對(duì)于汽車行業(yè)來(lái)說(shuō),,是挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的一年。行業(yè)面臨著芯片供應(yīng)緊張,、散點(diǎn)疫情爆發(fā),、政策法規(guī)調(diào)整等諸多因素的影響,;但是,,新能源汽車市場(chǎng)需求的旺盛,,被越來(lái)越多消費(fèi)者認(rèn)可和接受,以及產(chǎn)銷量持續(xù)創(chuàng)新高等促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展,。
據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)此前預(yù)測(cè),,2021年中國(guó)汽車總銷量有望達(dá)到2610萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)3.1%,。其中,,乘用車銷量2130萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)5.6%,;商用車銷量480萬(wàn)輛,,同比下降6.4%;新能源汽車銷量340萬(wàn)輛,,同比增長(zhǎng)1.5倍。預(yù)計(jì)2022年中國(guó)汽車總銷量2750萬(wàn)輛,,同比增長(zhǎng)5.4%,,其中,,乘用車銷量2300萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)8%,;商用車銷量450萬(wàn)輛,,同比下降6%;新能源汽車銷量500萬(wàn)輛,,同比增長(zhǎng)47%,。
擴(kuò)大鋁應(yīng)用,增加鋁消費(fèi),,始終是鋁工業(yè)發(fā)展的一件大事,。近年來(lái),汽車輕量化的發(fā)展為擴(kuò)大鋁應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)空間,,相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì),,到2025年,汽車整車較2015年將減重20%,,單車用鋁量達(dá)到250kg,;到2030年,較2015年將減重35%,,單車用鋁量達(dá)到350kg,。可見(jiàn),,未來(lái)汽車輕量化鋁應(yīng)用市場(chǎng)不容小覷,。
新能源汽車對(duì)輕量化需求極為迫切,純電動(dòng)汽車整車重量每降低10kg,,續(xù)航里程可增加2.5km,。特斯拉和蔚來(lái)汽車輕量化引領(lǐng)行業(yè),比亞迪,、北汽新能源,、吉利汽車等傳統(tǒng)車企亦紛紛加碼輕量化布局。在節(jié)能減排政策與電動(dòng)化加速的驅(qū)動(dòng)下,,汽車輕量化正在加速,,其中底盤(pán)輕量化為新藍(lán)海,鋁制電池盒,、副車架,、控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等滲透率不斷提升,,同時(shí)熱成型車身件也開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用,。目前,最主流的輕量化材料為高強(qiáng)度鋼和鋁合金材料
目前,美國(guó),、日本,、德國(guó)是汽車采用鋁合金最多的國(guó)家,如德國(guó)大眾(Audi A8,、A2),,日本的NXS等車身用鋁合金量達(dá)80%。我國(guó)汽車除上海桑塔納,、一汽奧迪和捷達(dá)均引進(jìn)鋁合金生產(chǎn)線外,,國(guó)產(chǎn)以紅旗較多,約80~100 kg,。
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(dòng)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;另外,鋁合金的主要優(yōu)點(diǎn)是重量輕,,散熱性好,。因此,研究開(kāi)發(fā)鋁合金汽車零件目前顯得十分必要,。
