汽車板用鋁合金板材.doc

汽車板用鋁合金板材 由于燃油消耗和廢氣污染在日益加劇，必須努力使汽車輕量化?？蔁崽幚韽?qiáng)化的6000系列合金可用于汽車車身板。在歐洲，常用含Cu低的AA6016合金，在北美，制造商更注重強(qiáng)度，用含Cu量高的AA6111合金（Si1.15,Mg0.75,Cu0.70,Mn0.27,Fe0.26,Zn0.16,Cr0.11,Ti0.15）。雖然強(qiáng)度低、成形性差，但已在Ford Crow Victoria,Crand Marques和Taurus/Sable等車型上應(yīng)用。它在沖壓成型時(shí)強(qiáng)度并不高，但在涂裝烘烤時(shí)（低于180C，小于30分鐘，不能充分強(qiáng)化，必須開發(fā)時(shí)效強(qiáng)度快的合金，本文研究Mg和Mn成分對時(shí)效速度的影響）獲得時(shí)效強(qiáng)化。99.9%高純鋁、電解銅、工業(yè)純鎂、工業(yè)純鋅、Al-9.5%Si、Al-9%Mn、Al-4%Cr、Al-3%Ti中間合金。540C/16h均勻化退火，430加熱溫度軋制，4.5mm厚板材時(shí)410C/1h中間退火，再軋到1.2mm厚薄板。540C/0.5h水淬（也有說550C保溫1小時(shí)），室溫停留0.5h，170C/0.5h時(shí)效，Mg和Mn含量增加，時(shí)效強(qiáng)度增大，但延伸率下降。增加Mg對淬火時(shí)效的晶粒度和形狀影響不大，而增加Mn，晶粒明顯細(xì)化并阻礙再結(jié)晶。2009年汽車產(chǎn)銷量已達(dá)1300輛，汽車保有量7000萬輛。乘用車重量每減少10%，可節(jié)油6%-8%，減排4%。鋁的密度是鋼的1/3，鋁代鋼可減重30%-40%。2006年歐、美、日等國的轎車用鋁量已達(dá)127kg/輛，歐洲鋁協(xié)（EAA）預(yù)測，在2015年前，歐洲轎車用鋁量將增至300 kg/輛，采用鋁材減少的耗能是原鋁生產(chǎn)耗能的6-12倍。1、良好的成形性：為提高鋁材的成形性，希望鋁材有較低的屈強(qiáng)比、較高的加工硬化速率和均勻延伸率；2、有一定的抗時(shí)效穩(wěn)定性（鋁合金板材在室溫下存放時(shí)不發(fā)生時(shí)效的特性，因?yàn)闀r(shí)效會使合金在拉伸變形時(shí)出現(xiàn)屈服點(diǎn)伸長，即呂德絲（luders）帶，從而在沖壓時(shí)造成表面變形不均和起皺，影響沖壓件的外觀，要求6個(gè)月不發(fā)生時(shí)效），有良好的烘烤硬化性（汽車沖壓件在沖壓后經(jīng)油漆烘烤處理后也會產(chǎn)生時(shí)效，從而使其屈服強(qiáng)度上升的特性）；3、高的烘烤硬化特性會賦予零件高的抗凹痕性，目前大部分汽車企業(yè)的油漆烘烤工藝是針對鋼板設(shè)計(jì)的，而鋁合金的烘烤硬化性和鋼的明顯不同，因此希望鋁合金板的烘烤硬化特性最好和鋼板的油漆工藝兼容；4、高的抗凹痕性（板材和構(gòu)件抵抗外力作用而不發(fā)生凹陷或永久變形的能力），材料的抗凹痕性與其流變應(yīng)力有關(guān)，也與材料厚度有關(guān)，作為零部件的抗凹痕性還與零件的剛度和結(jié)構(gòu)有關(guān)；5、良好的翻邊延性（汽車外覆蓋件在沖壓翻邊時(shí)，板材抵抗開裂的特性），它與板材總伸長率有關(guān)，也與材料的內(nèi)部組織有關(guān)；6、較好的表面光鮮性，鋁合金板材和鋼板不同，其晶粒度遠(yuǎn)大于鋼的，如果晶粒度不均勻則會導(dǎo)致沖壓件的表面沿軋制方向出現(xiàn)象繩索圈（Roping）樣的變形不均勻，這種表面缺陷又叫羅平線（Roping line）,導(dǎo)致油漆后表面光鮮不一致，這種缺陷也與變形各向異性有關(guān)，另一種表面缺陷是在表面形成桔皮狀的起皺和不平，這與組織均勻性有關(guān)；7、表面處理和涂裝性能：鋼鐵材料在油漆之前，其表面要進(jìn)行酸洗磷化處理，以改善沖壓件表面與油漆的結(jié)合力，提高其耐蝕性，而鋁合金表面有一層結(jié)合緊密的氧化膜，油漆前的表面處理方法就與鋼鐵材料不同，要采用鉻化處理，考慮到六價(jià)鉻對人體的毒性，近年來采用了無鉻或低鉻處理技術(shù)，其中典型的方法是Arodine方法，并已有成熟的生產(chǎn)線，另一種方法是在含氟離子的特殊磷化液中進(jìn)行表面處理。以上7種性能相互關(guān)聯(lián)又相互矛盾，必須合理匹配。滿足汽車沖壓件的性能要求是鋁合金板材研發(fā)的主要目標(biāo)。主要是兩類合金：5000、6000系列。5000、6000系列典型鋁合金汽車板材的主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）合金牌號合金元素SiFeCuMnMg60161.0-1.50.505-0.6060220.8-1.50.05-0.200.01-0.100.02-0.100.45-0.7061110.7-1.10.400.50-0.900.15-0.450.50-1.050220.250.400.20-0.500.103.50-4.950230.250.400.20-0.500.105.0-6.251820.200.350.100.20-0.504.5-5.06022比6016、6111有更好的成形性和耐蝕性，已用于Plymouth prowler等車身板。采用AlSi20、AlMn10、AlCr5、AlCu50中間合金做的實(shí)驗(yàn)。有MgSi（相）、初生Si、AlFeSi、Al(ZnMg)Si相。鋁合金汽車板性能及其應(yīng)用的研究進(jìn)展、鋁合金汽車板性能及其應(yīng)用馬鳴圖等維普網(wǎng)（,用戶名中填寫“”）和知網(wǎng)已充值(，用戶名中填寫“jiangyuanjun”)5000、6000系列典型鋁合金汽車板材的主要性能合金牌號狀態(tài)E/MPa泊松比密度，kg/m屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長率備注6111TPd690000.32.8910146.0290.025.0縱向6022TPd690000.32.8610122.0238.030.0縱向5182O690000.32.8410123.0276.025.6縱向5023O690000.32.8510124.0280.032.0縱向輕質(zhì)材料鋁合金在汽車上的應(yīng)用及前景鄧聞輝（江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江西 南昌 330012）摘 要：現(xiàn)代汽車材料除了滿足強(qiáng)度和使用壽命要求以外，還應(yīng)滿足性能、外觀、安全、價(jià)格、環(huán)保、節(jié)能等方面的需求。節(jié)省資源和減少對環(huán)境的污染是其迫切需要解決的兩大問題。要使汽車更省油，一個(gè)主要的措施就是減輕汽車自身的質(zhì)量，廣泛和更多地使用輕質(zhì)材料。鋁合金具有密度小（2.7g/ ）、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可再回收等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟，是汽車工業(yè)的理想金屬材料，本文介紹了鋁合金輕金屬材料在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：鋁合金 汽車輕量化 金屬材料現(xiàn)代汽車正朝著輕量化、高速、安全舒適、低成本、低排放與節(jié)能的發(fā)展方向。