铝合金在汽车中的应用与发展资料下载.pdf

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B1铝合金在汽车生产中的优势近年来，世界性能源问题变得越来越突出，这使得减轻汽车自重，降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。

减少汽车重量的主要途径就是使汽车材料轻量化。

在为数不多的轻量化汽车材料中，铝合金以其独特的性能优势成为汽车制造业中使用最多的轻量化金属材料。

美国在80年代，其轿车平均使用铝合金量为55kg，到90年代就已达130kg，到2005年达到270kg1。

每使用1kg的铝，可降低汽车重量025kg。

表1所示为90年代初期到末期车用材料的变化情况2。

铝合金在汽车生产中的优势主要在于：

表11992年、1996年、2000年美国汽车工业用材变化情况（百万吨）首先，在现有轻量化金属材料中，镁合金虽然密度比铝合金小，但镁锭成本较高，与铁易发生电偶腐蚀，且零件制造过程中还有许多亟待解决的技术障碍。

只有铝合金来源广，制造技术相对成熟，零件制造成本较低，且机械强度较高，有的可同中碳钢相比，因此，铝合金将成为未来汽车轻量化的首选金属材料。

其次，随着铝提炼和合金化技术的进步、设备的更新、加工处理工艺的发展，铝合金零件的机械强度会进一步提高，价格会逐步下降，这将解决限制汽车铝材化的瓶颈问题。

再次，铝来源丰富，市场供应充足。

铝在地壳中的含量最多，占81，比铁多近13。

另外，铝的良好再生性也可提供充足的原料，据统计，每年可从报废车中回收铝1214万吨。

这两方面的因素使得铝在今后很长一段时期内价格会不断下降3。

2铝合金在汽车上的应用21铸造铝合金铸造铝合金具有优良的铸造性能，铸造方法也很多，可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量等各方面的要求和经济效益，选择最适宜的合金和铸造方法。

尤其是采用压铸法生产的铝合金零件，成品率高，能减少壁厚和后续加工量，表面质量好，尺寸精度高，很适合于大批量生产。

因此铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80以上。

铸造铝合金主要用于制造离合器壳体、变速箱壳体、后桥壳、转业船业啦业：

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j酱2）采用氢氟酸加硫酸作为粗化液，粗化效果优于以往单独采用盐酸、硫酸、氢氟酸作为粗化液的粗化效果，可有效增加空心玻璃微球表面Pd的附着量，从而提高空心玻璃微球表面Co镀层的致密性。

参考文献1Davies，GeorgeE，Janata，etatMagneticparticlesorimmunoassayPUS：

4177253，197911-042张秋禹，罗正平轻质磁性材料的制备及在磁流变液中的应用J化学物理学报，2001，14（5）：

5976003MargidaAJMagneticsuspensionsandrelatedtechnologie-MSingapore：

WorldScientific，19964沈伟，沈晓丹Al：

o。

陶瓷表面金属化第六界全国化学镀会议论文集c，2002E5顾少轩，赵修建，胡军陶瓷的腐蚀行为和腐蚀机理研究进展J材料导报，2002（6）作者简介：

张弛（1981一），男，硕士研究生，从事磁流变体阻尼特性的研究。

收稿日期：

2006年5月29日责任编辑王亚昆新技术新工艺材料与表面处理技术2006年第12期55万方数据向器壳体、摇臂盖、正时齿轮壳体等壳体类零件，发动机部件以及保险杠、车轮、发动机框架、转向节液压泵总成、杀车钳、油缸及刹车盘等非发动机结构件4I。

铸造铝合金的种类很多，主要有AlSi系、A卜Cu系、A1-Mg系、AlZn系、AlLi系、AlRe系等，可根据零件的结构和工作条件选用。

下面仅介绍几种性能良好、适宜用于汽车零部件的新型铝合金。

211ZLll9合金ZLll9合金是一种不需经过强化热处理即可获得高力学性能的铸态高强高韧性A1一Si铸造合金，其铸态力学性能远高于其它铸造合金（见表2），可广泛用作汽车的汽缸体、汽缸头、变速器壳、制动器、操纵系统等5。

由于节省了淬火、人工时效等热处理工序、设备投资少，又减少了污染，因此，可获得较大的经济效益和社会效益。

表2铸造A1-Si合金力学性能比较212YZll8合金YZll8合金属于AlSiCu系压铸合金。

由予其铸造流动，摊麓凝，热裂纹倾向小了耐蚀性商，具有良好的铸造和力学性能，翻?

