沈小東

摘 要：綜述了汽車用高強(qiáng)鋁合金材料的種類、化學(xué)成分、力學(xué)性能和合金特點(diǎn)，并介紹了高強(qiáng)鋁合金材料在汽車車身、底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)等方面的應(yīng)用情況， 對(duì)鋁加工廠的鋁材加工及汽車制造廠的材料選取工作有參考和啟發(fā)作用。

關(guān)鍵詞：汽車；高強(qiáng)鋁合金；車身；車輪；發(fā)動(dòng)機(jī)；懸掛系統(tǒng)

1 汽車用高強(qiáng)鋁合金的化學(xué)成分及力學(xué)性能

汽車用高強(qiáng)鋁合金可分為高強(qiáng)鑄造鋁合金和高強(qiáng)變形鋁合金兩大類。別列出了汽車用高強(qiáng)鑄造鋁合金和高強(qiáng)變形鋁合金的化學(xué)成分表其中合金1 是內(nèi)蒙古包頭鋁廠李升等新近研制的新型高強(qiáng)度鑄造鋁合金，合金2 是美國(guó)鋁業(yè)公司最近研制的一種汽車保險(xiǎn)杠用高強(qiáng)度變形鋁合金。

2 汽車用高強(qiáng)鋁合金的特點(diǎn)

別介紹了汽車用高強(qiáng)鑄造鋁合金和高強(qiáng)變形鋁合金的一些特點(diǎn)。

3 高強(qiáng)鋁合金材料在汽車上的應(yīng)用情況

為了大幅度減輕車重，人們正急于研究對(duì)占車重比例大的車身（ 約30%）、發(fā)動(dòng)機(jī)（ 約18%） 、傳動(dòng)系（ 約15% ）、行走系（ 約16%）、車輪（ 約5%） 等鋼鐵零件采用鋁合金材料。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)的福特汽車公司和日本的本田汽車公司已推出了全鋁汽車，每輛車用鋁量450kg 。目前高強(qiáng)鋁合金材料在汽車上的應(yīng)用主要是車身、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤。

3.1車身用高強(qiáng)鋁合金材料

對(duì)汽車車身用鋁合金的要求是： ①?gòu)?qiáng)度高； ② 成形性能好；③ 耐腐蝕性能優(yōu)良等。近幾年來(lái)，為了滿足汽車輕量化與節(jié)能的需要，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展了一批制造車身零部件用的高強(qiáng)鋁合金材料，主要有7021 、 7029 、 7129等。1995年5 月，德國(guó)寶馬汽車公司在一份研究報(bào)告中指出，現(xiàn)代無(wú)骨架車身可使汽車的質(zhì)量降低20%?？梢?jiàn)汽車車身的輕量化，對(duì)于汽車的輕量化具有十分重要的意義。

3.2底盤用高強(qiáng)鋁合金材料

3.2.1鋁合金車輪。汽車采用各式各樣的鋁車輪已相當(dāng)普遍。車輪是重要的保安件，對(duì)其安全性要求很高。車輪輪輻、輪轂用鋁合金，要求高的強(qiáng)度（ 如2014 、 2024 和7033 等，其中 7033 是美國(guó)Kaiser鋁公司于1998年開(kāi)發(fā)出的新型汽車用高強(qiáng)變形鋁合金）； 鑄造用鋁合金則要求有良好的鑄造性能和足夠高的強(qiáng)度（ 如ZL104 、 ZL105 、 ZL109 、 ZL301 、 357 和ADC12 等）。

近年來(lái)，鋁車輪的尺寸有大型化的傾向，直徑從355. 60mm向 381 ～ 531. 80mm 發(fā)展。此外，從防滑、制動(dòng)裝置的安裝普及率等來(lái)看，為了減少非懸掛重量，正在加速安裝鋁合金車輪。目前的安裝率為50%左右，以后將達(dá)到更高。

為了實(shí)現(xiàn)輕量化、高強(qiáng)度的目標(biāo)，現(xiàn)在的車輪用材正由主要采用重力鑄造、低壓鑄造生產(chǎn)的鋁合金材料逐步轉(zhuǎn)向采用薄型化、剛性優(yōu)良的壓力鑄造、擠壓鑄造而生產(chǎn)的高強(qiáng)鋁合金材料。另一方面，為了進(jìn)一步減輕重量，已開(kāi)始用高強(qiáng)鋁合金板材進(jìn)行沖壓加工、旋壓加工做成整體車輪或兩部分組合車輪。

3.2.2懸掛系統(tǒng)零件。減輕非懸掛重量時(shí)，要兼顧行駛性、乘坐舒適性和安全性等，其相關(guān)部件的輕量化、鋁材化以及材料的高強(qiáng)度考慮應(yīng)和其機(jī)構(gòu)的改進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，例如，下臂、上臂、橫梁、轉(zhuǎn)向節(jié)類零件，還有盤式制動(dòng)器卡爪等已用鋁擠壓鑄造高強(qiáng)鋁合金材料（ ZL101A 等），重量比鋼件輕40～50%。由于保險(xiǎn)杠等懸掛系統(tǒng)采用了高強(qiáng)度鋁合金材料（ 如X7146 、 A76 、 Z5F 、 ZK55 和ZK160 等），萬(wàn)一遭撞擊時(shí)，也不會(huì)輕易變形，而且以后維修費(fèi)用也比較經(jīng)濟(jì)。

3.3發(fā)動(dòng)機(jī)用高強(qiáng)鋁合金材料

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車工業(yè)中用鋁量最多的部件。1996 年全美有54萬(wàn) t 鋁用于發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)，占全年鋁產(chǎn)量的30%以上。鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)占有率在北美地區(qū)已達(dá)25%，預(yù)計(jì)10～20年內(nèi)會(huì)達(dá)到100%。發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬材料必須耐高溫、高強(qiáng)度，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)在國(guó)外許多發(fā)動(dòng)機(jī)及其零件，如氣缸蓋、氣缸體和活塞等通常都采用質(zhì)輕、散熱快的高強(qiáng)鋁合金材料（ 如ZL201、 ZL202； 2018 、 2218 、2618 等），這對(duì)大幅度減輕車重、提高整車性能和降低油耗都大有裨益。

4 結(jié)束語(yǔ)

近十幾年來(lái)，由于能源緊缺、經(jīng)濟(jì)蕭條，世界各國(guó)都在重視節(jié)約能源，把汽車的輕量化作為重點(diǎn)來(lái)抓。發(fā)達(dá)國(guó)家汽車制造業(yè)組裝小轎車用鋁量1995年約為135 千克/輛，到2000 年預(yù)計(jì)將達(dá)到270千克/輛，中型車及大型車耗用鋁量將更多?？梢?jiàn)，汽車鋁材化是大有發(fā)展前景的。

與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，汽車鋁材化的工作我國(guó)才剛剛起步，特別是高強(qiáng)鋁合金材料的研究和應(yīng)用還只是在逐步開(kāi)展，盡管近年來(lái)取得了一些成就，但要趕上世界先進(jìn)水平還有很長(zhǎng)一段路要走。為了盡快擴(kuò)大汽車用高強(qiáng)鋁合金材料的品種，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，以適應(yīng)我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展和參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，應(yīng)組織骨干科技力量，集中資金對(duì)汽車工業(yè)急需的關(guān)鍵性高強(qiáng)鋁合金材料進(jìn)行攻關(guān)、研制和實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，爭(zhēng)取早日趕上世界水平。

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