王成之

近年來世界性能源問題變得越來越嚴(yán)重,這使得減輕汽車自重、降低油耗成了各大汽車生產(chǎn)廠提高競爭能力的關(guān)鍵。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)介紹 汽車重量每減少50kg 每升燃油行駛的距離可增加2km 汽車重量每減輕1% 燃油消耗下降0.6% 1%。鋁具有密度小、耐蝕性好等特點(diǎn) 且鋁合金的塑性優(yōu)良 鑄、鍛、沖壓工藝均適用 最適合汽車零部件生產(chǎn)的壓鑄工藝。從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用等幾個方面比較 鋁合金已成為汽車生產(chǎn)不可缺少的重要材料。目前 美國、日本、德國是汽車采用鋁合金最多的國家 如德國大眾AudiA8、A2 日本的NXS等車身用鋁合金量達(dá)80%。我國汽車除上海桑塔納、一汽奧迪和捷達(dá) 均為引進(jìn)生產(chǎn)線 用鋁合金外 國產(chǎn)以紅旗較多 約80 100kg。有資料表明 用鋁合金結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼結(jié)構(gòu) 可使汽車質(zhì)量減輕30%40% 制造發(fā)動機(jī)可減輕30% 制造車輪可減輕50%。采用鋁合金是汽車輕量化及環(huán)保、節(jié)能、提速和運(yùn)輸高效的重要途徑之一。因此研究開發(fā)鋁合金汽車目前顯得十分必要。

對于鋁硅鈦合金而言 向平常的鋁硅合金(不論是共晶合金或是過共晶、亞共晶合金)中添加微量的鈦 合金的機(jī)械性能會相應(yīng)得到改善。鈦具有細(xì)化合金組織的能力并能改善合金在常溫時的機(jī)械強(qiáng)度 增強(qiáng)合金的抗腐蝕能力和耐磨性能。尤其能夠降低其高溫氧化傾向 增強(qiáng)合金高溫強(qiáng)度。因而生產(chǎn)鋁硅鈦合金或向鋁硅合金添加鈦 被視為熱門技術(shù)倍受青睞。

由于鋁硅鈦合金比重小、強(qiáng)度高 耐磨耐腐蝕 鑄造性能好易于加工 可以制得公差小而表面質(zhì)量高的鑄件 合金熔點(diǎn)低 可采用壓力鑄造法或成型鑄造法等工藝制造零部件。亞共晶合金變形加工成型性好 可以軋制成板 擠壓成各種規(guī)格的棒、管型材 勿需中間退火 可直接將擠壓成的管毛料拉拔成一定尺寸規(guī)格的半成品 型材可一次彎成90°角不裂 各項(xiàng)機(jī)械性能接近LD2 可作為LD2代用品 也可以部分取代6063等合金擠壓型材 用于零部件生產(chǎn)。

目前 鋁硅鈦合金可廣泛用于不同工業(yè)部門 拖拉機(jī)制造業(yè)、航空航天工業(yè)、鐵路運(yùn)輸業(yè)、機(jī)械工業(yè)、軍事工業(yè)、儀器、家用電器、電子工業(yè)、建筑業(yè)及其他工業(yè)部門 尤其是汽車制造業(yè)。在當(dāng)今汽車輕量化的大潮中 新材料、新式零部件的研制開發(fā) 至關(guān)重要。鋁硅鈦鑄造合金可完全取代鑄鐵件應(yīng)用于汽車零部件生產(chǎn) 如進(jìn)氣岐管、發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋 轉(zhuǎn)向機(jī)殼、傳動箱殼、制動鼓、水泵殼、油泵殼等。亞共晶變形合金可用于輪轂制造 可取代6063等擠壓型材 制作操縱桿、萬向節(jié)頭、車門、車頂篷、行李箱蓋、發(fā)動機(jī)罩 以至車身骨架及其他部件。

試驗(yàn)表明用含有鈦的ZL108鋁硅合金制作的汽車發(fā)動機(jī)活塞、缸體、缸蓋等部件 經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)工藝性試驗(yàn) 600小時臺架耐久性可靠性試驗(yàn)以及五萬和十五萬公里行車使用試驗(yàn) 結(jié)果證明該合金有以下三個優(yōu)點(diǎn) 有良好的細(xì)化結(jié)晶組織作用 較高的耐磨性 較高的耐熱性。能使合塞使用壽命延長35左右 利用此法配制的含鈦鋁硅合金具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

By data showing, with structures used Al alloy to substitute traditional steel ones, the weight of auto can be reduced for 30%∽40%, reduced for 30% in manufacturing of engines and reduced for 50% in manufacturing of auto wheels.Adopting Al alloy is one of important approach for the lighter-weight of auto, environmental protection,energy saving, speed-lifting and high efficiency in transportation.Therefore, at present, R & D of Al alloy Auto seems very necessary.

合金化學(xué)成份如表1所示。

鈦鋁硅合金技術(shù)鑒定于1983年12月完成 由河南省科委主持 由鄭州輕金屬研究院、金陵汽車配件廠、鄭州汽車廠負(fù)責(zé)實(shí)施 鑒定委員會由35位學(xué)者專家組成。全國大汽車廠如一汽、二汽 活塞廠如上海、天津活塞廠 南京、無錫汽車配件廠 以及洛陽工學(xué)院 鄭州機(jī)械研究所、長春汽車研究所 省有關(guān)廳、局等單位派人參加 大家同聲贊譽(yù) 要求迅速完善標(biāo)準(zhǔn)投入生產(chǎn)。到2002年 合金技術(shù)作為國家重大科技成果產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目 落戶于登電集團(tuán)試生產(chǎn)成功。試生產(chǎn)產(chǎn)品在國內(nèi)30多家企業(yè)應(yīng)用 并出口至美國、韓國、東南亞、臺灣地區(qū) 深受用戶歡迎。

據(jù)了解 登電集團(tuán)運(yùn)用電解法生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)量4萬噸。該集團(tuán)電熱法煉制鋁硅合金與烏克蘭簽定合同規(guī)劃也已投產(chǎn)。如果能采用電熱法生產(chǎn)鋁硅鈦中間合金 然后以再生鋁、廢雜鋁稀釋有望進(jìn)一步降低成本。由于不需要氧化鋁等昂貴原料 而采用的礦物資源 如低鐵鋁土礦、低鐵高嶺土、粘土、高鋁粉煤灰、煤矸石和低灰煙煤等質(zhì)優(yōu)價廉 成本將大大降低。

在《汽車業(yè)發(fā)展政策》第11條要求 “積極開展輕型材料、可回收材料、環(huán)保材料等車用新材料研究 國家適時制定最低再生材料利用率?！贝隧?xiàng)政策無疑是汽車用鋁的絕好機(jī)遇 從中便有鋁硅鈦合金的用武之地。2010年我國汽車產(chǎn)銷量均超1800萬輛 成為全球第一汽車產(chǎn)銷大國。但在汽車用鋁方面還嚴(yán)重滯后 單車耗鋁僅為西方國家的50 。國務(wù)院把新材料作為支撐國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè) 在國家政策推動下 這一情況將會迅速改觀。

汽車及零部件產(chǎn)業(yè)是我國支柱產(chǎn)業(yè) 應(yīng)開拓創(chuàng)新急起直追 強(qiáng)化結(jié)構(gòu)調(diào)整 利用我國得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢應(yīng)用鋁硅鈦合金 加強(qiáng)自主開發(fā)能力 研制開發(fā)新材料 打造自主品牌 積極參與國際競爭 在汽車輕量化大潮中 在需求制約買方市場競爭的格局中 贏得用戶而長盛不衰。