轻质材料铝合金在汽车上的应用及前景

邓闻辉

(江西现代生业技能学院江西南昌330012)

摘要:现代汽车材料除了满足强度和使用寿命要求以外,还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需求。节流资源和减少对环境的污染是其迫切需要解决的两大问题。要使汽车更省油,一个主要的措施就是减轻汽车自身的质量,广泛和更多地使用轻质材料。铝合金具有密度小(2.7g/ )、比强度高、耐腐化、热稳定性好、易成形、可再回收等优点,技能成熟,是汽车工业的理想金属材料,这篇文章介绍了铝合金轻金属材料在汽车上的应用和发展前景。

关键词:铝合金汽车轻量化 金属材料

现代汽车正朝着轻量化、高速、安全恬静、低成本、低排放与节能的发展方向。铝具有密度小、质量轻、成形加工性好、可以重复回收利用、节能环保等优点,加上可以延长汽车的寿命,这对汽车的轻量化。提高汽车行驶性能和安全恬静性能、降低燃油的消耗、减少排放和减轻对环境的污染有显著的作用。此外,铝合金零件可以平衡前、后轴的质量。逐渐受到人们的重视。是以,铝合金被公认为是未来汽车的理想材料之一。具预测,轿车曲轴在今后10-15年内,将主要使用铝合金打造。以下论述铝合金的特点,在现代汽车和汽车零件上的应用和发展趋势。

1.铝合金患上到广泛应用的原因是由其特点所决定的

1.1、铝的特点

(1) 密度小,仅为2.7g/cm为钢的1/3。奥迪公司采用的铝材料打造的A8型汽车车架,比钢的质量降低了35%。

导电,导热性能好。

(2)铝因为外貌易氧化形成致密而稳定的AL2O3的氧化膜,所以耐腐化性好。

(3)铝有较好的铸造性,因为铝的熔化温度低,流动性好,易与打造各种复杂外形的零件。

1.2、铝合金的特点

(1)向铝中加入某种或某种元素后即构成铝合金。铝合金对纯铝可以提高强度、硬度、除固熔强化外,有些铝合金还可以热处理强化,使有些铝合金的抗拉强度可跨越600Mpa,与低碳钢相当(强度与密度之比)则胜过某些合金钢。

(2)按 铝 合金的成分、加工特点和性能,铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类,其中形变铝合金又分为防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝四类。

2.铝合金在现代汽车上的应用

2.1、铝在现代汽车上的应用

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(估计)

欧美

汽车

每辆车平均用铝268磅

铝具有比强度高、耐腐化优良性能、适合多种成型方法、较易再生利用等优点.是汽车工业应用较多的金属材料.特别是能源、环境、安全等方面的原因使对汽车轻量化的要求愈来愈迫切.使用轻量化材料是实现汽车轻量化的重要路子,而铝是应用患上比较成熟的轻量化材料,近20年来,铝在汽车上的用量和在汽车材料构成比中所占份额都有明显的增加.由铝合金打造的零件已经遍及汽车的发动机、底盘、车身等各个部分,甚至在外洋已有全铝汽车面世铝是轻量化首选材料,在高张力钢板、铝、塑料与一种称为R +i B的轻量化材料中,铝起了特别重要的作用.用于汽车上的铝合金大体上可分为铸造铝合金、变形铝合金和铝基复合材料.铸造铝合金在汽车上主要用于发动机、传动机构、转向系统、制动器、行走系及各种附件.在汽车工业发达国家,汽车用铝铸件占到各类铝铸件产量的大半.例如日本,铝铸件的76%.压铸件的77%为汽车铸件.在美国和欧洲,保险杠、油箱也将钢板改用为铝合金,保险杠用的新铝合金也屡次被开发,是以.未来汽车的材料构成比例中,欧美地区的铝将成为主要材料,如在德国的试验车中,铝合金使用率已达到全体材料的30%.铝的导热性好,是制作制冷设备、散热器、热交换器的好材料.活塞使用铝是轻量化效果最好的例子.