鋁具有密度小、質(zhì)量輕、成形加工性好、可以重復(fù)回收利用、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，加上可以延長汽車的壽命，這對汽車的輕量化。提高汽車行駛性能和安全舒適性能、降低燃油的消耗、減少排放和減輕對環(huán)境的污染有顯著的作用。此外，鋁合金零件可以平衡前、后軸的質(zhì)量。逐漸受到人們的重視。因此，鋁合金被公認(rèn)為是未來汽車的理想材料之一。具預(yù)測，轎車曲軸在今后10-15年內(nèi)，將主要使用鋁合金制造。以下論述鋁合金的特點(diǎn)，在現(xiàn)代汽車和汽車零件上的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。1.鋁合金得到廣泛應(yīng)用的原因是由其特點(diǎn)所決定的1.1、鋁的特點(diǎn)（1） 密度小，僅為2.7g/cm為鋼的1/3。奧迪公司采用的鋁材料制造的A8型汽車車架，比鋼的質(zhì)量降低了35%。導(dǎo)電，導(dǎo)熱性能好。（2） 鋁由于表面易氧化形成致密而穩(wěn)定的AL2O3的氧化膜，所以耐腐蝕性好。（3） 鋁有較好的鑄造性，由于鋁的熔化溫度低，流動(dòng)性好，易與制造各種復(fù)雜形狀的零 件。 1.2、鋁合金的特點(diǎn)（1） 向鋁中加入某種或某種元素后即構(gòu)成鋁合金。鋁合金對于純鋁可以提高強(qiáng)度、硬度、除固熔強(qiáng)化外，有些鋁合金還可以熱處理強(qiáng)化，使有些鋁合金的抗拉強(qiáng)度可超過600Mpa,與低碳鋼相當(dāng)（強(qiáng)度與密度之比）則勝過某些合金鋼。（2） 按 鋁 合金的成分、加工特點(diǎn)和性能，鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類，其中形變鋁合金又分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、鍛鋁四類。2鋁合金在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用2.1、鋁在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用表1 鋁合金在汽車上的應(yīng)用歷程時(shí)間國家及地區(qū)車型用途1986年（最早）印度汽車曲軸箱20世紀(jì)初歐美福特T型車鋁制車身20世紀(jì)20-30年代歐洲法拉利360等賽車鋁制車身20世紀(jì)30年代起歐美汽車車輪懸架和其他部件1941年-1954年歐美汽車每輛車平均用鋁12磅1971年歐美汽車每輛車平均用鋁77磅2001年歐美汽車每輛車平均用鋁250磅2002年（預(yù)計(jì)）歐美汽車每輛車平均用鋁268磅鋁具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕優(yōu)良性能、適合多種成型方法、較易再生利用等優(yōu)點(diǎn).是汽車工業(yè)應(yīng)用較多的金屬材料.特別是能源、環(huán)境、安全等方面的原因使對汽車輕量化的要求越來越迫切.使用輕量化材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑，而鋁是應(yīng)用得比較成熟的輕量化材料，近20年來，鋁在汽車上的用量和在汽車材料構(gòu)成比中所占份額都有明顯的增加.由鋁合金制造的零件已經(jīng)遍及汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身等各個(gè)部分，甚至在國外已有全鋁汽車面世鋁是輕量化首選材料，在高張力鋼板、鋁、塑料與一種稱為R +i B的輕量化材料中，鋁起了特別重要的作用.用于汽車上的鋁合金大體上可分為鑄造鋁合金、變形鋁合金和鋁基復(fù)合材料.鑄造鋁合金在汽車上主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)器、行走系及各種附件.在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家，汽車用鋁鑄件占到各類鋁鑄件產(chǎn)量的大半.例如日本，鋁鑄件的76%.壓鑄件的77%為汽車鑄件.在美國和歐洲，保險(xiǎn)杠、油箱也將鋼板改用為鋁合金，保險(xiǎn)杠用的新鋁合金也多次被開發(fā)，因此.未來汽車的材料構(gòu)成比例中，歐美地區(qū)的鋁將成為主要材料，如在德國的試驗(yàn)車中，鋁合金使用率已達(dá)到全體材料的30%. 鋁的導(dǎo)熱性好，是制作制冷設(shè)備、散熱器、熱交換器的好材料.活塞使用鋁是輕量化效果最好的例子.以可用鋁鑄造或壓鑄成型的活塞、氣缸蓋、氣缸體等零件. 與鑄鐵比，鋁的導(dǎo)熱性能約高三倍，因而最適于必須要散熱的熱交換器零件上.這也是鋁括塞所要求的特征由于鋁的熔化溫度低、流動(dòng)性好，故易制造復(fù)雜形狀的零件. 根據(jù)表面處理及使用條件，可直接作為軸承面使用，也可用于氣缸體. 電器和無線電工業(yè)根據(jù)鋁的導(dǎo)電性好這一特 性，廣泛地用銀制造電線雄il、電容器、整流器、器配件、無線電器材等.此外，鋁線比較容易冷卻能相對地支持更大的電流，更具有經(jīng)濟(jì)性機(jī)械制造業(yè)廣泛用鋁和鋁合金制造車輪、輪、離心機(jī)、通風(fēng)機(jī)、起重機(jī)及泵的零部件，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸等.這是因?yàn)殇X及其合金不但密度輕而且能達(dá)到要求的強(qiáng)度，從而能降低在運(yùn)轉(zhuǎn)中的量消耗或者在使用相同能量的條件下大大地提運(yùn)轉(zhuǎn)速度，同時(shí)也有可能延長機(jī)件的使用壽命. 個(gè)機(jī)器和機(jī)械的質(zhì)量和尺寸減小后I fig使其適于產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和操作.鋁和鋁合金已成為制造機(jī)、汽車、船舶、拖拉機(jī)、機(jī)動(dòng)車輛等不可缺少的料.在日本，鋁鑄件、壓鑄件占汽車全部鋁用量90%以上，而在美國，軋制鋁的用量比例很大，約40%以上，此外還有鍛造鋁及其合金.鋁用量的加主要是氣缸體、散熱器、車輪、保險(xiǎn)杠、車身外等零件鋁化傾向增強(qiáng)所致.2.2、鋁基復(fù)合材料在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用金屬基復(fù)合材料(MM口是加世紀(jì)由年代誕出鋁基復(fù)合材料活塞其性能和壽命超過了傳統(tǒng)的鑄鐵環(huán)槽鑲塊.后對增強(qiáng)材料作了改進(jìn)，使成本降低、性能進(jìn)一步改善.復(fù)合材料活塞已大批量生產(chǎn)和使用. “生的一種材料，它是在連續(xù)的金屬基體上分布著其他種金屬或陶瓷等增強(qiáng)體的一種物質(zhì).這種材料，綜合了基體金屬和增強(qiáng)體的性能，因而具有單一材料難以達(dá)到的優(yōu)良性能.鋁基復(fù)合材料質(zhì)量輕，比強(qiáng)度和比模量高、抗熱疲勞性能好、耐磨性好，是金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最為戶泛的一種.用于鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體有連續(xù)纖維、短纖維、晶須、顆粒等多種. 針對不同的增強(qiáng)材料和木同的應(yīng)用場合，開發(fā)了多種制備鋁基復(fù)合材料的方法.