铝合金汽车板应用及生产现状.doc

铝合金汽车板应用及生产现状摘要：综述了国内外铝合金汽车板在汽车上的应用现状、合金应用情况，并对国内外铝合金汽车板的生产及消费现状进行了阐述，同时指出了我国铝合金汽车板发展存在的问题并提出了相应的建议。关键词：铝合金；汽车板；应用；生产现状；发展0 前言在世界汽车工业日益重视节能、环保的迫切形势下，减轻汽车自重以降低能耗、减少废气排放和提高效率已成为各大汽车企业提高竞争力的重要方向。使用铝合金代替钢铁材料则是各国汽车制造商采用的主要减重手段之一。汽车质量每减轻1%，可节省燃料消耗0.6%1.0%。如果每辆轿车减重100kg，那么行驶100km可减少油耗0.48L。其明显的减重节能效益使汽车铝材的用量与日俱增。铝合金板主要应用于汽车的发动机罩、挡泥板、车门、车顶及行李箱盖等部件。1 铝合金汽车板应用现状汽车车身约占汽车总重的30，其覆盖件使用材料主要是钢板。如果用铝合金来代替传统钢板，可使白车身减重约4050，进而使整车减重10左右。1.1国外2000年，世界汽车的平均自身质量为1225kg，其中铝材用量占16.5。到2010年，世界汽车的平均自身质量已下降到1100kg，其中铝材用量增至29，且有上升趋势。2000年，日本单台汽车铝材用量为270kg，占自重的31.8。预计到2015年，美国、欧洲和日本等国家的单台汽车铝材用量可达280kg以上，最高可超过350kg。可见，铝材在汽车上的大量应用是必然趋势，其中铝板的用量也会相应提高。目前，国外中高级轿车，如亨利福特Model T型汽车、法拉利360赛车、奥迪A2和A8、福特Prodigy及本田Insight等，均采用全铝车身。1.2国内汽车车身板生产线技术含量高、工艺复杂，多年来国内铝加工企业一直在研发铝合金板在汽车上的应用，如西南铝、东北轻合金和晟通等企业以小批量供货给部分汽车、轿车厂。但国产轿车铝材质量与国外的差距较大，因此，国产各类汽车用铝总体低于国外，尤其是轿车铝材用量差距较大，只有一些进口车型使用外国进口汽车铝合金板材。目前，一汽奔腾系列、长安CV11、吉利NL1、奇瑞A5、东风客车、东风商用车和宇通城市快巴ZK6126HGE等车型，已经使用铝合金覆盖件和铝合金蒙皮。2 车身铝板合金应用情况汽车车身铝板合金主要有3个系列，分别为2xxx系、5xxx系和6xxx系，典型牌号有5052、5182、5754、6010、6016和6111铝合金，乘用车用铝板厚度多为13mm。2xxx系合金是可热处理强化合金，具有良好的成形性和较高的强度，但抗蚀性差，烘烤硬化能力低，主要用于汽车内板；5xxx系合金是非热处理强化合金，铝板冲压成形后表面容易起皱，且延展性和弯曲能力也有所欠缺，多用于内板；6xxx系合金是可热处理强化合金，具有良好的成形性、烘烤硬化性，是目前汽车板材的主要研究方向。国外在汽车内外板的铝合金应用方面有所不同。美国汽车面板多采用5xxx、6xxx及7xxx系铝合金，如5083、5754、6010、6111、7072和7475铝合金等；日本对面板的成形性要求与钢材相同，故开发了5022和5023铝合金，并已广泛应用。对于外部面板材料，北美主要使用6011铝合金，预计今后会加大6022铝合金的用量，而日本主要使用6016和6022铝合金，其中一部分为含铜量高的6011铝合金。国内轿车车身外板主要采用 6016、6022、6111、6181铝合金；内板采用5754、5182和5052铝合金。3 铝合金汽车板生产现状3.1国外生产及消费现状国外著名的汽车铝板生产商主要有美国铝业公司、爱励国际、力拓加铝公司、诺贝丽斯公司、海德鲁铝业公司、日本神户制钢真冈轧制厂和日本轻金属公司。这些公司均成立了汽车铝板带中心，配置了汽车铝板带专用生产线。目前全球使用的轻型车身铝板大部分由诺贝丽斯公司、美国铝业公司和海德鲁铝业公司生产，其余由日本一些公司及其他公司生产。当前世界最大的轿车铝合金薄板供应商诺贝丽斯公司，在2007年向欧洲汽车工业供应薄板约14万t，占整个市场的70左右。其生产的铝产品广泛应用于埃沃奎越野车、奔驰SL系列、奥迪R8、Q7SU和A6等车。