铝合金的发展前景好吗

汽车工业中的能源材料

高强度铝合金 通过节能降低环境污染具有重要意义。在汽车材料领域，除了依靠零件薄壁化、中空化及小型化等方法节能外，主要的方法是材料的轻量化，所以轻量化材料的研究是目前国际上汽车材料领域最活跃的研究方向之一。 目前轻量化材料主要采用各种高强度钢，能够降低汽车重量１５％-２０％。九十年代以来国外广泛采用高比强度Ａｌ合金、Ｍｇ合金和塑料，其中最重要的轻量化材料是铝合金，它具有塑性好、比强度高、耐腐蚀性好、韧性好、加工成本低和可延长使用寿命等优点，每使用１Ｋｇ的Ａｌ，可降低汽车重量２．２５Ｋｇ。 美国每台车的Ａｌ合金重量已经从７０年代的３０Ｋｇ增至９０年代的９０Ｋｇ。１９９６年Ａｕｄｉ公司生产的全铝Ａ８轿车，采用Ａｌ合金挤压车架，重量降低了３５％，抗扭刚度增加了５０％；１９９７年又生产了全Ａｌ车身的双座敞篷汽车和双座轿车。ＢＭＷ公司１９９６年生产的５系列全铝轿车，其车身、车架、桥壳、齿轮箱箱体和双联前轴都是由Ａｌ合金制造，整体刚度增加８０％，据德国铝业人士估计，仅使用Ａｌ车身，一年就可节约运行费用２．５万马克。 另外，Ｈｏｎｄａ、Ｎｉｓｓａｎ、Ｃｈｒｙｓｌｅｒ、ＢＭＷ和Ａｕｄｉ等公司都生产了全铝发动机，它采用具有低热膨胀系数、良好的高温机械性能和耐磨性的过共晶铝硅合金活塞；缸体、连杆和曲轴采用压力铸造纤维增强和颗粒增强铝合金复合材料；车身采用Ａｌ－１％Ｓｉ－０．５％Ｍｇ合金。这种合金在深冲成型时呈固溶态，塑性好；时效后，通过析出Ｍｇ２Ｓｉ而增加强度。此外，采用管状铝材构成“空间立体构架”，其重量比钢车身降低４０％，成本只增加２０％，汽车总重量和燃料费都降低１０％以上。 通过改变合金组织提高铝合金的强度，能够降低铝合金成本，使其得到更广泛的应用。由于我国以生产低中档轿车为主，所以这一点对我国的汽车工业具有特殊的意义。 此类合金的重要特征是强度高、耐腐蚀和韧性好。非晶和纳米晶高强度铝合金通常采用粉末冶金方法制造（冷速为４０Ｋ／ｓ），采用真空或氢气保护，在过冷液态温度下压制成型，制成的样品密度接近１００％。例如Ａｌ９４Ｖ４Ｆｅ２合金，其基体中含有高密度晶界和过饱和Ｆｅ和Ｖ。由于Ｆｅ阻碍晶粒长大，其组织为纳米晶＋非晶。 在成型过程中，合金表面的氧化铝膜被挤碎，在合金中呈弥散分布，因此该合金同时具有缺陷强化、固溶强化和弥散强化几个方面的强化机制，而组织中的非晶则有力的改善了合金的韧性，该合金最高强度达到１３９０ＭＰａ，其它合金也存在类似的性能。这些合金的铝含量在８５％-９４％之间，铝含量越低，合金韧性越好，成本越高。由于上述合金需要在压力下成型，所以用这些合金制造的零件应具有较简单的形状。 现在汽车发动机连杆使用的材料主要是中碳碳素钢和合金钢，其强度在６００-１０００ＭＰａ之间。如果高强度铝合金的强度达到７００-９００ＭＰａ，则铝合金的比强度是中碳钢的３倍，而其重量只有原有重量的１／３，这不但能够提高发动机的工作效率和节约能源，而且由于连杆重量的减轻可降低发动机工作时的振动，从而提高发动机的使用寿命和可靠性。 2、储氢合金 估计到２０２０年石油作为能源的比例将由目前的４０％降至２０％，所以需要研究替代能源。汽车未来能源除采用天然气和液化气以及各种双燃料外，可采用太阳能、电能和氢能。 太阳能电池从材料角度出发，要解决非晶硅的低成本制造（本世纪末只能达到１ｗ／０．２＄）和光电转换率低的问题（２４％）；电池储能需要解决高效电池（低成本、储电的高比能量和比功率及高储电次数）的问题；而氢能则需要解决低成本分解水和氢气储存问题。 对于氢气储存问题通常采用储氢合金解决，目前主要是镧系（ＬａＮｉ５），钛系（ＴｉＦｅ和ＴｉＦｅＶ）和镁系（Ｍｇ２Ｎｉ）金属间化合物，一般能够储存比本身体积大１０００倍以上的氢量。 这些合金的缺点是储氢次数低（储氢和放氢使其体积反复膨胀和收缩，导致合金粉化）、容易中毒和储氢密度低。如果采用锆镍和铜钛非晶合金储氢，则由于它的非晶结构，不容易发生晶界开裂，从而避免形成粉末。但是一般非晶合金在制造过程中需要急冷，因此很难制成大块样品，需要研制出具有高非晶形成能力的合金。 我们根据８０年代末国外的文献报道，研究了在镧系、锆系和镁系非晶合金中加入其它组元（Ａｌ、Ｙ和Ｃｏ等）后的非晶形成能力。虽然不能达到文献报道的通过压力铸造制成直径１０ｍｍ左右的铸件的水平，但铸造出了直径大于５ｍｍ的非晶合金。以这些合金为基础，有可能研究出长寿命的储氢非晶合金，其性能指标预期可达到: ａ．储氢能力达到２００ｍｍ３／ｇ； ｂ．放电量５０Ｗ／Ｋｇ； ｃ．充放电次数大于５００次； ｄ．在１００-１５０℃氢的蒸气压大于５ＭＰａ； ｅ．压力平台温度范围在２０-３０℃之间。 通过解决水的低成本分解（目前也可通过电厂电力输出低谷时富余的电力电解水）或由于汽油的价格的上涨（石油短缺），都可以导致氢燃料汽车的应用。因为氢燃烧后生成无害的水，所以该研究对于环境保护有着重要意义。

