铝合金的应用在退烧,高强度钢在发热
铝合金在欧洲乘用车单车的平均使用现状
DuckerFrontier在2019年10月发布了2019年欧洲乘用车铝合金使用现状及2025年预测报告。在这份报告里,DuckerFrontier统计了欧洲乘用车在2019年的单车铝合金平均使用量为179.2kg。这个数据高吗?当然是高,毕竟欧洲目前来说是最积极推进铝合金在汽车上使用的地区,这个数据基本上就代表了目前乘用车单车用铝的最高平均水平。
而国内目前在乘用车领域,单车铝合金的平均使用量还不到130kg。单从数据上来看,国内乘用车市场铝合金还有大约50kg 的上升空间,按照目前国内汽车每年2000万的产量来看,这对于铝合金制造业来说,理论上还有一个100万吨的巨大增长型市场,这也是为什么近几年国内铝合金相关制造企业,如雨后春笋般在长三角、珠三角这些汽车产业的聚集地遍地开花的原因。
欧洲豪华车的铝合金使用量远高于行业平均值
但是,欧洲汽车行业的数据可以作为参考,却不能作为国内汽车产业短期发展的借鉴依据。欧洲乘用车的产业格局与国内市场存在一定的差异,而铝合金的使用成本决定了它的应用车型范围,中高端车型的使用比例要远远高于紧凑级和入门级车型。在欧洲市场,豪华型车的占比就达到了25%,如果按照这个占比来算,中国消费市场大约需要10家北京奔驰体量的豪华车型销量来支撑。
目前中国消费市场各个领域销量前十的车,基本都以紧凑级车型为主,仅有两款中型轿车勉强挤入到细分领域前十的名单中。而短期内,国内的这种消费格局也不会产生大的变化,所以铝合金在国内乘用车领域的发展前景并不像我们想象的空间那么巨大。当然,在车轮和缸体领域也还是有一定的发展空间。
其实在目前欧洲市场,对于铝合金在乘用车发展领域的前景,Ducker Frontier也只是给出了一个谨慎乐观的预估数据:到2025年单车铝合金平均用量会接近200kg,增长领域主要集中在车身结构件和外覆盖件上。
车身用铝的现状:铝合金应用在退烧
Ducker Frontier虽然对车身铝合金的应用前景做出了一些比较乐观的预测,但是从目前车身铝合金应用的几个头部企业来分析,它们这两年的推出的新车型,铝合金在车身的使用比例却在大幅度降低,比如捷豹、路虎、奥迪等。大家都不再盲目的追求“全铝”的概念,而是追求材料应用的“适才适所”。
捷豹、路虎一直都是铝合金的忠实拥趸
以路虎和奥迪这两大品牌为例,这两家都曾经是“全铝车身”的狂热追求者,在铝合金车身的行业发展的进程中非常具有代表性。我们可以拿这两大品牌近两年上市的新车做前后两代的对比,就会发现它们之间存在的较大的差异性转变。
A8作为奥迪的轿车旗舰车型,每一次的换代奥迪都会赋予它这个时代“最先进”的量产车科技和制造工艺,比如上一代奥迪A8是在2010年推出,我们看到的就是那个时代最先进的车身技术--“全铝”车身,车身框架结构用铝达到了92%,整个白车身(包含开闭件,下同)则是93.1%。而到了2017年的换代车型,框架结构用铝占比则只有58%,应用比例大幅度降低。
2010款A8车身材料分布
2017款A8车身材料分布
铝合金应用退烧的现像在奥迪A6上也一样存在,上一代A6的白车身铝合金占比20%,而这一代则只有14.4%。而一直被认为对重量最敏感的新能源车型,奥迪在最新推出的BEV车型e-tron上,车身铝合金的使用比例也不过才15%,与A6\A7相当。
2011款A6车身材料分布
2018款A6车身材料分布
2019年的奥迪e-Tron
我们再来看看路虎的车型,路虎车身铝合金的应用退烧更为明显。2013年揽胜运动版换代时,车身框架几乎为全铝,白车身铝合金占比高达95%,而在2016年Discovery换代时,白车身铝合金占比则只有69%,虽然车身框架依然占比95%。2017年的揽胜星脉车身框架铝合金下降比例则更高,车身框架占比也只有58%,而到了2019年极光的换代,铝合金在白车身上几乎时消失了,占比不到3%,仅有发动机罩和前防撞梁在应用,退烧的非常彻底
2016款的Discovery白车身材料占比
2017款的揽胜星脉车身材料占比
2013款的揽胜运动版车身材料占比
2019款的极光白车身材料占比
从上面的对比来看,我们不难发现铝合金在豪华车的车身领域应用比例在大幅度的降低,取而代之的高强度的比例在大幅度提升,尤其是热成像钢的使用,比如奥迪A6的白车身热成型钢的使用占比高达19.7%,e-Tron更是高达22%,2019款的极光热成型钢白车身使用比例也达到了23%。如果我们在放眼整个行业来看,沃尔沃/大众等这两年推出的新车型,热成型钢的使用比例都普遍达到了20%以上,甚至部分车型达到了30%。
转变的背后,与行业的技术和政策发展都存在一定的关系。一方面碰撞安全相关的技术标准在提升,铝合金在高速碰撞过程中表现出的综合性价比越来越低,而热成型钢、高强度钢在成本和重量方面的综合性价比在提升,使得大家开始在抛弃铝合金在车身框架的重要传力通道上的应用,取而代之的时热成型钢和超高强度钢。
另一方面,汽车整车成本更多转向于电控、温控领域,这些领域的投入和产出体现在增加续航和降低能耗上,相比在使用新材料来降低车身重量上,更显而易见,且效果更明显,这一点我们可以在e-Tron的数据上得到求证。
e-Tron的热管理和能量回收的投入显示对续航的提升效果更明显