此在汽车r和摩托车工业获得了广泛的应用。

例如汽车发动机的汽缸体、汽缸盖，变速器壳、变矩器、变速器伸缩杆、转换箱，以及制动系统、操纵系统等，以减轻整车自重，达到节能、高效的目的。

YZll8合金可替代日本的11DCl0，11DCl2等合金，大大加速了我国轿车工业的国产化进程。

表3列出了YZll8与11DClo和11DCl2合金的力学性能和成本比较6。

213ZLl20合金ZLl20合金属于A1-Si系，采用AM-J复合变质剂变质、T6热处理，其力学性能可达：

400MPa，侥3。

该合金与美、俄、日等国同类合金相比不相上下，如表3所示7。

表3YZll8与ADCl0和ADCl2合金的性能和原料成本比较从表4可看出，ZLl20合金的比强度达到145，与高强度铸钢相当，比刚度达到31，超过了高强度铸钢，但韧性稍差。

由于ZLl20合金的生产成本低，综合力学性能以及铸造成形性、加工性能较好，在汽车工业中具有广阔的应用前景。

表4ZLl20与美、俄、日等国同类合金的性能比较中国ZLlllT6305211526美国A354T6355213229美国A359T6325312028俄罗斯B124T6390214530日本AC4CT622538524日本AC4CHT624559125中国ZI120T639031453140NiCrMnMo（铸钢）调质11006145182I4A356合金A356系列铝合金是美国于70年代研制的一种铝合金，成分如表5所示7。

随着汽车工业的迅速发展，到了80年代末A356系列铝合金在汽车工业中得到了广泛应用。

该合金为高硅合金，由于强化相M92Si在温度场有较大溶解度的变化，因此具有良好的强化效果，特别是经人工时效后机械性能有显著变化，同时也有良好的塑性。

另外，该合金中含有的Ti和Si元素对晶粒细化变质效果明显，经实际应用机械性能很好：

硬度HB60、抗拉强度214MPa,屈服强度114MPa、延伸率70。

A356系魏铝合金不仅应用于传统的零部件，如车轮、热交换器等，而且逐渐被应用于发动机、车身、底盘等关键部位8。

表5A356系列铝合金的主要成分合金元素（）杂质元素（不大于）SiMgTiSrA1FeCUZnMn01001000500575O3O0。

080一0204520004余量215铸态铝合金（FZL一1）铸态铝合金是近年来开发的新材料，其主要特点是在铸态下直接使用，不需进行热处理（固溶强化）工序，解决了一般铝合金产品热处理时间长、耗电量大以及薄壁铝合金铸件热处理变形和易产生裂纹等问题，同时大大缩短了产品生产周期，且产品质量能够得到保障。

表6给出了FZL-1铸态铝合金与常规ZLl01合金性能参数对比9，可见用FZL-1铸态铝合金替代ZLl01合金生产发动机气缸盖，不但使性能得到提高，而且省去了热处理工序，成品率大幅度提高，具有十分明显的经济效益。

表6FZL-1合金与常规ZI，101合金性能参数对比56新技术新工艺材料与表面处理技术2006年第12期冀万方数据22形变铝合金形变铝材（铝板材和挤压件等）在汽车上主要用于制造保险杠、发动机罩、车门行李箱等车身面板、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。

形变材料与铸件相比，强度、韧性都大为优越。

变形铝合金的合金含量较低，可以通过压力加工制成各种型材及成形零件。

按性能不同，可分为以下几种。

一是防锈铝合金。

主要有A1一Mg，A1-Mn系合金，其塑性及耐蚀性好，易于成形及焊接，强度低，适于要求抗蚀及受力不大的零部件，如油箱、油管、铆钉、轮毂罩、轮外饰罩、消声罩等。

二是硬铝合金。

主要为AICuMg系合金，其强度高，但抗蚀性及焊接性较差，主要用于制造中等强度的承力构件，如车门行李箱、车箱底板、硬铆钉等。

三是超硬铝合金。

属A1一ZnMg-Cu系合金，为硬铝中再加锌、铬、锰等合金而制成，强硬度更高，为时效强化效果最高的铝合金，其热态塑性好，但耐蚀性差，主要用于工作温度较低，受力较大的车身构架、防抱死制动系统、保险杠等。

四是锻铝合金。

主要为A1一CuMgSi系及耐热性突出的AlCuMgFeNi系铝合金，具有良好的热塑性、铸造性、耐蚀性及焊接性，机械性能与硬铝相近，可锻压成形，故称锻铝。

典型的锻铝合金有：

6061，6051，2014，7075等。

锻造件由于价格昂贵，目前尚未大范围推广使用，只在欧美轿车上有少量使用，且多用于形状复杂厚薄不均的托架、货车的车轮、前轴和重型载重货车的主轴等重要零件。

由于锻造铝合金具有比强度高、热锻时不氧化、表面光洁、机械加工余量小、无加工缺陷等优点，在汽车上的应用正在逐渐扩大。

3先进的铝合金生产和处理工艺31快速凝固铝合金此合金与用熔铸法生产的铝合金比，具有金属组织晶粒细、合金元素能过饱和固溶、能减少宏观偏析、可通过提高合金元素浓度来提高性能等优点。

目前在汽车上得到应用的有耐磨性好、线膨胀系数小、刚度和强度高的A1一Si系合金，其成分为A1一（1720）Si一（48）（Fe-NiMn）-Cu-Mg和A117Si一6Fe，用此法还能研制出A1-Fe系耐热铝合金。

主要用作生产汽车空调电动机转子、发动机活塞、气缸衬套、进气门及气门座等1。

32超塑铝合金超塑铝合金在一定加工条件下，可产生异常大的延伸变形，如A178Zn在250时延伸率可达l500。

利用超塑性，形状复杂的零件可一次冲压成型，尤其是能制成形状相当复杂的格子产品。

过去需用板材冲裁、铆接或焊接而成的部件，需用数十个零件，上百个铆钉，而现在利用铝