隨著發(fā)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,,氣閥結(jié)構(gòu)成為發(fā)動(dòng)機(jī)的主流設(shè)計(jì)趨勢(shì)。與兩氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)相比,,每缸四氣閥的氣缸蓋比每缸兩氣閥的氣缸蓋在工作時(shí)要產(chǎn)生更多的熱量,,采用全鋁合金缸蓋是最好的解決辦法。目前,,轎車發(fā)動(dòng)機(jī)部件中不僅活塞,、散熱器、油底殼缸體采用鋁合金材料,,而且缸蓋,、曲軸箱也采用這種材料。
在目前的形式下,,在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用鋁合金替代鑄鐵已經(jīng)成為主流趨勢(shì),。法國(guó)汽車的鋁汽缸套已達(dá)100%,鋁汽缸體達(dá)45%,。在未來(lái)幾年里,,隨著高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋁合金材料的開(kāi)發(fā)成功和制造工藝的不斷改進(jìn),,鋁合金材料將愈來(lái)愈多的用來(lái)制造這一類零部件。汽車用鋁合金可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金,。鑄造鋁合金在汽車上的使用量最多,,占80%以上,其中又分為重力鑄造件,,低壓鑄造件和其它特種鑄造零件。變形鋁合金包括板材,、箔材,、擠壓材、鍛件等,。世界各國(guó)工業(yè)用鋁合金材料的品種構(gòu)成雖然有一定的差異,,但大體是相同的。其品種構(gòu)成:鑄件占80%左右,,鍛件占1%~3%,,其余為加工材。美國(guó)汽車工業(yè)中變形鋁合金占較大比例,,達(dá)36%,。6XXX系合金是目前汽車工業(yè)用得最多的汽車鈑金件鋁合金,它們有優(yōu)異的成形性能,,兼具高的強(qiáng)度性能,、抗腐蝕性能、折邊性,、高表面性能等,,同時(shí)涂漆烘烤后,強(qiáng)度性能又有一定的提高,。
汽車內(nèi)外板用鋁合金板取代鋼板,,可使車身減輕40%~50%,進(jìn)而使整車凈質(zhì)量下降約10%,。福特Model T型車,、福特Prodigy車、FORD T-150皮卡車,、捷豹XJ,、法拉利360、克萊斯勒Prowler,、大眾31 Lupo,、奧迪A2、A8,、本田混合動(dòng)力轎車(the Honda Insight),、Honda NSX,、特斯特-Model、S等均采用鋁制車身,。用ABS制造發(fā)機(jī)蓋與行李箱蓋的更是不勝枚舉,。
6016合金廣泛應(yīng)用于ABS,但熱處理工藝復(fù)雜,,在固溶處理與烤漆處理之間必須進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理T4P,,方可獲得良好的性能。因?yàn)闆_壓前應(yīng)有良好的成形性能,,而在沖壓后的烤漆過(guò)程中又能迅速提高強(qiáng)度,,從而有高的抗凹性。6016合金板材經(jīng)固溶-T4P-烤漆處理后能夠兼顧這兩方面的要求,,但工藝參數(shù)對(duì)最終性能影響甚大,,固溶處理不充分降低T4P和烤漆過(guò)程中人工時(shí)效的析出動(dòng)力,保溫時(shí)間長(zhǎng)又可能導(dǎo)致晶粒粗化,,預(yù)時(shí)效濕度低則降低板材放置過(guò)程中的性能穩(wěn)定性和烤漆過(guò)程中的硬化效果,,溫度過(guò)高又會(huì)影響沖壓過(guò)程的成形性能。由此可見(jiàn)應(yīng)優(yōu)化固溶和T4P工藝參數(shù),,才能獲得理想的綜合性能,。
目前,制約鋁合金在汽車上大量應(yīng)用的主要原因之一是其價(jià)格比鋼材的高,,為了促進(jìn)鋁合金在汽車上的大量應(yīng)用,,必須降低材料成本。除開(kāi)發(fā)低成本的鋁合金和先進(jìn)的鋁合金成形工藝外,,回收再生技術(shù)可進(jìn)一步降低鋁合金的生產(chǎn)成本,。擴(kuò)大鋁合金應(yīng)用的另一個(gè)研究方向是開(kāi)發(fā)新的各種連接技術(shù),今后發(fā)展的多材料結(jié)構(gòu)轎車要求連接兩種不同類型的材料(如鑄鐵一鋁,、鋼一鋁,、鋁一鎂等),對(duì)這些連接技術(shù)以及對(duì)材料和零件防腐蝕的表面處理技術(shù),,是今后擴(kuò)大鋁合金在汽車上應(yīng)用的重要課題,。