日本本田汽車公司開發(fā)成功了不銹鋼絲增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料連桿，這種材料的比強(qiáng)度和比模量是基體鋁合金的兩倍，而這種連桿比鋼制連桿減輕質(zhì)量30%，對1.2L的汽油機(jī)來說，改善了燃油經(jīng)濟(jì)性5%.同時(shí)還成功地把鋁基復(fù)合材料應(yīng)用到了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)槽.先把增強(qiáng)體硅酸鋁纖維和氧化鋁纖維做成環(huán)狀物置于鑄模內(nèi)，然后澆注鋁合金并用擠壓鑄造的方法制造2.3、粉末冶金鋁合金粉末冶金鋁合金產(chǎn)品目前只在日本有少量應(yīng)用，但歐洲的汽車公司已對此表現(xiàn)出濃厚興趣.其使用部位主要有汽車空調(diào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸襯套、進(jìn)氣門及氣門座等.使用粉末冶金鋁大鋁合金在汽車上的使用范命參產(chǎn)品，可進(jìn)少步藝圍，從而進(jìn)一步降低董童似連桿為例，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿使用的材料中碳鋼和合金鋼，其強(qiáng)度在由一IOOOMP之間，現(xiàn)已研制出的粉末冶金鋁合金一般強(qiáng)度可達(dá)700一900MP，因此鋁合金的比強(qiáng)度是中碳鋼的3倍，其重量只有原重量的1/302.4、 鑄造鋁合金鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能，鑄造方法也很多，可根據(jù)使用目的、零件形狀、尺寸精度、數(shù)量、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械性能等各方面的要求和經(jīng)濟(jì)效益，選擇最適宜合金和鑄造方法，尤其是采用壓鑄法生產(chǎn)的鋁合金零件，成品率高，能減少壁厚和后續(xù)加工量，表面質(zhì)量好、尺寸精度高，很適于大批量生產(chǎn)。因此鑄造鋁合金在汽車上的使用量最多，占80%以上。鑄造鋁合金主要用于制造離合器殼體、變速箱殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、搖臂蓋、正時(shí)齒輪殼體等殼體類零件，發(fā)動(dòng)機(jī)部件，以及保險(xiǎn)杠、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、轉(zhuǎn)向節(jié)液壓泵體、制動(dòng)鉗、油缸及制動(dòng)盤等非發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件。且今后有進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢。發(fā)動(dòng)機(jī)部件用鋁制造輕量化效果最為明顯，一般可減重30%以上。日產(chǎn)公司在新型的Maxi- ma上使用了新型的VQ系列V6鑄鋁缸體發(fā)動(dòng)機(jī)和鋁氣門挺桿，由于采用高壓模鑄工藝，可改善澆注，增加強(qiáng)度，使缸體明顯減薄，與原V6缸體相比，減重達(dá)50%以上。2.5、 形變鋁合金美國汽車工業(yè)中形變鋁材(鋁板材和擠壓件等)占較大比例，達(dá)36.3%o。形變鋁合金在汽車上主要用于制造保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車門行李廂及車身板、車輪的輪輻、輪毅罩、車輪外飾罩、制動(dòng)器總成的保護(hù)罩、消聲罩、防抱制動(dòng)系統(tǒng)、熱交換器、車身構(gòu)架、座位、車箱底板等結(jié)構(gòu)件以及儀表板等裝飾件。形變鋁車輪的輪輛、輪輻在成形加工時(shí)會產(chǎn)生加工硬化，強(qiáng)度增加，故形變材與鑄件相比強(qiáng)度、韌性都大為優(yōu)越。2.6、 鍛造鋁合金鍛造件由于價(jià)格昂貴，只在歐美轎車上有少量使用，且多用于形狀復(fù)雜、厚薄不均勻的托架、貨車的車輪和前軸等重要零件，其用量僅占所有汽車鋁材總量的1.3%左右。但由于鍛造鋁合金具有比強(qiáng)度(強(qiáng)度/重量)高，可與合金鋼相媲美，熱鍛時(shí)不氧化、表面光潔、機(jī)械加工余量小、無加工缺陷等優(yōu)點(diǎn)，在汽車上的應(yīng)用正在逐漸擴(kuò)大。實(shí)驗(yàn)證明，鍛鋁合金產(chǎn)品在受到碰撞后所吸收的能量要比鑄鋁高出50%左右，因此它們在安全部位的使用前景十分廣闊。據(jù)歐洲生產(chǎn)企業(yè)估計(jì)，在未來的10-15年里該技術(shù)產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將有明顯的擴(kuò)大。鋁鍛件一般選用高強(qiáng)度熱處理合金，如: 6061,6051，有相當(dāng)于碳鋼的強(qiáng)度，一般用于大型載貨汽車、轎車的輪輛或各種托架;2014兼有良好 的鍛造性較高的機(jī)械性能和優(yōu)良的耐蝕性，一般用于賽車的車桿和載貨車的輪毅;7075是強(qiáng)度最高的鋁合金，但鍛造性稍差，有應(yīng)力腐蝕開裂傾向，若在設(shè)計(jì)時(shí)就預(yù)先考慮鍛造性，并采取特殊調(diào)質(zhì)處理消除應(yīng)力腐蝕開裂，它將是最理想的汽車輕量化材料，可用于重型載貨車的主軸等大型零件上。2.7、快速凝固鋁合金為適應(yīng)汽車鋁合金高性能的要求，目前已開發(fā)出了快速凝固鋁合金(PM合金)。這種合金與用熔鑄法生產(chǎn)的鋁合金(IM合金)比，具有金屬組織晶粒細(xì)，合金元素能過飽和固溶，能減少宏觀偏織晶粒細(xì)，合金元素能過飽和固溶，能減少宏觀偏金來提高性能的優(yōu)點(diǎn)。2.8、超塑鋁合金超塑鋁合金在一定加工條件下，可產(chǎn)生異常大的延伸變形，如Al-78Zn在250時(shí)延伸率可達(dá)1500 0 o ; 2004 ( T6)在 4701C時(shí)延伸率可達(dá)1600%。利用這一超塑性，形狀復(fù)雜的零件可一次沖壓成型。2.9、纖維增強(qiáng)型鋁合金纖維增強(qiáng)型鋁合金具有較高強(qiáng)度、彈性模量、纖維增強(qiáng)型鋁合金具有較高強(qiáng)度、彈性模量、耐熱性和耐磨性等，各種纖維增強(qiáng)型鋁合金的高溫抗拉強(qiáng)度與傳統(tǒng)材料(未復(fù)合)相比，其提高幅度從低到高，范圍很寬。更為重要的是其強(qiáng)度、剛度從低到高，范圍很寬。更為重要的是其強(qiáng)度、剛此材料已成功用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、連桿和氣缸套此材料已成功用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、連桿和氣缸套增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，用于取代鑄鐵缸套，不僅達(dá)到減重目的，而且能夠減小氣缸變形，提高氣缸和活塞的耐磨性，這種缸體在汽油機(jī)缸體上已大量使用。溫抗拉強(qiáng)度與傳統(tǒng)材料(未復(fù)合)相比，其提高幅度從低到高，范圍很寬。更為重要的是其強(qiáng)度、剛性和熱漲系數(shù)等可以隨意變化，而且能夠預(yù)測。