以可用铝铸造或压铸成型的活塞、气缸盖、气缸体等零件. 与铸铁比,铝的导热性能约高三倍,因而最适于必须要散热的热交换器零件上.这也是铝括塞所要求的特征因为铝的熔化温度低、流动性好,故易打造复杂外形的零件. 根据外貌处理及使用条件,可直接作为轴承面使用,也可用于气缸体. 电器和无线电工业根据铝的导电性好这一特性,广泛地用银打造电线雄il、电容器、整流器、器配件、无线电器材等.此外,铝线比较容易冷却能相对于地支持更大的电流,更具有经济性机械打造业广泛用铝和铝合金打造车轮、轮、离心机、透风机、起重机及泵的零部件,活塞发动机气缸等.这是因为铝及其合金不但密度轻而且能达到要求的强度,从而能降低在运转中的量消耗或者在使用相同能量的条件下大大地提运转速度,同时也有可能延长机件的使用寿命. 个机器和机械的质量和尺寸减小后I fig使其适于产、运输、安装和操作.铝和铝合金已成为打造机、汽车、船舶、拖拉机、机动车辆等不成缺少的料.在日本,铝铸件、压铸件占汽车全部铝用量90%以上,而在美国,轧制铝的用量比例很大,约40%以上,此外还有锻造铝及其合金.铝用量的加主要是气缸体、散热器、车轮、保险杠、车身外等零件铝化偏向增强所致.

2.2、铝基复合材料在现代汽车上的应用

金属基复合材料(MM口是加世纪由年代诞出铝基复合材料活塞‘其性能和寿命跨越了传统的铸铁环槽镶块.后对增强材料作了革新,使成本降低、性能进一步改善.复合材料活塞已大批量生产和使用. “生的一种材料,它是在连续的金属基体上分布着其他种金属或陶瓷等增强体的一种物质.这种材料,综合了基体金属和增强体的性能,因而具有单一材料难以达到的优良性能.铝基复合材料质量轻,比强度和比模量高、抗热委顿性能好、耐磨性好,是金属基复合材料中应用最为户泛的一种.用于铝基复合材料的增强体有连续纤维、短纤维、晶须、颗粒等多种. 针对不同的增强材料和木同的应用场合,开发了多种制备铝基复合材料的方法.日本本田汽车公司开发成功了不锈钢丝增强的铝基复合材料连杆,这种材料的比强度和比模量是基体铝合金的两倍,而这种连杆比钢制连杆减轻质量30%,对1.2L的汽油机来说,改善了燃油经济性5%.同时还成功地把铝基复合材料应用到了发动机活塞环槽.先把增强体硅酸铝纤维和氧化铝纤维做成环状物置于铸模内,然后浇注铝合金并用挤压铸造的方法打造

2.3、粉末冶金铝合金

粉末冶金铝合金产物今朝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物,可进少步艺围,从而进一步降低董童似连杆为例,今朝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,是以铝合金的比强度是中碳钢的3倍,其重量只有原重量的1/30

2.4、 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、零件外形、尺寸精度、数量、质量规范、机械性能等各方面的要乞降经济效益,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,外貌质量好、尺寸精度高,很适于大批量生产。是以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打造离合器壳体、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。发动机部件用铝打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,因为采用高压模铸工艺,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。

2.5、 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打造保险杠、发动机罩、车门行李厢及车身体、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孕育发生加工硬化,强度增加,故形变材与铸件相比强度、韧性都大为优越。

2.6、 锻造铝合金

锻造件因为价格昂贵,只在欧美轿车上有少量使用,且多用于外形复杂、厚薄不均匀的托架、货车的车轮和前轴等重要零件,其用量仅占所有汽车铝材总量的1.3%左右。但因为锻造铝合金具有比强度(强度/重量)高,可与合金钢相媲美,热锻时不氧化、外貌光洁、机械加工余量小、无加工缺陷等优点,在汽车上的应用正在逐渐扩大。实证验明,锻铝合金产物在受到碰撞后所吸收的能量要比铸铝高出50%左右,是以它们在安全部位的使用前景十分广阔。据欧洲生产企业估计,在未来的10^-15年里该技能产物在汽车领域的应用规模将有明显的扩大。

