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轻金属材料为汽车减重


http://finance.sina.com.cn 2005年06月24日 15:38 商务部网站

  近一段时期,各国政府先后制订了保护能源、降低废气排放、降低噪音和安全保障等法规。对汽车工业来说,节约能源,减少汽车尾气排放最有效的办法就是减轻汽车自身的质量,而这主要的途径是使汽车材料轻量化。汽车质量每降低100千克,油耗就可减少0.7升左右。铝、镁、钛合金材料是实际应用中最轻的金属结构材料,是所有现用金属材料中密度最低的轻金属材料。铝、镁、钛合金材料还具有比强度和比刚度均高、导热导电性能好、阻尼减震性和电磁屏蔽性都很强、易于加工成形、废料易回收等特点。它们的应用适应了全世界对
汽车安全、节能和环保要求越来越高的趋势,受到了各国政府和发达国家汽车制造企业的高度重视。

  金属铝不论是固体铝还是熔融铝,其密度都随纯度的提高而降低。同等纯度熔融铝的密度随温度增高而降低。铝的纯度越高,熔点也越高,导电性能也越好,它的导电性能仅次于金、铂、铬、铜和汞,导电率为铜的62%~65%,而密度是钢的1/3。铝的机械性能与纯度关系密切,纯铝软、强度低,但与某些金属组成铝合金后,不仅在某种程度上仍保持着铝固有的特点,同时又显著地提高了它的硬度和强度,使之几乎可与软钢甚至结构钢相媲美。铝的导热系数大约为熟铁的2.5倍,钢的1.5倍。铝的比热也是金属中较大的,为铁的2倍,钢和锌的2.5倍。

  铝的化学性质极其活泼,其氧化物、卤化物、硫化物及碳化物等的生成能非常大。铝最特殊的性能是有同氧强烈结合的倾向,特别是同空气中的氧。铝在空气中被其表面生成一层厚度约为2×l0-4mm的致密的氧化铝膜所覆盖,防止继续氧化,在常温常压下具有良好的抗腐蚀性能。但在空气中被加热到接近熔点660℃时,则氧化继续进行,此时,铝的氧化与氧化时间的平方根成正比。

  铝在汽车零件上的应用1、缸体、缸盖。铝汽缸体有全铝型和缸孔中嵌入铸铁缸套型。为降低成本和更进一步轻量化,提倡采用全铝型。对此开发耐活塞环滑动、耐磨性优良的铝合金十分必要。国外有的汽车公司已经采用全铝缸套,有的全部采用铝汽缸盖、半数采用铝汽缸体。有的使用高压模铸工艺制造铸铝缸体,这种工艺可改善浇注,增加强度,尤其适于薄壁汽缸,它比原来的缸体轻50%以上。日本和欧洲的发动机使用铸铝油底壳可改善刚性结构、降低NVH。有的还采用了铝气门挺杆。

  2、散热器。汽车的冷气设备、机油冷却器、散热器、暖风设备等热交换器中的冷凝器、蒸发器、空冷式机油冷却器几乎全部用铝制造。但耐久性差,主要是因腐蚀而漏水造成,冷却液引起内部腐蚀和盐类引起外部腐蚀。向冷却水中添加防锈剂可防止内部腐蚀;采用表面处理和耐蚀合金可防止盐类引起的外部腐蚀。

  3、车轮。轿车采用各种式样的铝合金车轮已相当普遍。车轮轮辋用铝合金,要求较高的强度(疲劳强度、闪光焊焊接性、滚轧成形性等);铸造用铝合金则要求有良好的铸造性和足够的强度。铝车轮重量轻、散热性好,防止了轮胎的过热,尺寸精度高减少了纵向和横向的振动。铝合金车轮与钢制车轮相比,能更好地满足足够的负载能力和速度能力;良好的附着性、缓冲性、均匀性和气密性,耐磨耐老化和质量平衡;较小的滚动阻力和行驶噪声;精美的外观和装饰性、质量小、价格低、拆装方便、互换性好的要求。我国从上世纪80年代开始推广使用并出口铝车轮。

  4、保险杠。保险杠作为吸收冲撞能量的缓冲体已普遍安装在轿车上,目前,塑料保险杠是主流,铝保险杠只作为增强材而使用。

  5、车身外板。车身外板的伸长率不如钢好,弹性系数只有钢板的1/3,回弹大,焊接性不如钢好,冲压成形性比钢板低;与钢板比,电导率高、熔点低、极易生成氧化膜,特别是与钢的焊接更难;由于铝的涂装性与钢板不同,铝板与钢板之间易出现涂装不匀现象;由于柔软,易生成细小的伤痕,不但有拉伸滑移线、折皱、裂纹等加工缺陷,由撞击引起的凹痕也不可避免。

  6、底盘零件。没有比底盘系统更具潜力、更容易做到减轻汽车自重的了。通用公司在高档车的悬挂系统使用了铝合金部件,还加大了悬挂系统转向节的制造中以铝替代铸铁的规模。福特公司使用了铝合金的制动盘,质量仅为2.27千克,是铸铁盘的1/3,寿命却是铸铁盘的3倍。

  (信息来源:机械电子频道子站)

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