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铝合金|汽车轻量化的未来材料?

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铝合金|汽车轻量化的未来材料?

铝合金车身就是这么重要?
近年来,随着全球气候变暖和能源问题的日益突出,各国政府均要求汽车制造企业降低产品能耗、减少污染、提高燃料的经济性。而要改善汽车的上述性能,关键是减轻汽车本身的质量。对于汽车来说,除了节油,轻量化的全铝合金车体可以压榨出终极动力和操控表现。一般来说,在动力不变的情况下,越轻的车提速越快,也更有运动感,同时弯道的侧倾也会减弱。而在同等强度下,越轻的车越安全。车身越重,惯性越强,出现事故后所承担的撞击力度就会越大,事故的后果就越严重。

当然,铝合金车身也有不少缺点,比如造车成本会很高。一是因为铝本身就比较贵,一些铝合金的价格甚至超过黄金,二是刚才提到的,其生产工艺比较复杂,有更多的技术难点。也因此,全铝车身目前基本都是在豪华高端车辆上应用。那么铝合金车身真的那么重要吗?

一、铝合金在车身制造中的应用

ECHI 

现在汽车制造的一个趋势是使用铝等材料制造车身中大的覆盖件板件,来减少车辆自重,像发动机罩,车顶,车门板:
车辆中像奥迪A6,雷诺Laguna ii,标致307和欧宝维特C,他们的发动机罩是铝。雷诺Laguna ii的发动机罩,车顶和车门板都使用铝合金。
可是,有许多制造厂把铝合金引入到车身结构件的生产中,甚至完全用铝合金来制造整个车身,车辆中像奥迪A2,A8,捷豹的XJ,其他的厂家像宝马的5系列,铝合金用来制造车身前部的结构件和外部板件。

二、铝合金的在车身制造中的优点
在新的车身中铝合金有许多优点和特性,虽然这些特性不一定是好的方面,性能超过传统的钢铁车身,它有许多优点不仅仅是在减轻车身重量方面,重要的是减小燃油消耗,改善车辆的操纵性。

另外一个铝车身优于其他钢铁车身原因是它的环保性能,前面已经提到可以减小燃油的消耗,可减少在生产过程中的污染的排放,因为99%的铝可以被循环利用,在一定程度上补偿在从铝矿石冶炼铝产生的成本高消耗。铝的比重大约是钢铁的三分之一,在车身制造中的铝的应用可以使车辆减小20-30%重量,可以减少10%的燃油消耗,这意味着每百公里节省0.5升燃油。

铝合金循环利用率高,可以补偿冶炼的高能源消耗,由于可以重复利用,再循环的成本很低.
铝是一种惰性材料,这种说法也许不准确,铝金属暴露在空气中很快在表面形成一层致密的氧化物,这层氧化物是三氧化二铝,使金属铝和空气隔绝开来,保护氧气的进一步的腐蚀。正是这种可以迅速形成铝氧化物以抵抗外部氧化腐蚀的性能,使它成为一种优良防腐性能的材料。
铝金属外层的氧化铝有以下特点:
当铝金属暴露在空气中时,会直接与空气中的氧发生发应形成一层薄的致密的氧化铝薄膜,阻隔了进一步的氧化,使铝有好的被动防护性.这层氧化物的熔点高达2050℃,在焊接操作时需要去除这层氧化物,如果不去除这层氧化物,焊缝会存在气孔和杂质等缺陷。
铝有良好的刚性,一定厚度的板材应用在车身上,可以制造整车和部分板件,
铝材的一致性要比钢材好,它能够很好的加工成形,通过冲压或挤压,消耗比较低的能量花费。

铝材具有高的能量吸收性能,使它能够成为一种制造车身变形区的理想材料,以增加车身的被动安全性。对紫外线的不透光性,对水和气体的不渗透性,没有气味和无毒,使它成为一种无污染的材料,同时还是一种可循环的环保材料。

汽车空调的冷凝及散热系统,如压缩机、冷凝器、蒸发器和各种配管等都要求材料具有良好的焊接性能,易于成形,抗腐蚀性能好,强度高及导热好等特点。而铝合金在这方面的性能均优于现行采用的铜合金,并且铝散热器的质量比铜低37%~45%,所以铝合金正在逐步用于汽车空调系统。

车轮用铝合金

目前国外铝合金车轮的使用率已经达到80%以上。铝合金车轮主要采用重力铸造、低压铸造等方法生产,但随着对轻量化的更高要求,用铝合金板材进行冲压加工、旋压加工,来制造整体车轮和两部分组合车轮的工艺日益用于生产实际。

发动机用铝合金

汽车发动机的气缸体和气缸盖均要求材料导热性能好、抗腐蚀性能高,而铝合金在这方面具有非常突出的优势。

从高速、舒适、美观、耐用、轻量化、节能、保护环境、降低综合成本等综合性能方面来看,铝合金无疑是汽车工业现代化和轻量化的首选材料,世界许多国家都在致力于汽车用铝合金的研究。
汽车工业作为我国的支柱产业之一,今后几十年都将得到持续高速发展,研制高性能汽车用铝合金对提高我国汽车工业的国际竞争力具有举足轻重的作用,同时也将产生重大的经济和社会效益。