鋁合金越來越多的作為汽車結構件使用，但仍然存在大量的問題，同時我們也要面臨材料與工藝開發的諸多挑戰。帶著這些話題，在由SMM網主辦的“2019(第十四屆)銅鋁峰會-鋁產業鏈高峰論壇暨鋁行業品牌盛典”上，蘇州大學研究員張海濤對于汽車輕量化、鋁合金在汽車輕量化的應用等方面做出了詳細解讀。

汽車輕量化背景

2017年,中國汽車產量為2901.5萬輛，汽車銷量為2887.9萬輛，年產量年和銷量均為世界第一。

工信部預計，在2020年我國新能源汽車，將達到200萬輛。

在我國汽車產業的高速持續增長同時，汽車已成為世界能源消耗和污染物排放的主要來源。為了應對汽車產業帶來的環境和能源短缺問題，各發達國家均制訂了嚴格的法規來限制汽車燃油消耗和溫室氣體的排放，歐盟到2021年二氧化碳排放量須降至95G/km，美國到2025年須降至97g/km，日本到2020年須降至122g/km。我國規定到2020年須降至117g/km，同時工信部出臺了《乘用車燃料消耗量限值》(GB19578-2004)，規定在2020年乘用車平均油耗5L/100km。眾所周知，減少車輛的整備質量是減低油耗和減少排放最為有效的方法，據數據統計，汽車每減少100kg，節省燃油0.3~0.5L/(100km)，可減少CO2排放8~11g/(100km)。

工信部正式發布了《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》

2017年全球新能源乘用車銷量超100萬輛，同比增長57%。其中，我國仍然是全球最大的新能源汽車市場(2017年銷量達到522萬輛)。但是，新能源汽車無法遠距離續航的問題成為人們選擇新能源最糾結的關鍵。針對這一問題，未來的破局需要從兩個方面來解決，第一個顯而易見是電池容量的增加，第二個是降低汽車整備質量，每減少100公斤的整備質量可以增加續駛里程10%，節約電池成本15%-20%。

鋁是汽車輕量化的首選材料

鋁合金在汽車輕量化中的應用

據預測2020年國內汽車用鋁量將達190kg/輛，新能源汽車可達200kg/輛。

鋁合金在汽車輕量化中的應用

鋁零部件在HONDA-LEGEND的應用例

汽車結構件用變形鋁合金面臨的挑戰變形鋁合金在汽車結構件中的應用

變形鋁合金在車身中的應用-擠壓材

由于鋁合金擠壓型材可以簡單地生產出鋼鐵無法生產的各種復雜斷面結構的型材，做為汽車輕量化的有效手段之一備受關注。擠壓型材由于其重量輕，剛性好做為結構材料廣泛應用在汽車的各個部分。

1990年日本汽車制造商就在世界上將各種擠壓型材應用到汽車上，生產出了全鋁車身的NSX跑車，其中擠壓型材占用材總量的12%。隨著鋁加工技術的發展，型材的高精度3維彎曲加工技術以及6xxx系合金材料的組織控制和均一屈服強度控制熱處理技術的確立，使擠壓型材在汽車上的應用空間得到極大地擴展。上世紀90年代末日本的本田汽車開發的混合動力車INSIGHT，已將擠壓型材的用量從NSX的12%提高到了30%。同時采用鋁合金框架的車體無論從減輕重量還是從剛性都比鋼制車體有很大的提高，因此為鋁合金車體在安全上提供了良好的發展空間。
變形鋁合金在底盤中的應用-擠壓材

變形鋁合金在底盤中的應用-鍛件

汽車結構件用變形鋁合金面臨的挑戰

問題：性能的穩定性；更高靜態性能；更高疲勞性能

影響因素：材料-合金化；微觀組織的控制；合金開發-6XXX鋁合金

汽車結構件用鑄造鋁合金面臨的挑戰

問題：連接方式受限：焊接、鉚接；靜態性能差；疲勞性能差。

影響因素：材料-合金化；熱處理；含氣量；氧化物、金屬間化合物等夾雜物。

蘇州大學研究結果

變形鋁合金

最后，張海濤表示提出了鋁合金相關建議和發展思路：

一、不增加成本為前提的新型高強韌結構用鋁合金的開發思路：微合金化，熱變形，熱處理等；

二、擴大高強韌鋁合金在汽車等領域的應用；

三、新生產工藝的研發：探索新工藝新方法，提升產品的成分均勻、組織致密、晶粒細化等增加強度和韌性的因素；研制新生產設備。