此材料已成功用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、連桿和氣缸套等重要零件。如日本本田公司開發(fā)的連續(xù)鋁纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，用于取代鑄鐵缸套，不僅達(dá)到減重目的，而且能夠減小氣缸變形，提高氣缸和活塞的耐磨性，這種缸體在汽油機(jī)缸體上已大量使用。2.10、 泡沫鋁材泡沫鋁材是一種新型的功能材料與結(jié)構(gòu)材料，早在40年代后期，人們就對泡沫金屬材料有所研究，但由于發(fā)泡工藝與泡的尺寸很難控制，一直未得到發(fā)展，直至80年代中期以后才取得長足進(jìn)展。目前，日本在研究、生產(chǎn)與應(yīng)用泡沫鋁材及其他金屬泡沫方面已居于世界領(lǐng)先地位。泡沫鋁材具有一系列的優(yōu)良性能:密度小，常用材料的密度為180-480kg/m3，約為鋁密度的1八0,欽密度度為180-480kg/m3，約為鋁密度的1八0,欽密度的吸收沖擊能的能力;耐高溫，防火性能強(qiáng)，是一種不可燃的材料，同時(shí)，在受熱狀態(tài)下不會釋放有毒的氣體;抗腐蝕，耐熱性強(qiáng);消聲性能好，熱導(dǎo)率低，電磁屏蔽性高，電阻大，有過濾能力與手細(xì)管材被認(rèn)為是一種大有前途的未來汽車與其他交通運(yùn)輸工具的良好材料泡沫鋁材在汽車制造中的應(yīng)用多為三明治式的三夾板，即:其芯層為泡沫鋁或泡沫鋁合金，上下層為鋁板或其他金屬薄板。德國卡曼汽車公司用三明冶式復(fù)合泡沫鋁材制造的吉雅輕便轎車(Ghiaroadster)的頂蓋板的剛度，是原來鋼構(gòu)件的7倍左右，而其質(zhì)量卻比鋼件輕25腸。此外，還有更高的吸收沖擊能與聲能的效果。用三明冶式泡3、 鋁在汽車零件上的應(yīng)用實(shí)例3.1、鋁汽缸體、汽缸蓋在現(xiàn)代車用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)或空冷發(fā)動(dòng)機(jī)上可見，鋁氣缸體有全鋁型和缸孔中堆人鑄鐵缸套型為降低成本和更進(jìn)一步輕量化，提倡來用全鋁型，對此并發(fā)耐活塞環(huán)滑動(dòng)，耐磨性優(yōu)良的鋁合金是十分必要的.美國GM公司采用全鋁缸套，法國車的鋁氣缸蓋已達(dá)100%，鋁氣紅體己達(dá)45%.美國福特公司NGT貨車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、Zeta4缸機(jī)、ModularV6/ V8機(jī)、克萊斯勒公司新V6發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋都使用鋁合金材料.克萊斯勒公司Jeep(吉普)5缸機(jī)3.8LV6和道奇貨車發(fā)動(dòng)機(jī)改用鋁合金缸蓋，日本的日產(chǎn)汽車公司(Nissan)在Maxima麥克西馬)車上使用了新型的VQ系列V6發(fā)動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是在制造這種發(fā)動(dòng)機(jī)的鑄鋁缸體時(shí)，使用了高壓模式工藝(HPDC).這種工藝可改善澆注、增加強(qiáng)度，尤其適于薄壁氣缸，該缸體比原來的缸體輕50%以上. 此外，在動(dòng)力系統(tǒng)中使用鋁材的零部件還在擴(kuò)大在日本和歐洲的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用鑄鋁油底殼，可改善剛性結(jié)梅、降低NVH.日產(chǎn)公司一VQ和豐田公司的Lexus(凌志)IMZ-FEV6發(fā)動(dòng)機(jī)均使用了鑄鋁油底殼.通用公司也在5. 7LCorvetteV8發(fā)動(dòng)機(jī)上使用這種油底殼.此外，日產(chǎn)公司VQ氣缸還采用了鋁氣門挺桿.由于鋁的再生效果顯著，本由公司在美國的制造廠還將回收鋁用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件的制造上.3.2 、鋁散熱器汽車的冷氣設(shè)備(冷凝器、蒸發(fā)器)、機(jī)油冷卻器、散熱器、暖風(fēng)設(shè)備等熱交換器中的冷凝器、蒸發(fā)器、空冷式機(jī)油冷卻器幾乎100%的用鋁制造.鋁散熱器的難點(diǎn)是耐久性利散熱能力.耐久性主要是因腐蝕而漏水的問題.其原因是冷卻液引起的內(nèi)部腐蝕和鹽類引起的外部腐蝕.向冷卻水中添加防銹荊可防止內(nèi)部腐蝕;對于鹽類引起的外部腐蝕可采用表面處理和耐蝕合金來防止.3.3、 鋁合金車輪車輪是重要的保安件，對其安全性要求很高轎車采用各種式樣的鋁合金車輪已相當(dāng)普遍.車輪輪輛用鋁合金，要求較高的強(qiáng)度(疲勞強(qiáng)度、閃光焊焊接性、滾軋成型性等);鑄造用鋁合金則要求有良好的鑄造性和足夠的強(qiáng)度.鋁車輪的特點(diǎn):質(zhì)量輕由于散熱性好，防止了輪胎的過熱;尺寸精度高，減少了縱向和橫向的振動(dòng). 車輪是剛性部件，在中心支撐輪胎，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度與剛度.車輪與汽車的多種性能密切相關(guān)，整車的安全性和可靠性很大程度上取決于所用車輪及所裝輪胎的性能和使用壽命.因此要求車輪具有足夠的負(fù)載能力和速度能力;良好的附著性和緩沖特性;耐磨耐老化和良好的氣密性;良好的均勻性和質(zhì)量平衡;較小的滾動(dòng)阻力和行駛噪聲:精美的外觀和裝飾性，質(zhì)量小.價(jià)格低，拆裝方便，互換性好.鋁合金車輪與鋼制車輪相比，能更好地滿足以上要求. 車輪與輪胎配合使用，因而其具有高度標(biāo)準(zhǔn) 化、系列化、通用化的特點(diǎn).就車輪的分類而言，按結(jié)構(gòu)可分為1件式、2件式和多件式;按材質(zhì)可分為輕合金車輪、鋼制車輪和非金屬車輪;按制造方式可分為鑄造車輪、滾型車輪和型鋼車輪;按輪輻狀態(tài)可分為深槽輪惘車輪、半深槽輪輛車輪、150深槽輪輛車輪等;按輪輻結(jié)構(gòu)形式可分為輻板式、輻條式等.從1964年美國開始使用鋁合金車輪以來鋁合金車輪以其質(zhì)量輕、平衡度好、造型美觀(形式變化多樣)、較好的強(qiáng)度、節(jié)約燃料等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代鋼制車輪.我國從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)推廣使用并出口鋁車輪.3.4 、鋁保險(xiǎn)杠保險(xiǎn)杠作為吸收沖撞能量的緩沖體己普遍安裝在轎車上.但由此卻增加了車的質(zhì)量.為此，鋁保險(xiǎn)杠、塑料保險(xiǎn)杠同時(shí)出現(xiàn)以達(dá)輕量化的目的.目前，塑料保險(xiǎn)杠是主流，鋁只作為增強(qiáng)材料而使用3.5、 鋁車身外板軋制鋁用于車身外板使汽車的鋁化進(jìn)人新的階段.美國已在車身外板的許多零件上采用鋁制造.但車身外板與其他部位的條件有很大差異，除造.但車身外板與其他部位的條件有很大差異，除要求力學(xué)強(qiáng)度和功能外，表觀質(zhì)量及手感也是要求很高的.從這一角度出發(fā)，涂裝和表面質(zhì)量間題就顯得很突出.因此日本用得很少，除成本原因外，還有幾方面的顧慮:伸長率不如鋼好，彈性系數(shù)只有鋼板的 1/3，回彈大.因此，沖壓成型性比鋼板低，焊接性不如鋼好.