该国汽车用铝量的1/3左右。

(2）汽车用铝材的开发新方向

①车身车架全铝化及大型铝合金型材的开发应用车身是形成汽车的主构架部分，是由许多铝合金零部件构成的。近年来，随着挤压技术的发展和新合金的研制成功，用特种的挤压工具与模具，开发出了一系列大型整体的薄壁扁宽高精度复杂的空心与实心型材，并对直线形型材曲线化的挤压技术、弯曲加工技术和接合技术进行了系统研究。同时，技术专家与经济学家对无框架式车身材料的利用率及无框架式结构车身的刚性与生产效率的提高等进行了评估。结果表明，用整体型材无框架式结构车身替代板梁框架式结构车身是现代化汽车的发展趋势。

框架的大梁过去常用2A11和6A02铝合金。目前，广泛采用中强可焊Ai-Zn Mg系合金，如7N01、7003、1915、1935等合金。型材高度达220~280mm，底宽60~75mm，壁厚8~10mm，底厚18~28mm。

采用全闭合空心型材比实心的能减重45%~55%。由5A03和5A05合金直角型材作汽车大梁，它的端面要做闭合式焊接。轻型汽车的车身和载重汽车的驾驶室也有用3A21合金型材和Al-Mg系合金板(0.8~1.2mm厚）及6a02合金型材制作的，带篷汽车和客车的车体一般采用铆接，有时采用胶接进行组合和装配。

在冷藏汽车上应用铝合金是合适的。钢铁有低温脆性，木材和塑料有吸湿性，冷冻后容易变脆。铝材在低温下保持良好的性能及状态，干净又容易清洗，不吸收和散发气味。冷冻车的四壁为三层结构，两侧为铝合金板，中间为绝热材料。

运油、水和其他化学液体的罐车采用铝合金结构，除轻量化外，更主要的是铝不与所运送的液体发生化学反应。一般使用5a03和5a05合金板（3~6mm厚）.采用焊接方法制作。

自卸汽车的车身一般使用3~6mm厚的5a03和5a05合金板焊接而成，为增加车身的耐磨性，往往使用钢板作内衬。由于采用铝合金，同钢制的相比，汽车自重下降50%。车的侧板厚 9~10mm，底板厚 12~18mm。

此外，在坦克、装甲车、运兵战车及其他各种军用和民用特种车上，采用大型铝合金型材制作整体中空车厢外壳、端板、盖板、甲板、隔板的情况越来越普遍，主要的品种有6000、5000和7000系的中强可焊空心和实心扁宽壁板型材，宽度一般为150~500mm，高度15~50mm，厚度4~12mm。

②转动部分零部件全铝化转动部分包括车轮、悬架装置、制动器、转向机构等。铝车轮的使用使轻量化向前迈进了一大步。

汽车悬架零部件所使用的合金以6061-T6为主。这是因为2000系合金、7000系合金的抗应力腐蚀和强度虽然很高，但在盐碱地区由于腐蚀、发生点腐蚀的情况很多，在耐腐蚀性试验后确认2000系合金、7000系合金的疲劳强度都比6061合金低。因此，以6061铝合金为基础，在其中添加微量的Cu和适量的Mg、Si开发具压铸材料也是今后的发展方向。有优良的耐蚀性，而且有较高的疲劳强度，同时成本较低的新型铝合金挤压型材和压铸材料也是今后的发展方向。

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