高永迪

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，世界汽車保有量在不斷增加，給人們的生活和工作帶來了諸多便利。但隨著能源短缺問題的日益加劇，人們對(duì)汽車提出了新的要求。目前來看，汽車行業(yè)正在向輕型、節(jié)能、低碳、舒適等方向發(fā)展，不僅要提升汽車的質(zhì)量，還要控制汽車生產(chǎn)的成本。為了滿足節(jié)能環(huán)保的要求，汽車開始向輕量化的方向發(fā)展，以此降低汽車油耗，提升燃油的效率，滿足節(jié)能環(huán)保的要求。而在輕量化發(fā)展的過程中，可以使用鋁合金材料，其具有比重小、耐蝕性好、導(dǎo)熱性好、容易加工等特點(diǎn)，可以滿足汽車輕量化發(fā)展的要求。

1 汽車輕量化概述和鋁合金特點(diǎn)

（1）汽車輕量化。所謂汽車輕量化，就是在確保汽車性能、強(qiáng)度、安全性的基礎(chǔ)上，降低汽車的總體質(zhì)量，以此提升汽車燃料的使用效率，使汽車獲得更大的動(dòng)力，同時(shí)減少燃料的消耗，使排氣污染問題得到緩解。汽車輕量化應(yīng)該以保障汽車性能穩(wěn)定提升為基礎(chǔ)，對(duì)各個(gè)部件采用節(jié)能化的設(shè)計(jì)方式，并且不斷完善。汽車輕量化集成了設(shè)計(jì)、材料、加工工藝等多個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以提升汽車性能、優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)、降低汽車重量、控制汽車成本，這是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，可以促進(jìn)汽車行業(yè)的整體發(fā)展和進(jìn)步。汽車輕量化的方法有很多，主要包括：車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、增加材料利用率、完善制造工藝等等[1]。例如，采用激光焊接、研發(fā)新材料等等。在各類材料中，鋁合金是比較理想的輕量化應(yīng)用材料，能夠滿足汽車輕量化的發(fā)展需求。

（2）鋁合金特點(diǎn)。鋁合金具有很多特點(diǎn)，主要包括：比重小、耐蝕性好、導(dǎo)熱性好、比強(qiáng)高、便于加工、成本低6個(gè)方面。在比重方面，鋁的密度只有2.7g/cm3，僅僅是鐵密度的1/3，是一種輕質(zhì)金屬。大部分鋁制品的質(zhì)量都比較輕，比較容易搬運(yùn)；在耐蝕性方面，鋁的表面很容易形成氧化膜，且氧化膜具有緊密、穩(wěn)定的特點(diǎn)，具有良好的抗氧化能力，所以相較于鋼制車輛，鋁制車輛的抗腐蝕性能較好，尤其對(duì)于車體中某些不宜涂覆防腐材料的部位來說，鋁合金材料是最佳的選擇[2]。不僅可以提升車輛的美觀性，還能延長(zhǎng)車輛使用壽命，使車輛的舒適度更高；在導(dǎo)熱性方面，鋁具有較高的導(dǎo)熱性能，是鐵的3倍，也有很高的熱交換性能，適用于熱交換期、散熱器等設(shè)備；在強(qiáng)度方面，鋁的力學(xué)性能雖然弱于鋼，但強(qiáng)度卻高于鋼?？梢赃m當(dāng)在鋁中添加其它金屬材料制作鋁合金，經(jīng)過熱處理之后，強(qiáng)度可以進(jìn)一步提升；在材料加工方面，鋁的熔點(diǎn)較低，有較好的流動(dòng)性，可以制作形狀復(fù)雜的零件；在成本方面，鋁可以回收使用。目前，大部分國(guó)家采用的汽車鋁合金材料都是再生鋁，在總材料中所占比例已經(jīng)超過60%。回收生產(chǎn)可以節(jié)約95%的能耗，充分滿足了節(jié)約能源的要求。汽車工業(yè)加工中如果使用鋁合金材料，可以節(jié)約工裝設(shè)備的投入。不僅如此，鋁制車身框架主要采用鋁擠壓型材，焊點(diǎn)也相對(duì)較少，從而簡(jiǎn)化了加工工序，使裝配效率有所提升。