與鋼板比，電導(dǎo)率高、熔點(diǎn)低、極易生成氧化膜，特別是與鋼的焊接更難.由于鋁的涂裝性與鋼板不同，鋁板與鋼板之間易出現(xiàn)涂裝不勻現(xiàn)象.此外由于柔軟，易生成細(xì)小的傷痕，不但有拉伸滑移線、折皺、裂紋等加工缺陷，使用時(shí)的凹陷(由撞擊引起的凹痕)也不可避免.3.6、 底盤零件就減輕汽車質(zhì)量而言，沒有比底盤系統(tǒng)更具潛力、更容易做到的了.在懸掛系統(tǒng)中目前取代鋼鐵材料的首選材料是鋁.通用公司在凱迪萊克和克爾維特車的懸掛系統(tǒng)使用了鋁合金部件，還加大子懸掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)向節(jié)的制造中以鋁替代鑄鐵的規(guī)模.福特公司使用了鋁合金的制動(dòng)盤.該制動(dòng)盤質(zhì)量僅為2.幻峪，為原鑄恢盤的1/3,盡管費(fèi)用較高，壽命卻是鑄鐵盤的3:倍，克萊斯勒公司的FIeodUte車底盤由于使用了大量的鋁合金部件，質(zhì)量減輕了許多，如轉(zhuǎn)向機(jī)萬向節(jié)質(zhì)量降低3kg，下控制臂降低2. 6kg，轉(zhuǎn)向機(jī)殼降低1.36喃，轉(zhuǎn)向軸降低1.9掩，后制動(dòng)鼓降低3.6噸，前制動(dòng)踏板架降低0.8峪.4、用鋁合金材料實(shí)現(xiàn)汽車輕量化是未來汽車發(fā)展的趨勢節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)是汽車技術(shù)發(fā)展的趨勢，尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系到人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題。因此，降低燃油消耗、減少向大氣排出CO2和有害氣體及顆粒已成為汽車界主要的研究課題。減少汽車自身質(zhì)量（汽車輕量化）是汽車降低燃油消耗及減少排放的最有效措施之一。汽車輕量化的途徑有兩種：一是優(yōu)化汽車框架結(jié)構(gòu)；另一個(gè)是在車身制造上采用輕質(zhì)材料。而目前常用的輕質(zhì)材料為鋁合金。鋁是應(yīng)用較早且技術(shù)日趨成熟的輕量化材料，它在汽車上的用量呈持續(xù)增長的趨勢。根據(jù)世界鋁協(xié)統(tǒng)計(jì)，在1991-1999年間，鋁在汽車上的應(yīng)用翻了一番。2002年在北美平均每一輛車的用鋁量已打124kg.。汽車上的零件以鋁為主，如缸體、缸蓋、變速器殼體、汽缸蓋罩等，它們大約占去了汽車用鋁的80%。在輕量化的推動(dòng)下，鋁合金材料起應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，在近年來出現(xiàn)的全鋁車身以鋁密集型汽車（如福特P2000）中，鋁的比例更高達(dá)37%鋁的應(yīng)用正朝著車身零件及結(jié)構(gòu)件的方向發(fā)展，如應(yīng)用日益廣泛的鋁合金車廂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、提升式后車門、前端翼子板、發(fā)動(dòng)機(jī)支架及全鋁車身骨架等。未來鋁在汽車中的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，并將呈現(xiàn)鑄件、型材、板材并舉的局面。在不久的將來，鋁將會成為僅次與鋼的第二大汽車材料。從鋁的發(fā)展勢頭來看，這中種說話很有道理。目前，世界交通運(yùn)輸業(yè)用鋁為鋁產(chǎn)量的26%，而我國僅為5.7%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對交通工具的需求越來越多，因此，鋁合金材料在我國交通運(yùn)輸業(yè)上的發(fā)展空間還很大。 現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞幾乎都用鑄鋁合金，這是因?yàn)榛钊鳛橹饕耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)件要靠減重來減小慣性，減輕曲軸配重，提高效率，并需要材料有良好的導(dǎo)熱性，較小的熱膨脹系數(shù)，以及在350左右有較好的力學(xué)性能，而鑄鋁合金能符合這些要求。同時(shí)由于活塞、連桿采用了鑄鋁合金件，減輕了質(zhì)量，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，降低了噪聲，使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗下降，這也符合汽車的發(fā)展趨勢。 汽車車身約占汽車曾質(zhì)量的賀30%，對汽車本身來說，約70%的油耗是用在車身質(zhì)量上的，所以汽車車身鋁化對提高整車燃料經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。奧迪汽車公司最早于1980年在Audi80和Audi100上采用了鋁合金車門，然后不斷擴(kuò)大應(yīng)用。1994年奧迪公司斥資800萬歐元建立的鋁材中心（1994年2002年），兩年前被更名為“奧迪鋁材及輕重化設(shè)汁中心”。 1994年開發(fā)第一代Audi A8全鋁空間框架結(jié)構(gòu)（ASF），ASF車身超過了現(xiàn)代轎車鋼板車身的強(qiáng)度和安全水平。但汽車自身質(zhì)量減輕了大約40%。隨后于1999年誕生的Audi A2，成為首批采用該技術(shù)的批量生產(chǎn)轎車。2002年，奧迪鋁材及輕量化設(shè)計(jì)中心又實(shí)現(xiàn)了第二代Audi A8的誕生。 在此期間，美國鋁業(yè)公司開發(fā)了全新的汽車生產(chǎn)技術(shù)。如今，鋁制車身制造的自動(dòng)化操作程度已達(dá)80%，趕上了傳統(tǒng)鋼制車身生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。奧迪公司與美國鋁業(yè)公司一直保持著良好的合作關(guān)系，雙方合作的目標(biāo)是共同開發(fā)一款全新的可以批量生產(chǎn)的全鋁車身汽車。 美國鋁業(yè)公司為全球汽車制造商提供品種繁多、性能優(yōu)異的汽車部件和總成，包括車身覆蓋件的鋁板、壓鑄輪轂、配電系統(tǒng)、底盤和懸架部件，以及保險(xiǎn)桿、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、傳動(dòng)軸、車頂系統(tǒng)等總成；包括Audi A8的第二代ASF框架結(jié)構(gòu)、寶馬5和7系列的鋁制懸架、日產(chǎn)Altima的發(fā)動(dòng)機(jī)罩和輪轂、法拉利612 Scaglietti的全鋁車體結(jié)構(gòu)，以及捷豹XJ采用的真空壓鑄技術(shù)。美鋁公司的產(chǎn)品和解決方案使這些車型向著更輕量化、更技術(shù)化的方向發(fā)展。 目前，制約鋁合金在汽車上大量應(yīng)用的主要原因之一是其價(jià)格比鋼材的高，為了促進(jìn)鋁合金在汽車上的大量應(yīng)用，必須降低材料成本。除開發(fā)低成本的鋁合金和先進(jìn)的鋁合金成形工藝外，回收再生技術(shù)可進(jìn)一步降低鋁合金的生產(chǎn)成本。