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鋁合金越來越多的作為汽車結(jié)構(gòu)件使用，但仍然存在大量的問題，同時(shí)我們也要面臨材料與工藝開發(fā)的諸多挑戰(zhàn)。帶著這些話題，在由SMM網(wǎng)主辦的“2019(第十四屆)銅鋁峰會(huì)-鋁產(chǎn)業(yè)鏈高峰論壇暨鋁行業(yè)品牌盛典”上，蘇州大學(xué)研究員張海濤對(duì)于汽車輕量化、鋁合金在汽車輕量化的應(yīng)用等方面做出了詳細(xì)解讀。

汽車輕量化背景

2017年,中國(guó)汽車產(chǎn)量為2901.5萬輛，汽車銷量為2887.9萬輛，年產(chǎn)量年和銷量均為世界第一。

工信部預(yù)計(jì)，在2020年我國(guó)新能源汽車，將達(dá)到200萬輛。

在我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的高速持續(xù)增長(zhǎng)同時(shí)，汽車已成為世界能源消耗和污染物排放的主要來源。為了應(yīng)對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)帶來的環(huán)境和能源短缺問題，各發(fā)達(dá)國(guó)家均制訂了嚴(yán)格的法規(guī)來限制汽車燃油消耗和溫室氣體的排放，歐盟到2021年二氧化碳排放量須降至95g/km，美國(guó)到2025年須降至97g/km，日本到2020年須降至122g/km。我國(guó)規(guī)定到2020年須降至117g/km，同時(shí)工信部出臺(tái)了《乘用車燃料消耗量限值》(GB19578-2004)，規(guī)定在2020年乘用車平均油耗5L/100km。眾所周知，減少車輛的整備質(zhì)量是減低油耗和減少排放最為有效的方法，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車每減少100kg，節(jié)省燃油0.3~0.5L/(100km)，可減少CO2排放8~11g/(100km)。

工信部正式發(fā)布了《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》

2017年全球新能源乘用車銷量超100萬輛，同比增長(zhǎng)57%。其中，我國(guó)仍然是全球最大的新能源汽車市場(chǎng)(2017年銷量達(dá)到522萬輛)。但是，新能源汽車無法遠(yuǎn)距離續(xù)航的問題成為人們選擇新能源最糾結(jié)的關(guān)鍵。針對(duì)這一問題，未來的破局需要從兩個(gè)方面來解決，第一個(gè)顯而易見是電池容量的增加，第二個(gè)是降低汽車整備質(zhì)量，每減少100公斤的整備質(zhì)量可以增加續(xù)駛里程10%，節(jié)約電池成本15%-20%。

鋁是汽車輕量化的首選材料

鋁合金在汽車輕量化中的應(yīng)用

據(jù)預(yù)測(cè)2020年國(guó)內(nèi)汽車用鋁量將達(dá)190kg/輛，新能源汽車可達(dá)200kg/輛。

鋁合金在汽車輕量化中的應(yīng)用

鋁零部件在HONDA-LEGEND的應(yīng)用例

汽車結(jié)構(gòu)件用變形鋁合金面臨的挑戰(zhàn)變形鋁合金在汽車結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用

變形鋁合金在車身中的應(yīng)用-擠壓材

由于鋁合金擠壓型材可以簡(jiǎn)單地生產(chǎn)出鋼鐵無法生產(chǎn)的各種復(fù)雜斷面結(jié)構(gòu)的型材，做為汽車輕量化的有效手段之一備受關(guān)注。擠壓型材由于其重量輕，剛性好做為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用在汽車的各個(gè)部分。

1990年日本汽車制造商就在世界上將各種擠壓型材應(yīng)用到汽車上，生產(chǎn)出了全鋁車身的NSX跑車，其中擠壓型材占用材總量的12%。隨著鋁加工技術(shù)的發(fā)展，型材的高精度3維彎曲加工技術(shù)以及6xxx系合金材料的組織控制和均一屈服強(qiáng)度控制熱處理技術(shù)的確立，使擠壓型材在汽車上的應(yīng)用空間得到極大地?cái)U(kuò)展。上世紀(jì)90年代末日本的本田汽車開發(fā)的混合動(dòng)力車INSIGHT，已將擠壓型材的用量從NSX的12%提高到了30%。同時(shí)采用鋁合金框架的車體無論從減輕重量還是從剛性都比鋼制車體有很大的提高，因此為鋁合金車體在安全上提供了良好的發(fā)展空間。

變形鋁合金在底盤中的應(yīng)用-擠壓材

變形鋁合金在底盤中的應(yīng)用-鍛件

汽車結(jié)構(gòu)件用變形鋁合金面臨的挑戰(zhàn)

問題：性能的穩(wěn)定性；更高靜態(tài)性能；更高疲勞性能

影響因素：材料-合金化；微觀組織的控制；合金開發(fā)-6XXX鋁合金

汽車結(jié)構(gòu)件用鑄造鋁合金面臨的挑戰(zhàn)

問題：連接方式受限：焊接、鉚接；靜態(tài)性能差；疲勞性能差。

影響因素：材料-合金化；熱處理；含氣量；氧化物、金屬間化合物等夾雜物。

蘇州大學(xué)研究結(jié)果

變形鋁合金

最后，張海濤表示提出了鋁合金相關(guān)建議和發(fā)展思路：

一、不增加成本為前提的新型高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)用鋁合金的開發(fā)思路：微合金化，熱變形，熱處理等；

二、擴(kuò)大高強(qiáng)韌鋁合金在汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用；

三、新生產(chǎn)工藝的研發(fā)：探索新工藝新方法，提升產(chǎn)品的成分均勻、組織致密、晶粒細(xì)化等增加強(qiáng)度和韌性的因素；研制新生產(chǎn)設(shè)備。