以上是一片参考文献，仅供参考

  现如今的铝型材已经涉及到各行各业，从普遍的交通工具、灯饰、电子产品等都有涉及，那今天就给大家普及一下汽车用铝合金型材知识。汽车车身用铝合金型材制作的有：保险杠防撞梁、吸能盒、车门防撞梁、仪表盘支架、前围、车架主梁、散热器及其支架、油管、滑动轨元件、热交换器的橡胶管接头等截面一致且形状复杂的构件。

防撞梁一般使用钢质板件、钢质滚压件。但是现在防撞梁也使用汽车用铝合金型材，因为铝合金吸能效果好，已广泛应用于合资品牌车型的保险杠防撞梁总成。但国内自主品牌车型局限于成本及其他原因，使用较少。东莞信从义铝合金型材生产厂家对铝合金防撞梁总成做了相关的研究，研究表明：使用铝质防撞梁后较原钢质防撞梁质量减轻了25%，具有较高的抗弯曲强度，低速碰撞试验条件下，铝合金前防撞梁较钢质件系统吸能效果提高45%。

汽车用铝合金型材使用较多的是车身结构：组合车架式结构，主要是车架主梁，前围等部分。铝型材件使用占车身铝合金比例的22%，

新款 Cayenne 车身的42％由传统的钢板制成，31％为铝板，13％为铝铸件，11％为热成型钢，3％为挤压铝。

作为钢和铁替代材料的首选金属---铝，它在未来汽车产业的发展趋势只会越来越广泛。

我们经常会听到什么法拉利、保时捷等等超级跑车采用全铝车身以减轻重量。为什么要使用铝合金呢？一方面减少车身重量，铝的密度只有钢或铁的1/3，用在汽车上可以将同样钢结构的质量减小一半，使汽车可以获得更好的动力并且降低油耗，另一方面铝合金是非常好回收再造的一种材料，这也使得汽车的维修更为简便，当然也更加环保。而且铝合金的特性也越来越丰富，随着技术的进步，某一天某种铝合金完全取代钢材也不是没有可能。

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。

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。

存在的问题：

1、成型性还需继续改善

铝合金板材的局部拉延性不好，容易产生裂纹。如发动机罩内板因为形状比较复杂，为了提高其拉延变形性能采用高楼铝合金，延伸率已超过30%，但还是比钢差，所以在结构设计时要尽可能地保证形状不突变，让材料容易流动以避免拉裂。