擴(kuò)大鋁合金應(yīng)用的另一個(gè)研究方向是開發(fā)新的各種連接技術(shù)，今后發(fā)展的多材料結(jié)構(gòu)轎車要求連接兩種不同類型的材料（如鑄鐵- 鋁、鋼- 鋁、鋁- 鎂等），對這些連接技術(shù)以及對材料和零件防腐蝕的表面處理技術(shù)，是今后擴(kuò)大鋁合金在汽車上應(yīng)用的重要課題。 汽車廣泛應(yīng)用的鋁制輪轂是鋁合金在汽車上應(yīng)用的一個(gè)例子，鋁合金輪轂的優(yōu)點(diǎn)是： （l）省油。平均每個(gè)鋁合金輪轂比相同尺寸鋼輪轂輕2 kg，一臺轎車用5個(gè)便節(jié)省l0kg質(zhì)量。根據(jù)日本試驗(yàn)，5座位轎車質(zhì)量每減輕l kg，年約節(jié)省20L汽油，而美國汽車工程師學(xué)會發(fā)表的研究報(bào)告指出，鋁合金輪轂價(jià)格雖然比一般鋼輪轂的高，但每輛汽車行走2萬km，所節(jié)省的燃料費(fèi)便足夠抵回其增加的成本。 （2）增加發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與功率曲線圖，當(dāng)負(fù)荷增大至某一程度后，其功率反呈降低趨勢，此邊際表示此時(shí)每一單位負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)將特別耗油。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減輕自然減少故障，延長壽命。 （3）散熱好。鋁合金的傳導(dǎo)系數(shù)為鋼的3倍，散熱效果好，長途高速行駛時(shí)也能使輪胎保持在適當(dāng)?shù)臏囟龋箘x車鼓及輪胎不易老化，增加壽命，降低爆胎的機(jī)會。 （4）真圓度好。真圓度精度高達(dá)0.05mm，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡性能好，有利于消除一般車身超長時(shí)方向盤抖動(dòng)現(xiàn)象。 （5）堅(jiān)固耐用。鋁合金輪轂之耐沖擊力、抗張力及耐熱能力較鋼輪的好。 （6）美觀。一般鋼輪轂因生產(chǎn)工藝所限，形式單調(diào)呆板。鋁合金輪轂則有各式各樣的設(shè)計(jì)，加上光澤、顏色效果好，從而提高了汽車的價(jià)值與美觀。 綜上所述，鋁合金在汽車行業(yè)上的應(yīng)用前景是很好的，但是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能逐漸在航空工業(yè)上得到應(yīng)用，因此鋁合金材料在很多工業(yè)部門的應(yīng)用也將受到其他新型材料嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，必須不斷開發(fā)新的鋁合金品種，新的加工工藝，更加提高材料的性能，迎接新的挑戰(zhàn)。5、發(fā)展汽車材料輕量化要注意的問題 5.1、.汽車材料的輕量化要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，提高安全意識 對汽車材料的輕量化不能盲目進(jìn)行，只有在保證汽車整體性能不受影響的前提下才能考慮最大限地減輕零部件的質(zhì)量。同時(shí)，使用輕量化材料首先要考慮材料的應(yīng)用是否能夠保證車輛的安全性，這是汽車材料輕量化的先決條件。 5.2、處理好汽車材料輕量化與汽車配置增加的關(guān)系 由于汽車趨向于快速、高級、豪華、舒適、安全，形形色色的附配裝置大量使用，使 汽車的總質(zhì)量有了較大的增加。一方面要增加汽車配置，一方面又在進(jìn)行汽車材料輕量化，這是一個(gè)十分不好解決的問題。所以進(jìn)行汽車輕量化，要在保證行車穩(wěn)定性的前提下，減掉使用率不高的相關(guān)汽車配置，這樣才能達(dá)到汽車輕量化的目的。 5.3、處理好汽車材料輕量化與原材料資源和成本之間的關(guān)系 如果選用資源少，成本高的輕量化原材料，必然提高整車成本。所以在原料選用上一定要注意選用成本低、資源多的材料，從而達(dá)到在提高汽車材料輕量化的同時(shí)降低汽車整車制造成本的目的。 5.4、制定汽車材料輕量化規(guī)范 目前對汽車輕量化沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有礙于汽車輕量化的發(fā)展，所以，希望汽車管理部門能夠制定汽車材料輕量化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法。 5.5、.建立汽車材料輕量化技術(shù)人才培養(yǎng)基地和技術(shù)咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu) 人才是企業(yè)之本，只有建立必要的培養(yǎng)基地，培養(yǎng)這方面的人才，汽車材料輕量化才能科學(xué)進(jìn)行，增設(shè)這方面的技術(shù)咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)也是十分必要的。 綜上所述，汽車材料輕量化是大勢所趨，世界各國都在致力研究和發(fā)展汽車材料輕量化。但是汽車制造商在汽車材料輕量化上不能盲目的跟風(fēng)，一定要科學(xué)、合理地進(jìn)行。我國汽車材料輕量化的發(fā)展還落后于歐美等國家，目前正處在發(fā)展階段，所以發(fā)展前景廣闊。中國汽車企業(yè)要抓住機(jī)遇，大力發(fā)展汽車輕量化，為中國汽車產(chǎn)業(yè)的跳躍式發(fā)展作出貢獻(xiàn)6、鋁合金的研究方向制約鋁合金在汽車上大量應(yīng)用的主要原因之一是其價(jià)格比鋼高。為了促進(jìn)鋁在汽車上的應(yīng)用，必須降低生產(chǎn)成本。除了開發(fā)低成本的鋁合金和先進(jìn)的鋁合金成型工藝外，回收再生技術(shù)可進(jìn)一步降低成本。現(xiàn)在大部分鋁材，包括鋁板、鋁擠壓型材和鋁鑄件均可以回收為鑄材。因而，生產(chǎn)鋁板材和鋁擠壓件必須購買初生鋁。如果將廢舊鋁板回收再生為新鋁板，廢舊擠壓型材回收再生為鋁型材名酒不需要太多的初鋁，可以大大降低材料成本，這就是今后很主要的一研究方向。擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用的另一個(gè)研究方向是開發(fā)新的各種聯(lián)接技術(shù)，目前雖然以積累了一些鋁板與擠壓件的聯(lián)接數(shù)據(jù)，但對鋁鑄件的聯(lián)結(jié)所知甚少。今后發(fā)展的多材料結(jié)構(gòu)轎車轎車要求聯(lián)結(jié)兩種不同類型材料（如鑄鐵-鋁、鋼-鋁、鎂-鋁等），對這些聯(lián)結(jié)技術(shù)及對材料和零件防腐蝕的表面處理技術(shù)是今后擴(kuò)大在鋁在汽車上應(yīng)用的主要課題。鋁制零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和快速成型技術(shù)是人們關(guān)注的主要研究方向。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)將眾多的零件組合成一個(gè)大件，采用鋁鑄造工藝是完全可以實(shí)現(xiàn)的。這既可以減少質(zhì)量又可以減少零件的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。至于今后我國鋁合金技術(shù)的發(fā)展，如開發(fā)研制高效、高水平的鋁合金鑄造設(shè)備；加大對模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的應(yīng)用的研究；熱交換器、沖壓件、覆蓋件和焊裝結(jié)構(gòu)件的開發(fā)研究工作；開展汽車廢鋁材及部件的回收、再生的研究工作。