2 鋁合金材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

（1）車身。在整個(gè)車輛之中，車身所占質(zhì)量為30%，在車身質(zhì)量上消耗的油量占70%，可見實(shí)現(xiàn)車身輕量化可以在很大程度上節(jié)省汽車燃料。所以，在汽車制造的過程中，可以使用鋁合金材料制作車身。例如，奧迪汽車早在1980年就已經(jīng)開始使用鋁合金車門，隨著技術(shù)的優(yōu)化，鋁合金材料的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，到了1994年之后，奧迪推出了兩款全鋁轎車，分別是A8和A2，與傳統(tǒng)汽車相比，這兩款汽車的車身質(zhì)量有了明顯的減輕，約下降了40%。

A2總車質(zhì)量不超過900kg，年產(chǎn)5萬輛，是世界上首款批量生產(chǎn)的全鋁轎車；A8也獲得了很高的評(píng)價(jià)，被譽(yù)為全世界重要科技成果。其后，越來越多的汽車企業(yè)開始開發(fā)和使用鋁合金材料，全世界多家機(jī)構(gòu)聯(lián)手推出“超輕汽車項(xiàng)目”，其中包括保時(shí)捷、大眾、雷諾等汽車制造商，其對(duì)輕量化材料進(jìn)行全面深入的研究，采用了多重材料連接制造的技術(shù)，參考了大眾第五代高爾夫的車型，制造了混合多種材料的輕質(zhì)量車身，車身凈重180kg，與原本的高爾夫車身相比，質(zhì)量大幅度下降，有101kg之多?？梢?，鋁合金材料的應(yīng)用，可以有效降低車身的質(zhì)量，且在車型相同的情況下，應(yīng)用鋁合金材料也可以在一定能夠程度上提升車身的抗碰撞性。

（2）底盤。在汽車輕量化發(fā)展的過程中，底盤具有較大的優(yōu)化潛力，比較容易實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。在懸掛系統(tǒng)之中，鋁合金已經(jīng)成為比較常用的材料。例如，凱迪拉克公司的懸掛系統(tǒng)就采用了鋁合金材料制作的部件；福特公司也應(yīng)用鋁合金材料制作了動(dòng)盤，相較于鐵質(zhì)動(dòng)盤，鋁合金動(dòng)盤的重量下降了2/3。盡管成本稍有提升，但使用壽命延長(zhǎng)了2倍，總體性價(jià)比變高；克萊斯勒公司生產(chǎn)的NeodLite就采用了鋁合金零件組裝而成的汽車底盤，有效降低了轉(zhuǎn)向機(jī)萬向節(jié)的質(zhì)量，約比原本的質(zhì)量少了3kg，下控制臂和轉(zhuǎn)向機(jī)殼的質(zhì)量也有所下降，分別降低了2.6kg和1.36kg。可見，在底盤制造的過程中應(yīng)用鋁合金材料可以滿足輕量化的要求，還能提升部件的使用壽命。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)。目前來看，已經(jīng)有很多汽車公司采用鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)部件，包括活塞、散熱器、連桿、油底殼等部件。活塞來說，大部分轎車都已經(jīng)開始使用鋁合金活塞，通過減輕活塞重量，可以降低活塞慣性和曲軸配重，能夠提升活塞的使用效率，且鋁合金的導(dǎo)熱性能好、膨脹系數(shù)小，即使在350℃的條件下工作，也能保持較好的力學(xué)性能[3]。不僅如此，采用鋁合金材料制作的部件，在減輕質(zhì)量的同時(shí)，也能減少震動(dòng)、噪音、油耗等問題，可以提升汽車整體的舒適度。

（4）車輪。在整個(gè)汽車中，輪轂質(zhì)量占總體質(zhì)量的70%。也就是說，降低輪轂重量，可以實(shí)現(xiàn)車輛總體重量的降低。在汽車工業(yè)中，鋁合金輪轂比較容易制造且具有較好的環(huán)保性能。如果可以減輕1kg的輪轂質(zhì)量，那么1L汽油就可以讓汽車多行駛800m，且減少汽油的使用就可以降低碳排放量，能夠滿足節(jié)能環(huán)保的要求。不僅如此，鋁合金輪轂還具有較好的抗腐蝕性能、減震性能、耐久性能等等。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)環(huán)境、能源等問題日益突出。在這種情況下，汽車行業(yè)應(yīng)該向輕量化的方向發(fā)展，圍繞著節(jié)能環(huán)保的要求展開技術(shù)優(yōu)化和完善，采用鋁合金材料來降低車輛的總體質(zhì)量，從而降低汽車油耗，減少碳排放量，同時(shí)提升汽車的抗腐蝕、減震、耐久等性能。