2、尺寸精度不容易掌握

回弹难以控制，在形状设计时要尽可能采用回弹少的形状。

3、铝比钢软

在生产和运输中的碰撞和各种粉尘附着等原因使零件表面产生碰伤、划伤等缺陷，所以要对模具的清洁、设备的清洁、环境的粉尘、空气污染等方面采取措施，确保零件的完好。

据了解，商用铸造铝合金可分为两类，一类具备高强度，一类具有高导电率。例如，A356 铝合金的屈服强度大于 175 MPa,，导电率约为 40% IACS（国际退火铜标准）。相反，100.1 铝合金的导电率大于 48% IACS，但屈服强度小于 50MPa。而对于用于铸造如转子或逆变器等电动 汽车 的部件，铝合金需要既具备高强度，又具备高导电性。

此外，由于需要通过铸造工艺制造零部件，因而无法使用锻造合金。相反，通过低压、高速金属注射或高压压铸等铸造工艺制造零部件的方式更好，可以更快、更可靠地制造零部件。在铸造之后，合金必须能够保持其性能，以满足必要的应用要求。如果合金的可铸造性差，常常会导致肉眼可见的热撕裂，以及填充问题，即通常会降低终端铸造零部件的机械性能和电气化性能。

因此，特斯拉正尝试打造具有高屈服强度和高导电性，同时可抵抗热撕裂的合金，以便让其用于压铸驱动单元部件。与上述数据相比，特斯拉表示其新型合金的屈服强度可从 90 MPa 上升至 150 MPa，而导电率可以从 40% IACS 上升至 60% IACS。

特斯拉还表示，新型合金可用于压铸。在某个用例中，该合金具备适当的流动性，可确保该合金能够湿润整个模具，并使模具正确成型，从而使合金在铸件凝固时能够抵抗热撕裂，并保持所需的屈服强度。

铝制车身材料的优缺点

铝车身具有重量更轻、强度更高的优点。缺点是一旦发生碰撞，很难修复，修复成本也比较高。

铝制车身被许多品牌的汽车使用，如捷豹、奥迪等。

碰撞后修理铝车相当困难，而且要花更多的钱。

因此，如果你买了一辆铝制车身的汽车，你在使用汽车时一定要小心。

而且最好给自己的车买车损险。

很多高性能车和跑车也采用铝制车身，可以减轻整车重量。

但是用铝来制造车身的成本比较高，所以用铝车身的车价格也比较贵。

使用铝车身和钢车身在外观上没有区别。

如果你对铝制车身的车感兴趣，可以去当地的4s店试驾。

铝制车身的重量更小，所以驾驶和控制汽车更好、更灵活。

使用铝车身的汽车厂商还是比较少的。

一些超级跑车会用更贵的碳纤维材料或者其他复合材料来做车身，虽然贵一些，但是重量更轻，刚性更好。

铝合金悬架的车好处

因为铝合金的重量比较轻，这样可以减轻簧下重量。簧下重量降低了减震器的回弹和膨胀速度，可以提高汽车的舒适性。但是由于铝合金的成本比较高，只有昂贵的豪华车才会用铝合金来制造悬架的摆臂。

普通家用车还是用钢做悬架的摆臂，可以降低成本。

包括簧下重量悬架摆臂的质量和车轮的质量。

簧下重量越轻，减震器反应越快。

减震器反应越快， 轮胎 的接地性能越强，可以提高舒适性和操控性。

我举一个很简单的例子，大家可以理解。

如果开车需要经过一些减速带，如果在车轮压在减速带上的瞬间，减震器会收缩，在车轮离开减速带的瞬间，减震器会回弹，那么减速带对车轮的冲击就会被减震器吸收，此时车内的乘客也不会感到不舒服。

而且在这个过程中车轮总是紧贴着减速带和地面，所以车轮的抓地力也会得到提升。

豪华车追求舒适，所以会不惜代价使用铝合金悬架摆臂。 铝制车身材料的优缺点 铝合金悬架的车好处@2019

铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。

成本低，而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件，这也是他的特点之一。

它的材料特性是轻、容易加工、以及在可耐强度方面不象碳素纤维有一个最大受力范围。这是什么意思呢？也就是说，碳素纤维因为有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力很强，但是在在别的方向上的受力就会很差。在制造一个比较大的零部件时可能会使用好几层碳素纤维，在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变得一层一层的。而铝合金在承受了一定的力量后，会慢慢变形再损坏。

还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。

此外，铝合金的加工工艺多种多样。通用性较强。