7、結(jié)論由于汽車市場具有源源不斷的需求，汽車生產(chǎn)一直是最具活力的朝陽產(chǎn)業(yè)，汽車后市場的形成也成為最具潛力的新興產(chǎn)業(yè)，電子、化工、計(jì)算機(jī)的新技術(shù)、新材料、新工藝都以最快的速度滲透汽車產(chǎn)業(yè)，汽車鋁合金金屬材料依賴于化學(xué)工業(yè)的技術(shù)，迅速融人汽車材料的發(fā)展，貫穿于汽車的生產(chǎn)制造、使用、保養(yǎng)、維修一直到報(bào)廢回收的全過程，體現(xiàn)出促進(jìn)汽車材料輕量化、智能化、過程化和環(huán)?；陌l(fā)展趨勢。（責(zé)任編輯 鄧聞輝）2007年6月15日參考文獻(xiàn)1 魯彥平 汽車保險(xiǎn)杠用泡沫金屬鋁的能最特性 汽車技術(shù)，1999年第12期2 陸克久.轎車車身新材料開發(fā)及其應(yīng)用 北京汽車，1999年第2期3 劉軍民.汽車想減肥材料該找誰 鋁在汽車的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展展望 汽車與配件.,200(年第t一2期4 張少華.鋁合金在汽車上應(yīng)用的進(jìn)展J.汽車工業(yè)研究，5 黃佩資.輕質(zhì)材料侶合金在汽車上的應(yīng)用J.上海汽車， 201論，I.6 肖水清.楊忠敏.汽車的發(fā)展與未來MI.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2004,3.7 王柏齡.全鋁車身的研究及發(fā)展J。汽車工業(yè)研究，2000（6）：31-338 袁序弟。鋁合金在汽車工業(yè)的應(yīng)用R.全國第一屆鋁合金及其應(yīng)用會議的報(bào)告，2001，99 姚廣春，劉宜漢，張曉明，孫挺.轎車泡沫鋁材料的研究C.全國汽車材料第十二屆年會論文，2000，9.10 孫丹丹,鋁合金,未來汽車材料的先導(dǎo)(南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院)11 黃佩賢,輕質(zhì)材料鋁合金在汽車上的應(yīng)用(上海汽車工業(yè)技術(shù)中心)12 劉 闖，姚 嘉， 盧 偉.鋁合金在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析 佳木斯學(xué)學(xué)報(bào)(自然科版 )13 呂莉雯，沈麗珍主編 轎車霧部件斷材料及其應(yīng)用 北京理工大學(xué)出版社，1999。年。14 杜明義， 用鋁合金材料實(shí)現(xiàn)汽車輕量化（東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150060）生產(chǎn)鋁合金汽車車身的相關(guān)技術(shù)進(jìn)展在世界汽車工業(yè)日益重視節(jié)能、環(huán)保的迫切形勢下，減輕汽車自重以降低能耗、減少廢氣排放、提高效率已成為各大汽車企業(yè)競爭力的重要方向；而使用鋁合金代替鋼鐵材料則是各國汽車制造商采用的主要手段之一。因?yàn)?，汽車質(zhì)量每減輕1%，就可節(jié)省燃料消耗約0.6%1%。轎車每降低100公斤重量，100公里可減少汽油消耗0.48升。汽車車身約占汽車總重的30%，在汽車內(nèi)外板上用鋁合金板代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的鋼板可使車身減重約40%50%；如采用鋁合金覆蓋件整車減重10%15%，可見采用鋁合金車身板的減重效果十分顯著。為鋁合金在汽車輕量化應(yīng)用方面提供了很好的應(yīng)用基礎(chǔ)和市場前景，必然為鋁合金汽車覆蓋件的應(yīng)用帶來更大機(jī)遇，同時(shí)也對國內(nèi)鋁合金制造成型技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。1先進(jìn)的成型技術(shù)(1)熱力液壓成型技術(shù)液壓成型是提高極限深沖比的一種成型方法，即在深沖時(shí)，材料被壓入充滿液體的模腔內(nèi)成型。熱態(tài)熱力成型是將加熱到一定溫度的專用耐熱油充入到經(jīng)過預(yù)熱的模具型腔，然后按照設(shè)計(jì)的加載路徑對鋁合金板材進(jìn)行沖壓成型。德國紐倫堡大學(xué)Ml.Geiger等人介紹了他們用鋁合金做車身板的高溫材料性能研究情況，認(rèn)為鋁合金板材的適宜成型溫度為攝氏150300度。密歇根大學(xué)的Daoming.Li等人介紹了他們通過單向拉伸和雙向拉伸對3個(gè)系列鋁合金板在攝氏200350度時(shí)力學(xué)性能的研究，認(rèn)為鋁合金板的延伸率隨著溫度升高而提高，隨著應(yīng)變速率的提高而降低，應(yīng)變速率的敏感性則隨著溫度升高而增加，說明高溫可以提高材料的塑性。熱態(tài)熱力成型技術(shù)較為成熟，應(yīng)用也較多，其優(yōu)點(diǎn)為可提高成型極限；成型零件的回彈性??；模具結(jié)構(gòu)簡單；可以加工形狀復(fù)雜的零件。隨著技術(shù)研發(fā)的不斷推進(jìn)，該技術(shù)將有可能使鋁合金汽車車身覆蓋件的規(guī)?；瘧?yīng)用成為可能。(2)超塑性成型技術(shù)金屬在一定的組織、結(jié)構(gòu)等內(nèi)部條件和變形溫度、變形速率等外部條件下，如其應(yīng)變速率敏感指數(shù)m值大于0.3時(shí)，金屬將顯示出特大延伸率，這一性能被稱作超塑性。在適當(dāng)溫度(T0.5Tm，Tm為溶化溫度)，適當(dāng)應(yīng)變速率(10-110-4/秒)條件下，對某些經(jīng)過特殊處理的鋁合金材料進(jìn)行沖壓成型，即為超塑性成型。日本和瑞士等國的汽車公司曾研究用超塑性成型方法生產(chǎn)大型鋁合金覆蓋件，為超塑性成型技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用開辟了廣闊前景。目前，超塑性成型周期已降到10分鐘以下，成型表面質(zhì)量也可以達(dá)到“A級”。美國摩根汽車公司Aero8型車的鋁制外覆蓋件即采用了超塑性成型與手工成型相結(jié)合的工藝。福特汽車公司的FordGT型全鋁結(jié)構(gòu)車，幾乎所有覆蓋件都是用超塑性成型技術(shù)生產(chǎn)的。超塑性成型的優(yōu)點(diǎn)是能生產(chǎn)出符合空氣動(dòng)力學(xué)形狀要求的零件，使用的模具成本較低；超塑性成型能把多個(gè)零件整合為一個(gè)零件，減少了連接和裝配的步驟，降低了生產(chǎn)成本。(3)電磁復(fù)合沖壓成型技術(shù)電磁復(fù)合沖壓成型技術(shù)是把傳統(tǒng)的沖壓成型與局部電磁成型結(jié)合在一起進(jìn)行復(fù)合加工。該技術(shù)在汽車覆蓋件成型時(shí)，需要特殊形狀的電磁線圈，用來完成對復(fù)雜曲面殼體特殊部位的成型。美國俄亥俄州立大學(xué)對汽車鋁合金門內(nèi)板的電磁復(fù)合沖壓成型進(jìn)行了研究，完全達(dá)到了鋼板成型的效果。外觀和強(qiáng)度基本達(dá)到了使用要求。電磁復(fù)合沖壓成型周期短，沖裁時(shí)間只需10-310-4秒，一次成型周期可控制在5秒鐘內(nèi)，如果能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝卸料，電磁沖壓的效率極高，可以適用于汽車制造業(yè)的批量生產(chǎn)。