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鋁合金將是未來(lái)的綠色汽車(chē)

發(fā)布日期:2017-04-07 11:23 來(lái)源:未知

目前，汽車(chē)行業(yè)仍屬于快速發(fā)展的時(shí)期，但卻面臨著環(huán)保和節(jié)能兩種約束，所以，在這個(gè)以石化燃料為主的時(shí)代里，汽車(chē)的輕量化已是世界汽車(chē)發(fā)展的主要目標(biāo)。對(duì)于汽車(chē)的輕量化，目前來(lái)看，可以分為三大主線，分別是車(chē)身輕量化、發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、底盤(pán)輕量化，這三大主線的主要目的就是，保證性能的前提下通過(guò)使用更輕材料降低車(chē)重，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保之功能。
其實(shí)，最早出現(xiàn)的汽車(chē)是沒(méi)有車(chē)身的，比如卡爾•奔馳和戈特利伯•戴姆勒發(fā)明的三輪和四輪汽車(chē)機(jī)車(chē)都是用馬車(chē)改裝的，并且多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。
直到20世紀(jì)，福特生產(chǎn)的T型廂式車(chē)出現(xiàn)之后，汽車(chē)才有了基本車(chē)身的造型，后來(lái)隨著材料、冶煉、焊接、成型等技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝也愈加成熟，但是人們發(fā)現(xiàn)，汽車(chē)的重量也越來(lái)越重，因?yàn)檎麄€(gè)車(chē)身大部分材料都是由高強(qiáng)度鋼拼接而成。
到了80年代，汽車(chē)車(chē)身的各分支技術(shù)朝著更系統(tǒng)深入的方向發(fā)展，在超高強(qiáng)度鋼出現(xiàn)的同時(shí)，全鋁車(chē)身等也開(kāi)始出現(xiàn)。當(dāng)然，這與20世紀(jì)70年代全球性的能源危機(jī)有著很大關(guān)系。彼時(shí)，汽車(chē)生產(chǎn)廠通過(guò)減少汽車(chē)整體質(zhì)量、提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率、降低行駛阻力等方式改善燃油經(jīng)濟(jì)性。
鋁合金的密度只有鋼鐵的1/3，這就有效的降低了汽車(chē)的整體質(zhì)量。若汽車(chē)整車(chē)凈質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量每減少100kg，百公里油耗可降0.3L~0.6L。
由于鋁材具有密度低、比強(qiáng)度高、抗蝕性強(qiáng)、易塑性加工與成形、表面，處理性能好、資源豐富、價(jià)格適中、回收再生效益高等優(yōu)點(diǎn)，在世界汽車(chē)向著輕量化、高速、節(jié)能、安全、低污染、多功能、低成本、堅(jiān)固耐用與乘坐舒適的發(fā)展進(jìn)程中，備受工業(yè)界的青睞，其用量越來(lái)越多。

但是，全鋁車(chē)身對(duì)鋁合金薄板的性能要求是非常嚴(yán)格苛刻的，這也正是不能夠大批量生產(chǎn)的原因。鋁合金汽車(chē)車(chē)身薄板除有滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的力學(xué)性能與抗腐蝕性能外，還應(yīng)具備如下的性能：
　　1、良好的成形性：
　　車(chē)身及覆蓋鈑金件的成形加工是通過(guò)沖壓成形的。因此，鋁合金薄板應(yīng)該有良好的成形性，即具有低的屈強(qiáng)比和高的成形極限（FLC，F(xiàn)orming limit curve）。
　　2、表面平整性強(qiáng)：
　　鋁合金板必須有良好的翻邊延性和成形以后表面色彩一致的性能，即成形的鈑金件表面不出現(xiàn)羅平線（Roping Line），即滑移線。羅平線是由于晶粒不均或者是夾雜物分布不均而造成的板材表面變形不均，使表面會(huì)在噴漆后光彩不一致。
　　3、良好的可焊性：
　　良好的可焊性能可以滿(mǎn)足汽車(chē)構(gòu)件在成形后連接在一起進(jìn)行焊接加工的要求。板材應(yīng)具有抗時(shí)效穩(wěn)定性，以確保從板材出廠到?jīng)_壓生產(chǎn)之前不發(fā)生時(shí)效，防止沖壓加工時(shí)材料的屈服點(diǎn)升高，誘發(fā)呂德斯帶（Lude's zone）而產(chǎn)生的表面變形不均勻和起皺，影響汽車(chē)外板的表面品質(zhì)。
　　4、優(yōu)良的烘烤硬化性：
　　汽車(chē)輕量化還要求板材具有高的烘烤硬化性，即在沖壓變形和噴漆烘烤之后板材的屈服強(qiáng)度有明顯的升高，從而保證沖壓噴漆后的鈑金件有高的抗凹性，并要求鋁合金板材的噴漆烘烤工藝和目前鋼板沖壓件的相容。
　　5、良好的鋯/鈦鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性能：
　　ABS在涂覆潤(rùn)滑劑之前都要經(jīng)過(guò)表面處理，形成一層鋯/鈦鹽處理體系轉(zhuǎn)化膜，為吸附潤(rùn)滑劑創(chuàng)造良好的基底。這種處理液是環(huán)保型的，不含鉻，主要由含鈦、鋯的金屬鹽、氟化物、硝酸鹽和有機(jī)添加劑組成，通過(guò)浸漬、噴淋方式在ABS上形成轉(zhuǎn)化膜。膜層主要由鋯/鈦鹽、鋁的氧化物、鋁的氟化物及鋯鈦的絡(luò)合物等組成。該種表面處理工藝操作簡(jiǎn)單，所獲得的膜層與有機(jī)聚合物有很強(qiáng)的結(jié)合力。
然而，就現(xiàn)階段而言，全鋁車(chē)身結(jié)構(gòu)的普及還需要一段時(shí)間，因?yàn)殇X合金造車(chē)成本會(huì)很高。一是因?yàn)殇X本身就比較貴，一些鋁合金的價(jià)格甚至超過(guò)黃金，二是其生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，有很多的技術(shù)難點(diǎn)。也因此，亞洲車(chē)企們?cè)谲?chē)身輕量化方面另辟蹊徑，深挖鋼材潛力，它們正聯(lián)手鋼鐵制造商開(kāi)發(fā)質(zhì)量更輕、強(qiáng)度更高的鋼材，同時(shí)也采取了其它提升燃油經(jīng)濟(jì)性的措施，包括在不用對(duì)工廠進(jìn)行大幅改動(dòng)的前提下對(duì)傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)及零部件進(jìn)行升級(jí)。
日本車(chē)企采用鋁材料的車(chē)型則基本限制在混動(dòng)及豪華細(xì)分市場(chǎng)，例如雷克薩斯IS。本田為美國(guó)版雅閣及謳歌RLX開(kāi)發(fā)了能夠結(jié)合鋁材和鋼材生產(chǎn)部分零部件的技術(shù)，但鋁材料的應(yīng)用比例仍十分有限。
日產(chǎn)汽車(chē)去年宣布，計(jì)劃拓展高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用，這種材料同傳統(tǒng)鋼材相比質(zhì)量更輕，但強(qiáng)度更高，該公司的目標(biāo)是從2017年開(kāi)始，將新的量產(chǎn)車(chē)型中采用高強(qiáng)度鋼材的零部件占比提高至20%。