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铝合金在汽车领域的应用状况及其发展前景【摘要】本文主要阐述了铝合金在现今生活中在汽车领域的运用，及其优势，同时也透露出铝合金在汽车领域中极其可观的发展前景。并提供数据来进一步说明。关键词：铝合金汽车领域应用前景1引言在近期和不久的将来，汽车工业将加快对钢制产品的替代工作，并渴望在如下方面取得进展：1、全铝车身，包括美国福特、通用、日本本田、德国奥迪的概念车车身已经大量采用铝合金，与钢结构相比，重量减轻40％以上；2、底盘结构件及支架和悬挂类零部件；3、储气罐，后保险杠；4、新材料的开发，为铝合金应用领域的扩展提供了可能。如德国开发成功的泡沫铝材AFS(aluminumfoamsandwich)具有高的刚度／重量和强度／重量之比，能够有效吸收冲击能，具有防震防噪音、易于回收等特点，在车门立柱，保险杠，门侧防撞杆、前防撞梁、军车上的防爆板、轿车发动机零部件等方面拥有极强的应用前景；5、铝镁合金、铝钛合金在汽车车轮、电器件、内饰件等方面的应用也正在逐步扩大。2铝合金的特点和应用和前景2.1铝合金的特点2.1.1质轻铝的比重为钢铁的三分之一,在运输工具及自动化设备上扮演极重要的角色。2.1.2强度利用各种合金这添加和轧延,锻压及不同等级这热处理制程,可生成之强度达HB25°-HB167°之各种铝合金产品。2.1.3耐蚀性铝在自然环境中,表面会自然形成薄层之氧化膜,可阻绝空气中氧避免进一步氧化,具有优良之耐腐蚀性.铝表面如再经各种不同层次之处理,其耐腐蚀性更佳,可适用于较为恶劣之环境。2.1.4成型性利用完全退火或局部退火可生成较为软质之铝合金,适用于各种成型加工及折弯,冲压,深冲等加工。除以上所述，铝合金还具有很多可观的特点。2.2铝合金在汽车领域的应用1车身汽车工业的精髓是汽车车身的制作。车身制作几乎占汽车制造公司投资总额的60%。据统计，汽车车身质量约占汽车总质量的30%左右，降低车身质量对整车轻量化非常关键，今后车身制造用铝合金材料增加将是汽车工业铝合金发展的重点。2车身板件车身板件可用防锈铝或硬铝生产，诸如车门、行李箱及车身面板、发动机罩、座位、车厢底板和翼子板等。车身板件尺寸大、形状复杂，主要通过深冲和鼓凸两种方法符合成型，并以鼓凸成型为主。铝合金车身板的结合采用焊接、粘结或两者兼用的方式。目前，车身板用铝合金主要为AL-Mg-Si系，AL-Cu-Mg系，AL-Mg系，AL-Mg-Zn-Cu等。3防冲挡及车门从安全性的观点来考虑，前后方向设置了防冲挡。侧面方向设有加固梁车门，为了轻量化，近年来增加了铝的用量。小轿车表面以树脂化为主流，辅助加强材料，采用铁质的刚性构件、纤维复合树脂和铝制件等形式，因为铝具有轻量化、再生性等特点，所以，全铝化的趋势越来越明显。3各类汽车上所运用到的铝合金3.1粉末冶金铝合金粉末冶金铝合金产品目前只在日本有少量应用，但欧洲的汽车公司已对此表现出浓厚兴趣.其使用部位主要有汽车空调电动机转子、发动机活塞、气缸衬套、进气门及气门座等.使用粉末冶金铝大铝合金在汽车上的使用范命参产品，可进少步艺围，从而进一步降低董童似连杆为例，目前汽车发动机连杆使用的材料中碳钢和合金钢，其强度在由〕一IOOOMP’之间，现已研制出的粉末冶金铝合金一般强度可达700一900MP，因此铝合金的比强度是中碳钢的3倍，其重量只有原重量的1/303.2铸造铝合金铸造铝合金具有优良的铸造性能，铸造方法也很多，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，选择最适宜合金和铸造方法，尤其是采用压铸法生产的铝合金零件，成品率高，能减少壁厚和后续加工量，表面质量好、尺寸精度高，很适于大批量生产。因此铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上。