2008年开始向亚洲供应汽车铝板。2009年，海德鲁铝业公司汽车铝板带的产量约8万t，目前生产能力超过12万t年。除车身板外，还生产座椅、仪表、车门和车顶用铝板。例如，BMW公司的薄覆盖件板，BMW5系列车结构件，法国Steimmel车的挡热板、门及座位的加强件。此外，也向巴黎电动汽车制造商提供车身用铝板。在车身铝板消费方面，目前欧洲消费量已达20万t年，北美和亚洲约为5万t年，可见欧洲在汽车轻量化方面走在世界前列。预计到2015年，消费量将达到60万t年。消费国家主要集中在美国、德国、日本、韩国、加拿大和瑞士等发达国家，其中美国的消费比例最高，为16.2；德国位居第二，为10.5；日本和瑞士也均超过了7.5。3.2国内研发及生产现状近年来，我国在车身铝板方面进行了大量研究工作，并取得了可喜的成果。山东丛林集团与东风汽车有限公司于2009年共同开发出拥有自主知识产权的首辆全铝半挂车，减重率高达41.4。湖南晟通集团研发的12m半承载全铝客车减重了60，其重量仅为一辆普通钢制厢体车重的一半。另外，徐州财发铝热传输有限公司与汽车工程研究院、中国矿业大学和东北大学等科研院校紧密合作，跟踪国外铝合金板材加工技术发展的前沿和趋势，对铝合金成分分配、处理工艺、轧制过程等问题和综合性关键技术进行研究开发，批量生产了汽车外覆盖件高性能铝合金板压制汽车引擎盖。西南铝于2009年底建成了国内首条汽车板带生产线，目前在汽车铝板关键工艺研发方面又取得了一系列新进展，其生产的汽车铝板样品的物理、化学性能均达到了标准水平，预计最快可在2014年正式投产。目前，我国汽车铝板在建项目基本为外资或合资企业，如诺贝丽斯公司已于2012年在常州建立了国内首家汽车铝板生产工厂；爱励国际已于2011年与江苏镇江达成合作协议，在该市增加2亿美元投资建设汽车铝板带项目。总体而言，我国汽车车身用铝板的技术与发达国家相差约20年。虽然国内已建成汽车铝薄板专业生产线，但要成为具有国际市场竞争力的项目，能批量向通用汽车公司、福特汽车公司、奔驰汽车公司和丰田汽车公司等提供汽车铝薄板，还需要一定的时间。为了拉近与发达国家的距离，新材料“十二五”规划中将汽车用6016、6022和6011铝合金板列为新材料的关键产品，实现厚度0.72.0mm、宽幅16002300mm汽车铝板的产业化。4 铝合金汽车板发展存在的问题与建议4.1存在的问题（1）汽车工业是国民经济的支柱产业，我国是世界汽车的产销大国。2011年我国汽车产量为1841.89万辆，成为全球汽车生产第一大国。但汽车车身铝板还不能大批量生产，由于其技术难度大，除了要满足标准与规范的力学性能与抗腐蚀性能外，还应具备良好的成形性、表面平整性、良好的焊接性及烤漆硬化性。目前我国已经拥有生产汽车车身板的现代化热轧、冷轧设备，但缺少专业的精整、退火设备，因此国内车身铝板的产量极少。（2）由于铝合金与钢的油漆烘烤硬化性能不同，目前大部分汽车制造企业的油漆烘烤工艺是针对钢板设计的，因此需要采用二者兼容的工艺。（3）汽车车身板的生产成本较大。据一些外贸公司资料显示，韩国诺贝丽斯进口铝板价格在36万元t，个别品种铝板价格更高，而钢板的价格为0.8万元。因此，铝合金汽车板在我国并没有大量应用。（4）铝制汽车车身板的修复技术不同于钢制汽车，需要专业的人员与设备，且能够提供铝制车身修复服务的修理厂很少，增加了使用成本。4.2发展建议（1）国外著名汽车铝板生产商均有自己的汽车产品中心，我国也需尽快组建这样一个机构。一是开发汽车车身板用新型铝合金材料，降低铝材成本；二是改进熔铸、均匀化处理等技术，提高表面平整性、抗凹性及烘烤硬化性。（2）增加现代化水准的汽车用板生产线，包括高精度纯拉伸矫直设备、气垫退火炉、涂层等关键设备，生产高质量的汽车铝板。（3）铝材生产公司可与汽车企业联合，共同参与汽车铝制零部件的设计。在节能减排的大环境下，我国变形铝合金尤其是板材在汽车上的应用将会越来越多。2011年我国汽车销量为1850.89万辆，预计到2015年，将达到2528万辆。按照铝材能替代钢板用量5的保守估算，则带来的乘用车车身