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铝材在汽车上的开发应用及重点新材料产品研发方向

刘静安，项胜前，刘煜

摘要：作者在掌握了大量现场资料和文献资料的基础上，全面系统地论述了国内外汽车工业用铝材的发展现状与趋势、汽车用铝合金及主要零部件的铝化程度、汽车用铝合金的新开发和新应用，我国汽车用铝材的研发与应用状况等问题。指出汽车材料铝化是现代汽车轻量化的主要途径。对加速我国汽车铝材的重点研发提出了建议。

关键词：汽车铝材；零部件铝化；开发应用；现状与趋势；重点研发方向

1现代汽车工业是国民经济中的重要支柱产业[1,5]

随着社会的发展及人们对高质量生活的追求，汽车已成为现代化物流及人们提高生活质量的重要工具。在新的世纪，愈来愈多的国家都以发展经济提高生活质量为重要任务，从而促使汽车工业的飞速发展。1970年全世界汽车年产量不到3500万辆，2012年达7500万辆，其中，轿车产品占75%?80%。未来随着中国、印度、巴西、非洲等发展中国家的高速发展，必然进一步推动汽车工业的发展。据国务院中心预测，2001-2014年的15年间全球汽车市场总规模将增长39%，年销售量达9000万辆以上。汽车工业早已成为发达国家和地区国民经济的支柱产业，并带动着冶金、石化、机械、电子、城建、能源等许多相关行业的迅速发展。

中国的汽车工业从1953年到现在已有50多年的历史，前30年以生产中型载重汽车为主，载货车占汽车总产量的85%-90%。1980年代末，我国加快轿车的发展，到2000年轿车的产量上升到55万辆，约占汽车年产总产量30%。据中国汽车工业协会提供资料，2004年我国生产汽车507.05万辆，客车123.95万辆，轿车231.63万辆。汽车总产量居世界第四，已接近德国。2006年产量达730万辆/a。其中乘用车达71%，基本接近世界汽车发达国家水平。汽车总产量超过德国，位居世界第三，而销售量达721万辆，超过日本，位居世界第二。轿车约为360万辆，约占汽车总产量的49%。2012年我国汽车产、销量双双突破1900万辆，稳居世界第一，成为我国重要支柱产业之一。

当代汽车正朝着轻量化、高速、安全、舒适、低成本、低排放与节能的方向发展，节能、安全、环保是汽车现代化发展的三大主题。为了减轻重量、提高速度、节约能源，减少汽车尾气对空气的污染和保护日益恶化的臭氧层，铝材很快进入了汽车工业领域。目前，汽车零部件的铝化程度与日俱增，可望在不久的将来，安全、舒适、美观耐用、轻量化、易装配和维修、易回收、节能、无污染、综合性能优良的“全铝化”汽车将得到广泛普及。

2铝合金材料是现代汽车轻量化的理想材料和首选材料[1,2,3]

2.1汽车工业的现代化及其对材料的要求

汽车工业的发展和应用的普及是与能源、环保和安全这三大问题息息相关的。虽然汽车作为社会发达与现代化的标志，带来了社会进步和繁荣，但是，同时也带来了能源、环保、安全、土地等一系列问题。无疑，这些都需要汽车工业自身和相关行业共同研究探索，以求得解决。为此，汽车行业多年来一直在从汽车产品自身结构设计、制造材料的选用和制造工艺等方面着手，努力开发研制现代型汽车，并特别注重节约能源和保护环境质量，把促进汽车轻量化作为首要解决的问题。

2.1.1现代汽车的特征

从减少燃油的消耗以节约能源，降低CO2、CO、NO2等有害物质的排放量以改善环境质量，以及从满足人们对汽车产品的安全、可靠、舒适、美观等性能要求出发，人们提出了现代汽车（也有人称之为“21世纪汽车”、“全铝合金化汽车”、“新概念汽车”等）特征要求，其主要特点可以归纳为以下：

（1）实现整车框架和车体蒙皮全铝合金化。

（2）与同种规格车型的钢结构相比，整车重量减轻了30％?40％。

（3）整体结构可靠，可以确保达到抗冲撞、抗弯曲的标准试验要求，具有可靠的安全系数。

（4）其能耗仅为同种车型钢结构的一半。

（5）具有良好的再回收性能,当整车报废以后,汽车铝合金结构框架和附件均可重新回收再生,且耗费能量很少。

（6）由于这种车耗油省，废气排出量少，所以对城市空气污染程度大幅度降低。

根据以上要求，随着21世纪“新观念汽车”时代的到来，我们不难看到：抓紧研究和开发具有卓越性能的铝合金材料，增加品种，提高质量，降低成本，已成为铝加工行业和汽车行业迫在眉睫的新使命。

2.1.2铝合金材料是促进汽车轻量化的最佳选择

铝合金及其加工材由于具有一系列优良特性，诸如密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、耐腐蚀、耐磨、高导电、高导热、易表面着色、良好的加工成型性以及高的回收再生性等，因此，在工程领域内，铝一直被认为是“机会金属”或‘希望金属“，铝工业一直被认为“朝阳工业”。

早期，由于铝