電磁成型技術(shù)可明顯提高鋁合金板的成型極限，提高其成型性，改善沖壓成品的縮頸、撕裂及起皺現(xiàn)象。2先進(jìn)的焊接技術(shù)鋁合金材料具有氧化能力強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、焊接能耗比鋼板顯著、線性膨脹系數(shù)大、對光和熱的反射能力強(qiáng)、熱裂紋傾向性大等特點(diǎn)，焊接過程中容易形成氫氣孔，出現(xiàn)高溫強(qiáng)度和塑性較低、合金元素易蒸發(fā)燒損等問題。因此，在生產(chǎn)過程中必須采取相應(yīng)的焊接工藝和措施來減少變形與缺陷，以維持焊縫合金的組織與機(jī)械性能。對于鋁合金汽車車身而言，常用焊接方法為點(diǎn)焊、MIG焊、氬張焊以及激光焊等。(1)激光焊接及激光-MIG復(fù)合焊接技術(shù)激光焊接采用激光作為焊接熱源，機(jī)器人作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。MIG焊是通過電弧熱作為熱源，熔化填充的焊絲金屬，把母材連接到一起的過程。激光復(fù)合焊接則是兩種方法同時(shí)作用于焊接區(qū)。激光和電弧在不同程度和形式上影響復(fù)合焊接的性能。激光復(fù)合焊接可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，既能獲得所需的焊縫形貌，又能在焊接速度較高的前提下，充分利用電弧焊的穩(wěn)定性。MIG-激光復(fù)合焊為汽車工業(yè)提供了一種全新的焊接技術(shù)，激光熱源具有能量密度高、加熱集中、焊接速度快、焊接變形小等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)簿板的快速連接。因此，可以焊接較厚的焊縫。該技術(shù)不僅具有寬廣的應(yīng)用范圍，同時(shí)，還可減少投資成本、縮短生產(chǎn)時(shí)間和提高生產(chǎn)效率。采用氬氣保護(hù)的MIG-激光復(fù)合焊，具有更好的電弧穩(wěn)定性。另外，雙焦點(diǎn)激光焊接技術(shù)在焊接鋁合金材料方面也有很好的應(yīng)用前景。BMW(寶馬)汽車公司甚至已開始用該技術(shù)大批量生產(chǎn)鋁合金汽車覆蓋件。(2)攪拌摩擦焊接技術(shù)攪拌摩擦焊(FSW)是靠摩擦產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接，具有顯著的節(jié)能效果。日本富士重工開始應(yīng)用FSW焊接技術(shù)進(jìn)行1毫米的鋁合金簿板對接，通過夾具控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度位置配合，通過設(shè)定與接合面相接觸工具的最佳轉(zhuǎn)速，能夠穩(wěn)定實(shí)施鋁合金簿板結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量攪拌摩擦焊接。攪拌摩擦焊是一種前沿技術(shù)，已經(jīng)引起國外眾多研究者和企業(yè)的重視。該技術(shù)有節(jié)能、無焊頭磨損以及焊縫機(jī)械性能與板材接近等優(yōu)點(diǎn)。自2000年以來,中國汽車工業(yè)迅速發(fā)展,汽車的產(chǎn)量迅速增加。2009年,中國汽車產(chǎn)銷量已達(dá)1 364萬輛,產(chǎn)銷量均躍居世界第一。汽車保有量已超過7 000萬輛,節(jié)能減排刻不容緩。大量的試驗(yàn)和理論分析已經(jīng)表明,汽車輕量化是汽車節(jié)能減排的重要手段。對乘用車每減重10%,可節(jié)油6%8%,排放降低4%1,2,輕量化的實(shí)施可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理選材以及先進(jìn)的工藝技術(shù)實(shí)施1。鋁合金是重要的輕量化材料,其比重為2.78 g/cm3(僅為鋼的1/3),典型的鋁質(zhì)零件一次減重效果可達(dá)30%40%,二次減重則可進(jìn)一步提高到50%2;目前鋁合金應(yīng)用有鑄件、擠壓材、鍛件和變形板材等。19952000年,鋁合金在汽車上的應(yīng)用增長了80%3。鋁合金具有高的強(qiáng)重比,如要達(dá)到AA5128同樣的強(qiáng)重比,鋼的抗拉強(qiáng)度應(yīng)達(dá)750 MPa;在汽車中,采用鋁零件所節(jié)省的能量是生產(chǎn)該零件所用原鋁生產(chǎn)耗能的612倍4。2006年歐、美、日等國家和地區(qū)的小汽車平均用鋁量已經(jīng)達(dá)到127 kg/輛;歐洲鋁協(xié)預(yù)測,2015年前,歐洲小汽車用鋁量將增至300 kg/輛車身新材料的種類以及新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀2010年11月15日11:24騰訊汽車我要評論(0) 字號：T|T 隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的功能日益完善，汽車的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的汽車通常由幾千個(gè)零件組成，現(xiàn)代高級矯車由幾萬個(gè)零部件組成。為滿足汽車節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的要求，實(shí)現(xiàn)輕量化、高強(qiáng)度、高性能的目標(biāo)，構(gòu)成汽車的材料也發(fā)生了巨大的變化。通常按照材料的成分，將汽車材料分為金屬材料和非金屬材料兩大類。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，未來汽車材料除金屬材料、非金屬材料外，復(fù)合材料和納米材料也將獲得廣泛應(yīng)用。一車身新材料的種類 新型結(jié)構(gòu)材料1.高強(qiáng)度鋼板從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50，故只適用于形狀簡單、延伸深度不大的零件?，F(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭?，?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的23倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。中國奇瑞汽車公司與寶鋼合作，2001年在試制樣車上使用的高強(qiáng)度鋼用量為262kg，占車身鋼板用量的46%，對減重和改進(jìn)車身性能起到了良好的作用。轉(zhuǎn)播到騰訊微博美國轎車材料構(gòu)成要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼等，車身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來選擇鋼板品種。含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板主要用于轎車外板、車門、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高1525；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長率和應(yīng)