铝锻件一般选用高强度热处理合金,如: 6061,6051,有相当于碳钢的强度,一般用于大型载货汽车、轿车的轮辆或各种托架;2014兼有良好的锻造性较高的机械性能和优良的耐蚀性,一般用于赛车的车杆和载货车的轮毅;7075是强度最高的铝合金,但锻造性稍差,有应力腐化开裂偏向,若在设计时就预先考虑锻造性,并采纳特殊调质处理消除应力腐化开裂,它将是最理想的汽车轻量化材料,可用于重型载货车的主轴等大型零件上。

2.7、快速凝固铝合金

为适应汽车铝合金高性能的要求,今朝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。

2.8、超塑铝合金

超塑铝合金在一定加工条件下,可孕育发生异常大的延长变形,如Al-78Zn在250℃时延长率可达1500 0 o ; 2004 ( T6)在 4701C时延长率可达1600%。利用这一超塑性,外形复杂的零件可一次冲压成型。

2.9、纤维增强型铝合金

纤维增强型铝合金具有较高强度、弹性模量、纤维增强型铝合金具有较高强度、弹性模量、耐热性和耐磨性等,各种纤维增强型铝合金的高温抗拉强度与传统材料(未复合)相比,其提高幅度从低到高,规模很宽。更为重要的是其强度、刚度从低到高,规模很宽。更为重要的是其强度、刚此材料已成功用于发动机活塞环、连杆和气缸套

此材料已成功用于发动机活塞环、连杆和气缸套增强的铝基复合材料,用于代替铸铁缸套,不仅达到减重目的,而且能够减小气缸变形,提高气缸和活塞的耐磨性,这种缸体在汽油机缸体上已大量使用。

温抗拉强度与传统材料(未复合)相比,其提高幅度从低到高,规模很宽。更为重要的是其强度、刚性和热涨系数等可以随意变化,而且能够预测。此材料已成功用于发动机活塞环、连杆和气缸套等重要零件。如日本本田公司开发的连续铝纤维增强的铝基复合材料,用于代替铸铁缸套,不仅达到减重目的,而且能够减小气缸变形,提高气缸和活塞的耐磨性,这种缸体在汽油机缸体上已大量使用。

2.10、 泡沫铝材

泡沫铝材是一种新型的功能材料与结构材料,早在40年代后期,人们就对泡沫金属材料有所研究,但因为发泡工艺与泡的尺寸很难控制,一直未患上到发展,直至80年代中期以后才取患上长足进展。今朝,日本在研究、生产与应用泡沫铝材及其他金属泡沫方面已居于世界率先职位地方。泡沫铝材具有一系列的优良性能:密度小,常用材料的密度为180-480kg/m3,约为铝密度的1八0,钦密度度为180-480kg/m3,约为铝密度的1八0,钦密度的吸收冲击能的能力;耐高温,防火性能强,是一种不成燃的材料,同时,在受热状态下不会释放有毒的气体;抗腐化,耐热性强;消声性能好,热导率低,电磁屏蔽性高,电阻大,有过滤能力与手细管材被认为是一种大有前途的未来汽车与其他交通运输东西的良好材料泡沫铝材在汽车打造中的应用多为三明治式的三夹板,即:其芯层为泡沫铝或泡沫铝合金,上下层为铝板或其他金属薄板。德国卡曼汽车公司用三明冶式复合泡沫铝材打造的吉雅轻便轿车(Ghiaroadster)的顶盖板的刚度,是原来钢构件的7倍左右,而其质量却比钢件轻25肠。此外,还有更高的吸收冲击能与声能的效果。用三明冶式泡