铸造铝合金主要用于制造离合器壳体、变速箱壳体、后桥壳、转向器壳体、摇臂盖、正时齿轮壳体等壳体类零件，发动机部件，以及保险杠、车轮、发动机框架、转向节液压泵体、制动钳、油缸及制动盘等非发动机结构件。且今后有进一步扩大应用的趋势。发动机部件用铝制造轻量化效果最为明显，一般可减重30%以上。日产公司在新型的Maxi-ma上使用了新型的VQ系列V6铸铝缸体发动机和铝气门挺杆，由于采用高压模铸工艺，可改善浇注，增加强度，使缸体明显减薄，与原V6缸体相比，减重达50%以上。3.3形变铝合金美国汽车工业中形变铝材(铝板材和挤压件等)占较大比例，达36.3%o。形变铝合金在汽车上主要用于制造保险杠、发动机罩、车门行李厢及车身板、车轮的轮辐、轮毅罩、车轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱制动系统、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。形变铝车轮的轮辆、轮辐在成形加工时会产生加工硬化，强度增加，故形变材与铸件相比强度、韧性都大为优越。3.4快速凝固铝合金为适应汽车铝合金高性能的要求，目前已开发出了快速凝固铝合金(PM合金)。这种合金与用熔铸法生产的铝合金(IM合金)比，具有金属组织晶粒细，合金元素能过饱和固溶，能减少宏观偏织晶粒细，合金元素能过饱和固溶，能减少宏观偏金来提高性能的优点。4铝合金如今在汽车上的运用情况在全世界要求节能环保的呼声日益高涨的大形势下，汽车工业正向轻量化、低能耗方向发展。铝及其合金作为汽车轻量化的首选材料，具有其他材料无法比拟的优良性能。从70年代开始，汽车（尤其是轿车）上用铝量不断增加。作为一种轻质材料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。4.1国外铝合金的使用状况表1铝合金在汽车上的应用历程时间国家及地区车型用途1986年（最早）印度汽车曲轴箱20世纪初欧美福特T型车铝制车身20世纪20-30年代欧洲法拉利360等赛车铝制车身20世纪30年代起欧美汽车车轮悬架和其他部件1941年-1954年欧美汽车每辆车平均用铝12磅1971年欧美汽车每辆车平均用铝77磅2001年欧美汽车每辆车平均用铝250磅2002年（预计）欧美汽车每辆车平均用铝268磅4.2国内铝合金的应用状况目前，国内汽车上用铝主要分布在发动机（如奇瑞自主知识产权的ACTECO系列发动机缸体/缸盖）、热交换器、轮毂、自动变速器壳体、转向管柱等部件上。而在车身上的应用尚处于起步阶段，但随着我国国民经济的迅猛发展，交通运输量发生了很大的变化。根据报导，2007年国内的轿车产量已经占到汽车总产量的53%，基本上实现了以轿车占主导地位的汽车工业产业结构调整。目前，世界上各大汽车公司都已经和中国建立了合作伙伴关系，其中包括世界上最大的美国通用汽车公司。我国研究6000系列的铝合金汽车板也才刚刚起步，其性能还不能够满足汽车板的要求。一汽集团曾经与美国福特公司联合设计的高级红旗轿车采用铝合金前仓盖，但是由于国内尚无铝合金汽车板的生产能力，最终还是用钢板替代。因此，开发高质量的铝合金汽车板已经迫在眉睫。如果汽车四门两盖的内外板都采用铝合金板材，整车铝合金板材就将达到40kg以上。目前，中国的轿车产量每年至少都有500万辆结论由于汽车市场具有源源不断的需求，汽车生产一直是最具活力的朝阳产业，汽车后市场的形成也成为最具潜力的新兴产业，电子、化工、计算机的新技术、新材料、新工艺都以最快的速度渗透汽车产业，汽车铝合金金属材料依赖于化学工业的技术，迅速融人汽车材料的发展，贯穿于汽车的生产制造、使用、保养、维修一直到报废回收的全过程，体现出促进汽车材料轻量化、智能化、过程化和环保化的发展趋势。致谢参考文献1王柏龄.全铝车身的研究及发展[J]。汽车工业研究，2000（6）：31-332袁序弟。铝合金在汽车工业的应用[R].全国第一届铝合金及其应用会议的报告，2001，93姚广春，刘宜汉，张晓明，孙挺.轿车泡沫铝材料的研究[C].全国汽车材料第十二届年会论文，2000，9.