一、鋁合金材料是實現(xiàn)汽車輕量化的重要替代材料之一

       實現(xiàn)車身結構輕量化的途徑主要有兩條:一是采用合理的設計結構優(yōu)化車身框架結構;二是在車身制造上采用輕質材料。由于第一種方式改進空間相對有限，因此第二種方式逐漸成為近年來車身輕量化的主流。目前，具備推廣意義的汽車輕量化材料主要包括高強度鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料等。其中高強度鋼板在汽車行業(yè)中已得到廣泛應用，近兩年新上市的轎車中，高強度、超高強度鋼使用量比例達到50%-70%以上;鎂合金由于價格和高溫抗蠕變問題尚未得到有效解決，目前主要應用于儀表盤基座、風扇架、作為框架、方向盤軸、燈托架和燈罩等;工程塑料回收和性能問題，目前主要應用于內部裝飾結構。相比較而言，鋁合金材料是實現(xiàn)汽車輕量化的首選材料。

       實驗數據表明，鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%到40%；鋁制造發(fā)動機可減重30%；鋁質散熱器比相同的銅制品輕20%到40%；轎車鋁車身比原鋼材制品輕40%以上；汽車鋁車輪可減重30%左右。研究表明，汽車每使用1千克鋁，可降低自重2.25千克，減重效應高達125%，在汽車整個使用壽命周期內可以減少廢氣排放20千克。此外，鋁回收簡便，是鋼鐵以外能最大限度回收利用的材料，幾乎90%的汽車用鋁回收并循環(huán)利用。同時，鋁合金具有良好的物理和化學性能，工業(yè)生產中的鑄、鍛、沖工藝均能適用，是少數幾種可采用多種鑄造工藝生產零件的金屬。此外，鋁資源在全球范圍內儲量相對豐富，使之成為次于鋼的結構材料，成為汽車輕量化中經濟適用和最有竟爭力的材料。

       全球鋁合金材料在汽車重量中的占比已由1980年的4%提高到2010年的29%，并且這一上升趨勢還在持續(xù)，預計到2015年可達到35%以上，美、歐、日等國單臺汽車鋁材消費可達到280kg以上。從這一角度來看，汽車用鋁合金材料行業(yè)需求空間及前景相當廣闊。

       二、車用鋁合金擠壓材未來需求增長空間可期

       汽車用鋁合金材料主要分為兩大類，鑄造鋁合金和變形鋁合金，其中鑄造鋁合金，約占80%(質量占比);變形鋁合金約19%，其他(鋁基復化材料、泡沫鋁、鋁粉)低于1%。鑄造鋁合金在汽車上用于壓鑄與鑄造發(fā)動機、傳動機構、轉向系統(tǒng)、制動器、行走系零件及各種附件等;變形鋁合金是以板、帶、箔、管、棒、型材、線材及鍛件、沖擠件等的形式用于制造各種結構件，鋁箔用于制造空調器的散熱器。

       具體來看，汽車用鋁合金擠壓材90%以上為6xxx系鋁合金生產，此外少量采用3xxx系、5xxx系和7xxx系合金擠壓材。其中型材與管材用得較多，棒材的用量很少，主要應用于切削加工一些小的零件。目前小轎車的車身框架主要為鋼板單殼結構，車身占整車質量的30%o鋁合金的可擠壓性能好，可生產斷面復雜的中空薄壁型材，用其制造車身結構和保險杠，車身質量可以減輕30%至40%，且與鋼結構的具有同等的杭沖擊強度，當汽車發(fā)生碰撞等意外事故時，能有效地吸收碰撞沖擊能，保護人身安全。近年來汽車結構中承力加固件也都越來越多的使用鋁合金型材制造，比如6061-T6,7003-T5,7016-T5,7021-T62,7029-T62,7129-T62,7046-T63,7N01-TS等。2009年世界汽車工業(yè)用的擠壓鋁合金型材品種與規(guī)格已超過250種。

       全鋁車是近年來行業(yè)發(fā)展的又一大趨勢，是指在目前的技術條件下，實現(xiàn)可用鋁合金制造零件的全鋁化，即制造車身用材料包括板材、型材與框架型材壓鑄連接件等全部由鋁合金材料制成。以AudiA8為例，其車身由鋁型材、鋁板與壓鑄件制成，自身質量比鋼制車身輕40%，用鋁合金擠壓材制成的空間框架(ASF)如同人體的骨骼支撐著鋁薄板等零部件，而車身外覆蓋件以鋁合金薄板沖制而成。美國鋁業(yè)公司與鄭州宇通客車公司設計制造的大型鋁合金公共汽車車身框架與內飾件用鋁合金型材制造，與鋼結構相比，框架減重800kg、車輪減重170kg、車身銀金件減重SSOkg、內飾件減重400kg。全鋁宇通汽車的自身質量的減輕近2噸(減重46%)。

全鋁轎車車身的鋁材用量比例

資料來源：中企顧問網整理

       2009年全世界汽車工業(yè)消費鋁擠壓材約1300Kt，占世界鋁消費總量的2.4%，占汽車工業(yè)用鋁量的13.5%左右。我國目前擠壓鋁材在汽車中的應用還相對較少，從應用范圍來看，也僅僅限于轎車熱傳輸系統(tǒng)管路、動力系統(tǒng)管路、導軌、車窗框架、鑲飾等領域，2009年我國車用擠壓鋁材總消費量約280Kt。

       同時，我國用擠壓鋁材制造轎車車身框架很少。隨著國內汽車輕量化的快速發(fā)展，在車身系統(tǒng)部件以及其他零配件上，鋁合金擠壓材需求量也將經歷一個快速增長階段，比如車門、車身骨架、底盤、座椅、保險杠、底盤、裝飾件等部分，在中高端轎車以及全鋁車中可得到大范圍推廣應用。我們預計未來10年內，國內汽車用鋁合金擠壓材需求量年均增長率可達到15%以上。

       從生產工藝角度來看，汽車用擠壓鋁型材在質量要求上非常高，要求成分合格、組織致密均勻，具有優(yōu)秀的靜態(tài)與動態(tài)輕度，同時在熱處理后具備良好的延展性和韌性。因此，鋁合金型材加工企業(yè)在生產中要對從磨具設計，到合金配比、溶液凈化，擠壓和淬火環(huán)節(jié)中對溫度、速度的控制，各道工序的工藝參數都必須嚴格控制。

變形鋁合金材料在汽車中應用的主要部件系統(tǒng)

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