这些综合的因素导致铝合金在车身的应用热潮在消退,而高强度钢的应用前景在升温。也因此,铝合金在车身的应用前景,从整体行业来看,出现大幅提升的可能性并不高。所以,对于DuckerFrontier预估的欧洲在2025年乘用车平均单车用铝会达到200kg,我保持怀疑的态度。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
强度最好的铝合金是超硬铝。
超硬铝合金为铝、锌、铜、镁系合金。这类合金是室温强度最高的铝合金,经固溶处理和时效后,其强度达680MPa,其比强度已相当于超强度钢,故名超硬铝。
种类
7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072 空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可热处理强化.其特点是硬度大,但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系,可热处理强化,是室温下强度最高的铝合金.但耐腐蚀性差,高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,虽然加入元素种类多,但是含量少,因而具有优良的热塑性,适宜锻造,故又称锻造铝合金。
合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。根据添加元素的不同,并采取适当的加工工艺,可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢种类:通常按合金元素含量多少分为低合金钢,中合金钢,高合金钢;按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类,它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。
是宝马X3高强度刚比例是1000兆帕热成型高强度钢。
全新BMW X3与5系和7系一样出自宝马集团 CLAR平台。坚固的车身大量采用铝合金材质与1000兆帕热成型高强度钢,白车身比上代车型减重55公斤,而同时车体刚性提升30%。前车门、发动机罩和前翼子板以及底盘部分结构均采用铝合金制造,确保前后轴负荷50:50的完美配重。这些确保了原汁原味的BMW驾驶乐趣。
日臻完美的BMW 2.0升涡轮增压发动机与以平顺高效著称的8速手自一体变速箱之间的匹配进一步优化,BMW X3 xDrive 30i最大输出达185千瓦/350牛米,0-100公里/小时加速仅需6.8秒。
随X3演进的BMW xDrive智能全轮驱动系统可瞬间完成0-100%前后轴扭力分配:
新车还具备216毫米离地间隙和25.6°接近角,为同级最佳,结合车内抬高的坐姿,在越野征途中尽可坦然通行。首次引入的自适应驾驶模式让车辆自主学习和适应驾驶者的驾驶风格及路况,让更多驾驶者在不同驾驶风格中体会到人车合一的操控乐趣。
厢式货车常用的三种车厢板:
1、高强度钢:这种材质的屈服强度比较高,抗拉及抗拉强度、布氏硬度等性能指标较高。车辆的减重主要就是利用高强度钢的屈服强度的特点来是实现的,高强度钢常用的有两种,承重型高强度钢材和耐磨性高强度钢材。
2、铝合金材料:这种材料耐腐蚀性好,延展性好,质量轻,使用寿命长。但是它的价格比较高,一般多用于车辆上的部分部件,有个别用于整个上装的,比如厢式货车的厢体,油罐车的罐体。
3、复合材料:碳纤维、玻璃纤维、聚氨酯材料这些都属于复合材料。质量较轻,强度高,耐腐蚀,易成型,除了用于厢式货车的厢体材料,还可以用于冷藏车、保温车等车的上装材料。
货车车厢允许改装范围
改变车身颜色,更换车身,改变车厢长度、宽度和高度,加装行李架,这些都是允许的。但是更改尺寸不可过大,并且改装后要向车管所申报,并且要在10天内申报。
改变车身颜色,更换车身,改变车厢长度、宽度和高度,加装行李架,这些都是允许的。但是更改尺寸不可过大,并且改装后要向车管所申报,并且要在10天内申报。
在“新道路交通安全法”中的规定是,汽车的变更内容可涉及“改变车身颜色、更换发动机、更换车身或者车架”,车主应当在变更后10日内向车管所申请变更登记,车管所须在受理当日为车主办理相关手续,包括在机动车登记证书上签注变更事项,收回行驶证,核发新行驶证。
如将硅、锶等少量元素按特定比例加入铝中就是A356铝合金,专用于汽车铝轮毂的铸造。
将其它特定的稀土加入铝中,可产出用于铸造铝导线、飞船、飞机、某些武器等的零部件的特种铝合金。
铝合金的特点就是强度大、重量轻。
我不知道你是使用在那里,除了适用于小型零部件外,去年有报道,我国生产的某种重型载货汽车的箱体就用到了特种铝合金。
我所在的单位包头铝业集团有限责任公司是我国最大的合金铝生产基地。
详细情况请你询问:郑州轻金属研究所、中南大学、清华大学,这几家单位是我公司的合作伙伴,他们的专家很厉害。
或者你给我你的邮箱,待我请教我公司技术开发中心专家后转告你。
同等重量铝合金型材跟钢,应该是铝合金抗弯性能好于钢材。理由如下:本来同等体积下铝合金抗弯性能不如钢,但是同等重量的话,铝合金的体积近似于3倍钢的体积(因为铝的密度是铁的1/2.9),相当于铝的强度增加了2.9倍。
当然这种比较也要看是什么材料的比较,最好是高强度铝合金对高强度钢材,中等强度铝合金对中等强度钢材,低强度铝合金对低强度钢材。若是高强度铝合金对低强度钢材,那么同等重量的铝合金完胜。