3、 铝在汽车零件上的应用实例

3.1、铝汽缸体、汽缸盖

在现代车用水冷发动机或空冷发动机上可见,铝气缸体有全铝型和缸孔中堆人铸铁缸套型·为降低成本和更进一步轻量化,提倡来用全铝型,对此并发耐活塞环滑动,耐磨性优良的铝合金是切要的.美国GM公司采用全铝缸套,法国车的铝气缸盖已达100%,铝气红体己达45%.美国福特公司NGT货车发动机气缸盖、Zeta4缸机、ModularV6/ V8机、克莱斯勒公司新V6发动机缸体和缸盖都使用铝合金材料.克莱斯勒公司Jeep(吉普))5缸机3.8LV6和道奇货车发动机改用铝合金缸盖,日本的日产汽车公司(Nissan)在Maxima麦克西马)车上使用了新型的VQ系列V6发动机,其特点是在打造这种发动机的铸铝缸体时,使用了高压模式工艺(HPDC).这种工艺可改善浇注、增加强度,尤其适于薄壁气缸,该缸体比原来的缸体轻50%以上. 此外,在动力系统中使用铝材的零部件还在扩大在日本和欧洲的发动机中使用铸铝油底壳,可改善刚性结梅、降低NVH.日产公司一VQ和丰田公司的Lexus(凌志)IMZ-FEV6发动机均使用了铸铝油底壳.通用公司也在5. 7LCorvetteV8发动机上使用这种油底壳.此外,日产公司VQ气缸还采用了铝气门挺杆.因为铝的再生效果显著,本由公司在美国的打造厂还将回收铝用于发动机零件的打造上.

3.2 、铝散热器

汽车的冷气设备(冷凝器、蒸发器)、机油冷却器、散热器、暖风设备等热交换器中的冷凝器、蒸发器、空冷式机油冷却器几乎100%的用铝打造.铝散热器的难点是耐久性利散热能力.耐久性主要是因腐化而漏水的问题.其原因是冷却液引起的内部腐化和盐类引起的外部腐化.向冷却水中添加防锈荆可防止内部腐化;对盐类引起的外部腐化可采用外貌处理和耐蚀合金来防止.

3.3、 铝合金车轮

车轮是重要的保安件,对其安全性要求很高轿车采用各种式样的铝合金车轮已相当普遍.车轮轮辆用铝合金,要求较高的强度(委顿强度、闪光焊烧焊性、滚轧成型性等);铸造用铝合金则要求有良好的铸造性和足够的强度.铝车轮的特点:质量轻因为散热性好,防止了轮胎的过热;尺寸精度高,减少了纵向和横向的振动. 车轮是刚性部件,在中心支撑轮胎,应具有较高的强度与刚度.车轮与汽车的多种性能紧密感情好相关,整车的安全性和可靠性很大程度上取决于所用车轮及所装轮胎的性能和使用寿命.是以要求车轮具有足够的负载能力和速度能力;良好的附着性和缓冲特性;耐磨耐老化和良好的气密性;良好的均匀性和质量平衡;较小的滚动阻力和行驶噪声:精美的外观和装饰性,质量小.价格低,拆装方便,互换性好.铝合金车轮与钢制车轮相比,能更好地满足以上要求.车轮与轮胎配合使用,因而其具有高度规范化、系列化、通用化的特点.就车轮的分类而言,按结构可分为1件式、2件式和多件式;按材质可分为轻合金车轮、钢制车轮和非金属车轮;按打造方式可分为铸造车轮、滚型车轮和型钢车轮;按轮辐状态可分为深槽轮惘车轮、半深槽轮辆车轮、150深槽轮辆车轮等;按轮辐结构形式可分为辐板式、辐条式等.从1964年美国开始使用铝合金车轮以来铝合金车轮以其质量轻、平衡度好、造型雅观(形式变化多样)、较好的强度、节能燃料等优点,正逐步代替钢制车轮.我国从20世纪80年代开始生产推广使用并出口铝车轮.

