铝合金在汽车工业中的应用与发展前景

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1、铝合金在汽车工业中的应用与发展前景(中国兵器工业第五二研究所，内蒙古包头014034)摘要：介绍了铝合金材料及其特点，概述了铝合金材料在汽车零部件中的应用状况，综述了汽车用铝合金的应用现状及其发展前景，并针对我国汽车用铝合金的应用现状，提出了一些研发对策。关键词：铝合金；汽车工业；零部件；轻量化中图分类号:TG164.2+1:U46文献标识码:A文章编号：1007—6921(XX)09—0059—02随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加，

2、有色金属的应用范围在不断扩大，汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。现代汽车越来越多地使用铝合金材料。铝合金在现代汽车的轻量化中扮演着极为重要的角色，被认为是21世纪最富于开发和应用潜力的“绿色材料”。采用铝合金材料，可提高汽车的安全性，因此，日益受到汽车部门的青睐，许多汽车厂家都将其作为研究的重点和减轻质量问题的理想材料。本文主要介绍铝合金材料在汽车零部件中的应用状况，并针对汽车用铝合金的应用现状及其发展前景，提出了我国汽车用铝合金的一些研发对策。1铝及铝合金材料的特点铝是最常用的轻金属之一，也是地

3、壳中分布最广、储量最多的元素之一，占地壳重量的8.13%。纯铝的比重小（越为2.7），为铁的35%，铜的30%o铝合金的比强度与合金结构钢相当，某些铝合金的强度高于普通结构钢，已有抗拉强度超过600MPa的高强度高钢性的铝合金材料。铝及铝合金材料具有一系列的优良性能；密度小，使车体轻量化；耐蚀性好，可实现无涂装；还具有美观耐用、易成形、可表面处理、可回收再生、可节能储能等，广泛地应用于工业生产的各个部门，尤其是汽车行业。2汽车用铝合金的现状目前，全世界耗铝量的12%〜15%以上用于汽车工业，有些发达国家已超过25%

4、。2002年，整个欧洲汽车工业一年消耗了150万t以上的铝合金，其中大约25万t用于汽车制造，80万t用于制造汽车传动系统，另有2.8万t用于制造汽车行驶机构和悬挂机构。1994年美国生产的每辆轿车中，平均用铝量为86.7,g，比10年前增加47kg。2000年，每辆车的平均用铝量为116kg;到XX年，每辆汽车的平均用铝量上升至172kg。用于汽车上的铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，可分为重力铸造件、低压铸件和其他特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国

5、汽车工业用铝合金材料的品种构成大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%〜3%,其余为加工材。美国汽车工业中变形铝材占较大比例，达36.3%。表1为汽车用铸造铝合金的主要部件系统，表2是汽车用变形铝合金的主要部件系统。740)this.width=740"border=undefined>3铝合金在汽车主要零件上的应用3.1铝汽缸体、汽缸盖发动机的汽缸体、汽缸盖要求材料导热性好，耐蚀性高，铝合金正好能满足这些性能要求，故很多汽车公司发动机的汽缸体、汽缸盖多采用全铝型。如美国通用汽车公司采用全铝钢套，法国

6、汽车的铝汽缸套已达100%，铝汽缸体达45%。在发动机中采用铝铸件的还有发动机活塞、活塞环、连杆等。由于活塞、连杆采用了铸铝件，减轻了重量，从而减轻发动机的振动，降低了噪音，使发动机的燃油耗率下降，很符合汽车的发展趋势。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%的用铝制造。铝散热器的难点是耐久性和散热能力。耐久性主要是因腐蚀而漏水的问题，其原因是冷却液引起的内部腐蚀和盐类引起的外部腐蚀。向冷却水中添加防锈剂可防止内部腐蚀，对

7、于盐类引起的外部腐蚀可采用表面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。车轮轮辋用铝合金，要求较高的强度（疲劳强度、闪光焊焊接性、滚轧成形性）；铸造用铝合金则要求有良好的铸造性和足够的强度。我国从20世纪80年代开始生产推广使用并出口铝车轮。车轮既可以用变形铝合金，也可用铸造铝合金。变形铝合金中防锈铝、硬铝、锻铝都有所应用，整体结构的多用锻件（有的用液态模锻），两片或三片型的其轮辋由板材成型，轮辐由板材成型或锻造成型。据统计，铝合金车轮的使

8、用率现已达到50%左右，有的国家已经超过了60%o为了适应汽车轻量化的要求，铝轮毂正在向厚度更薄、形态更复杂、重量更轻及安全性更高的方向发展。铝轮毂散热性好，可防止轮胎过热，延长车轮及轮胎的使用寿命。另外，从加工的角度看，铝制车轮尺寸精度高，减轻了汽车行驶过程中的振动，提高了汽车的舒适性。3.4铝保险枉保险杠作为吸收冲撞能量的缓冲体已普遍安装在轿车上。但由此