浅谈铝合金材料在未来汽车轻量化中的应用与发展

谢宇玲

摘 要：我国的汽车产业高速发展，汽车数量大幅提高，造成能源消耗越来越剧烈，造成较大污染，为减少能源消耗，节能减排，未来汽车轻量化发展是必然趋势，铝合金作为性价比最高，現有技术水平较高的合金，在现今和未来汽车轻量化中都将起到巨大的作用，本文针对现今铝合金在汽车轻量化发展中遇到的问题，提出一些建议与对策，旨在促进铝合金在汽车轻量化中的发展。

关键词：铝合金;轻量化;应用;发展

从2009年到2018年，我国汽车销量增长率不断提高，汽车销量连续8年位居世界第一，随着汽车数量的不断提升，汽车的污染和能源消耗也不断提升，国家为了节能减排，积极实施国六计划和新能源汽车计划，知道汽车产业进入新的发展方向，常规能源汽车为了能符合国六标准，除了改造发动机，提高能源燃烧效率外，必然是减轻汽车重量，减少能源消耗。新能源汽车为了延长汽车续航，除了提升电池性能外，必然是减少车身重量减少消耗和风阻。

1 铝合金材料在汽车轻量化中的优势

铝合金以铝作为基础金属元素，其他多种金属元素作为辅助元素锻造而成的金属合金。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金，具有质量轻、强度高、耐腐蚀、可塑性强等优点[1]。铝合金制造的产品，在生活中随处可见，铝合金在航天航空、交通运输、建筑、机电的应用非常长广泛。汽车轻量化的发展也有很大的发展前景。在全国销量连年提升的情况下，不断发展的汽车产业消耗了很多能源，造成了巨大的污染，汽车产业的发展也要符合科学发展观，符合低碳经济发展的要求。铝合金的密度小、质量轻、强度高、耐腐蚀、可塑性强等优势，从生产成本、零件质量、材料利用、制造技术、可持续发展等方面铝合金也优势巨大，铝合金将成为汽车工业轻量化中的首选材料。

铝合金减重效果明显。铝的力学性能好，密度小，具有良好的导热性，表面自然形成的氧化膜具有良好的耐蚀性，成为实现汽车轻量化最理想的首选材料而且，铝合金带来的轻量化又允许制动器等零部件减重，即实现二次轻量化[2]。据美国铝业公司的数据汽车中典型的铝质零件的一次减重效果可达 30% ～ 0% ，二次减重可提高到 50%。

铝合金吸收冲击能力强。铝的吸冲击能力是钢的两倍，在碰撞安全性方面有明显的优势。另外，铝合金汽车是在不降低汽车容量的情况下减轻汽车自重车身重心减低，汽车行驶更稳定、舒适[3]。

铝合金易于回收。在使用过程中仅发生轻微的腐蚀，且铝合金熔点低，便于重熔回收，回收率高于80%。60%以上的汽车用铝合金材料为再生铝，回收生产一吨铝合金要比重新生产一吨铝合金少耗能5%铝的损耗也仅5% 左右，采用铝所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的 6 ～ 12 倍。

2 铝合金在汽车轻量化发展中遇到的问题

铝和铝合金已经广泛用于汽车生产，特别是汽车动力和悬挂部件、汽车车身、等方面，被汽车工业看好，用量会在短时间内迅速增长。随着原料成本的降低、成形技术的进步、防腐工艺的提高，铝合金在新能源汽车中也将扮演越来越重的角色[4]。势必进一步扩大铝合金材料在汽车工业用材中的使用份额。在汽车中扩大铝合金的应用 将会产生巨大的经济效益和社会效益，但是在实际应用过程中也出现了很多问题。

铝合金的加工难度目前比钢材要大，成形性还需继续改善，铝合金板材的性能尚需提高。铝材价格大致是钢材的3倍左右，铝合金应用虽然提高了汽车综合性能，但同时也提高了整车成本。西方国家已大批量生产的 6011、 6016 铝合金汽车覆盖件板材的市场价格为 38 000 元/t，而汽车钢板的市场价格仅为 8 000 元/t，扣除密度的差异，铝合金覆盖件的材料成本仍然比钢覆盖件的材料成本高出许多[5]。使用铝合金板代替原来的钢板，必须投入相当的实验费用研究新的生产工艺和流程，而新产品在批量投入使用前还需进行大量的实验以满足使用要求，必要时还需更换其现有的生产设备、模具等，这些都会增加企业的成本和风险。运输及维修。因为铝比钢软，在生产和运输中的碰撞和各种粉尘附着等原因都可能使铝制零件表面产生碰伤、划伤等缺陷。维修市场对经碰撞后的铝合金结构件和覆盖件的复原、恢复原则以及开裂后的补焊等均缺乏经验和方法[6]。目前新能源汽车国家标准不完善，很多车型在示范推广时需车的用户与车辆生产 企业对产品技术标准进行协商，缺乏相关基础，不利于行业健康有序发展。

3 对面临问题的建议

由于铝合金技术是新工艺，国家和企业需要加大资金投入，不断改善铝合金现有的冶炼技术，提高铝合金的综合性能，减少铝合金的生产成本[7]。汽车企业要不断改善现有加工技术，不断改进熔铸工艺及热处理工艺，进一步完善铝型材、铝板材 的加工、成形、连接工艺，提高车用铝材的安全可靠性和实用性。国家出台相关政策积极鼓励铝合金在汽车工业中的应用。

4 结语

铝合金在汽车制造产业和汽车轻量化中起到了非常重要的作用，随着经济的发展，绿色发展，循环经济等理念越来越盛行，为了减少污染，节约能源，实现可可持续发展，汽车产业的轻量化必定成为今后汽车发展的总体趋势，随着铝合金的制造成本不断降低，制造工艺不断承受，铝合金将在汽车产业中独领风骚。铝合金必定在未来汽车产业中迎来强劲的发展势头。

参考文献：

[1]李传福，张丽萍，LIChuan-fu等.浅谈铝合金材料在未来汽车轻量化中的应用与发展[J].装备制造技术，2015，19（34）：143-145.

[2]刘勇.浅析铝合金材料在汽车制造业中的应用[J].科技展望，2015，29（21）：865.

[3]伍杰，毛祖莉，任芝兰.汽车轻量化用铝合金拼焊板的研究进展[J].锻压技术，2016，41（19）：10-60.

[4]刘成荣，铝合金材料在现代汽车制造业的应用分析[J].现代制造，2014，35（33）：161.

[5]李龙，吕金明，严安等.铝合金装甲材料的应用及发展[J].兵器材料科学与工程，2017，32（16）：105-113.

[6]王鸿波，何昌协.铝合金车身板材在汽车轻量化中的应用[J]. 世界有色金属，2018，19（37）：204-205.

[7]佚名.铝合金材料在车辆轻量化中的应用[J].中国金属通报，2018，9（08）：102-103.