3.4 、铝保险杠

保险杠作为吸收抵触触犯能量的缓冲体己普遍安装在轿车上.但由此却增加了车的质量.为此,铝保险杠、塑料保险杠同时出现以达轻量化的目的.今朝,塑料保险杠是主流,铝只作为增强材料而使用

3.5、 铝车身外板

轧制铝用于车身外板使汽车的铝化进人新的阶段.美国已在车身外板的许多零件上采用铝打造.但车身外板与其他部位的条件有很大差异,除造.但车身外板与其他部位的条件有很大差异,除要求力学强度和功能外,表观质量及手感也是要求很高的.从这一角度出发,涂装和外貌质量间题就显患上很凸起.因这天本用患上很少,除成本原因外,还有几方面的顾虑:伸长率不如钢好,弹性系数只有钢板的 1/3,回弹大.是以,冲压成型性比钢板低,烧焊性不如钢好.与钢板比,电导率高、熔点低、极易生成氧化膜,特别是与钢的烧焊更难.因为铝的涂装性与钢板不同,铝板与钢板之间易出现涂装不匀现象.此外因为绵软,易生成细小的伤痕,不但有拉伸滑移线、折皱、裂纹等加工缺陷,使用时的凹陷(由撞击引起的凹痕)也不成制止.

3.6、 底盘零件

就减轻汽车质量而言,没有比底盘系统更具潜力、更易做到的了.在悬挂系统中今朝代替钢铁材料的首选材料是铝.通用公司在凯迪莱克和克尔维特车的悬挂系统使用了铝合金部件,还加大子悬挂系统转向节的打造中以铝替代铸铁的规模.福特公司使用了铝合金的制动盘.该制动盘质量仅为2.幻峪,为原铸恢盘的1/3,尽管费用较高,寿命却是铸铁盘的3:倍,克莱斯勒公司的FIeodUte车底盘因为使用了大量的铝合金部件,质量减轻了许多,如转向机万向节质量降低3kg,下控制臂降低2. 6kg,转向机壳降低1.36喃,转向轴降低1.9掩,后制动鼓降低3.6吨,前制动踏板架降低0.8峪.

4、用铝合金材料实现汽车轻量化是未来汽车发展的趋势

节能、环保、安全、恬静、智能和网络是汽车技能发展的趋势,尤其是节能和环保更是瓜葛到人类可持续发展的重大问题。是以,降低燃油消耗、减少向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车界主要的研究课题。减少汽车自身质量(汽车轻量化)是汽车降低燃油消耗及减少排放的最有用措施之一。汽车轻量化的路子有两种:一是优化汽车框架结构;另外一个是在车身打造上采用轻质材料。而今朝常用的轻质材料为铝合金。

铝是应用较早且技能日趋成熟的轻量化材料,它在汽车上的用量呈持续增长的趋势。根据世界铝协计数,在1991-1999年间,铝在汽车上的应用翻了一番。2002年在北美平均每一辆车的用铝量已打124kg.。汽车上的零件以铝为主,如缸体、缸盖、变速器壳体、汽缸盖罩等,它们约莫占去了汽车用铝的80%。在轻量化的推动下,铝合金材料起应用技能发展很快,在近年来出现的全铝车身以铝密布型汽车(如福特P2000)中,铝的比例更高达37%

铝的应用正朝着车身零件及结构件的方向发展,如应用日益广泛的铝合金车厢盖、发动机罩、提升式后车门、前端翼子板、发动机支架及全铝车身骨架等。未来铝在汽车中的应用规模将进一步扩大,并将出现铸件、型材、板材并举的局面。在不久的将来,铝将会成为仅次与钢的第二大汽车材料。从铝的发展势头来看,这中种说话很有道理。

今朝,世界交通运输业用铝为铝产量的26%,而我国仅为5.7%。随着我国经济的发展和人平易近生活程度的提高,对交通东西的需求愈来愈多,是以,铝合金材料在我邦交通运输业上的发展空间还很大。

现代轿车发动机活塞几乎都用铸铝合金,这是因为活塞作为主要的往复运动件要靠减重来减小惯性,减轻曲轴配重,提高效率,并需要材料有良好的导热性,较小的热膨胀系数,以及在350℃左右有较好的力学性能,而铸铝合金能切合这些要求。同时因为活塞、连杆采用了铸铝合金件,减轻了质量,从而减少发动机的振动,降低了噪声,使发动机的油耗下降,这也切合汽车的发展趋势。

汽车车身约占汽车曾质量的贺30%,对汽车本身来说,约70%的油耗是用在车身质量上的,所以汽车车身铝化对提高整车燃料经济性至关重要。奥迪汽车公司最早于1980年在Audi80和Audi100上采用了铝合金车门,然后不断扩大应用。1994年奥迪公司斥资800万欧元建立的铝材中心(1994年～2002年),两年前被更名为“奥迪铝材及轻重化设汁中心”。 1994年开发熬头代Audi A8全铝空间框架结构(ASF),ASF车身跨越了现代轿车钢板车身的强度和安全系数。但汽车自身质量减轻了约莫40%。随即于1999年诞生的Audi A2,成为首批采用该技能的批量生产轿车。2002年,奥迪铝材及轻量化设计中心又实现了第二代Audi A8的诞生。

在此期间,美国铝业公司开发了全新的汽车生产技能。如今,铝制车身打造的自动化操作程度已达80%,赶上了传统钢制车身生产的自动化程度。奥迪公司与美国铝业公司一直连结着良好的互助瓜葛,双方互助的目标是共同开发一款全新的可以批量生产的全铝车身汽车。

美国铝业公司为全球汽车打造商提供品种繁多、性能优异的汽车部件和总成,包括车身覆盖件的铝板、压铸轮毂、配电系统、底盘和悬架部件,以及保险杆、发动机支架、传动轴、车顶系统等总成;包括Audi A8的第二代ASF框架结构、宝马5和7系列的铝制悬架、日产Altima的发动机罩和轮毂、法拉利612 -Scaglietti的全铝车体结构,以及捷豹XJ采用的真空压铸技能。美铝公司的产物和解决方案使这些车型向着更轻量化、更技能化的方向发展。

今朝,制约铝合金在汽车上大量应用的主要原因之一是其价格比钢材的高,为了促进铝合金在汽车上的大量应用,必须降低材料成本。除开发低成本的铝合金和先进的铝合金成形工艺外,回收再生技能可进一步降低铝合金的生产资本。扩大铝合金应用的另外一个研究方向是开发新的各种毗连技能,今后发展的多材料结构轿车要求毗连两种不同类型的材料(如铸铁- 铝、钢- 铝、铝- 镁等),对这些毗连技能以及对材料和零件防腐化的外貌处理技能,是今后扩大铝合金在汽车上应用的重要课题。

汽车广泛应用的铝制轮毂是铝合金在汽车上应用的一个例子,铝合金轮毂的优点是:

(l)省油。平均每个铝合金轮毂比相同尺寸钢轮毂轻2 kg,一台轿车用5个便节流l0kg质量。根据日本试验,5座位轿车质量每减轻l kg,-年约节流20L汽油,而美国汽车工程师学会发表的研究报告指出,铝合金轮毂价格虽则比一般钢轮毂的高,但每辆汽车行走2万km,所节流的燃料费便足够抵回其增加的成本。

(2)增加发动机寿命。根据发动机负荷与功率曲线图,当负荷增大至某一程度后,其功率反呈降低趋势,此边际表示此时每一单位负荷发动机将特别耗油。发动机负荷减轻.自然减少妨碍,延长寿命。

(3)散热好。铝合金的传导系数为钢的3倍,散热效果好,长途高速行驶时也能使轮胎连结在适当的温度,使刹车鼓及轮胎不易老化,增加寿命,降低爆胎的机会。

(4)真圆度好。真圆度精度高达0.05mm,运转平衡性能好,有帮助于消除一般车身超长时方向盘抖动现象。

(5)坚固耐用。铝合金轮毂之耐冲击力、抗张力及耐热能力较钢轮的好。

(6)雅观。一般钢轮毂因生产工艺所限,形式单调呆板。铝合金轮毂则有各式各样的设计,加上光泽、颜色效果好,从而提高了汽车的价值与雅观。

综上所述,铝合金在汽车行业上的应用前景是很好的,但是碳纤维增强复合材料以其优异的性能逐渐在航空工业上患上到应用,是以铝合金材料在很多工业部门的应用也将受到其他新型材料严峻的挑战,必须不断裂发新的铝合金品种,新的加工工艺,更加提高材料的性能,迎接新的挑战。

5、发展汽车材料轻量化要注意的问题5.1、.汽车材料的轻量化要科学、严谨,提高安全意识对汽车材料的轻量化不能盲目进行,只有在保证汽车群体性能不受影响的前提下才能考虑最大限地减轻零部件的质量。同时,使用轻量化材料起首要考虑材料的应用是否能够保证车辆的安全性,这是汽车材料轻量化的先决条件。5.2、处理好汽车材料轻量化与汽车配备布置增加的瓜葛因为汽车趋向于快速、高级、豪华、恬静、安全,形形色色的附配装配大量使用,使 汽车的总质量有了较大的增加。一方面要增加汽车配备布置,一方面又在进行汽车材料轻量化,这是一个十分欠好解决的问题。所以进行汽车轻量化,要在保证行车稳定性的前提下,减失使用率不高的相关汽车配备布置,如许才能达到汽车轻量化的目的。5.3、处理好汽车材料轻量化与原材料资源和成本之间的瓜葛如果选用资源少,成本高的轻量化原材料,必然提高整车成本。所以在原料选用上一定要注意选用成本低、资源多的材料,从而达到在提高汽车材料轻量化的同时降低汽车整车打造成本的目的。5.4、制定汽车材料轻量化规范今朝对汽车轻量化没有同一的规范,有碍于汽车轻量化的发展,所以,希望汽车管理部门能够制定汽车材料轻量化技能规范和检测方法。5.5、.建立汽车材料轻量化技能人才培养基地和技能咨询服务机构人才是企业之本,只有建立必要的培养基地,培养这方面的人才,汽车材料轻量化才能科学进行,增设这方面的技能咨询服务机构也是切要的。综上所述,汽车材料轻量化是大势所趋,世界列国都在致力研究和发展汽车材料轻量化。但是汽车打造商在汽车材料轻量化上不能盲目的跟风,一定要科学、合理地进行。我国汽车材料轻量化的发展还落后于欧美等国家,今朝正居于发展阶段,所以发展前景广阔。中国汽车企业要抓住机遇,大力发展汽车轻量化,为中国汽车产业的跳跃式发展作出贡献

6、铝合金的研究方向

制约铝合金在汽车上大量应用的主要原因之一是其价格比钢高。为了促进铝在汽车上的应用,必须降低生产资本。除了开发低成本的铝合金和先进的铝合金成型工艺外,回收再生技能可进一步降低成本。此刻大部分铝材,包括铝板、铝挤压型材和铝铸件均可以回收为铸材。因而,生产铝板材和铝挤压件必须采办初生铝。如果将废旧铝板回收再生为新铝板,废旧挤压型材回收再生为铝型材名酒不需要太多的初铝,可以大大降低材料成本,这就是今后很主要的一研究方向。扩大铝合金的应用的另外一个研究方向是开发新的各种联接技能,今朝虽则以积累了一些铝板与挤压件的联接数据,但对铝铸件的联结所知甚少。今后发展的多材料结构轿车轿车要求联结两种不同类型材料(如铸铁-铝、钢-铝、镁-铝等),对这些联结技能及对材料和零件防腐化的外貌处理技能是今后扩大在铝在汽车上应用的主要课题。

铝制零件的优化设计和快速成型技能是人们关注的主要研究方向。通过优化设计将浩繁的零件组合成一个大件,采用铝铸造工艺是纯粹可以实现的。这既可以减少质量又可以减少零件的数量,降低生产资本。

至于今后我国铝合金技能的发展,如开发研制高效、高程度的铝合金铸造设备;加大对模具设计和打造技能的应用的研究;热交换器、冲压件、覆盖件和焊装结构件的开发研究工作;开展汽车废铝材及部件的回收、再生的研究工作。

7、论断

因为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最近兴起产业,电子、化工、计算机的新技能、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倚赖于化学工业的技能,迅速融人汽车材料的发展,贯穿于汽车的生产打造、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。

(责任编辑邓闻辉)

2007年6月15日

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