二0一一年八月鋁鎂材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀及開展趨勢(shì)汽車工業(yè)節(jié)能、平安、環(huán)保成為開展的三大主題，對(duì)汽車工業(yè)提出了減輕汽車質(zhì)量、降低燃油消耗，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善NVH〔噪聲、振動(dòng)、沖擊〕的迫切要求。汽車的輕量化已成為世界范圍內(nèi)汽車工業(yè)開展趨勢(shì)，要求汽車生產(chǎn)者積極開發(fā)和應(yīng)用新型汽車材料生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車。采用鋁、鎂材料是降低汽車排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)性的最有效的措施之一。汽車材料開展趨勢(shì)：

◆轎車車身的自身質(zhì)量及材料消耗量逐年降低，但鋼鐵、有色金屬等材料仍然是轎車的主要材料。

◆轎車用金屬材料中鋼鐵材料在減少，而有色金屬材料在增加，尤其是鋁和鎂。北美每輛轎車材料構(gòu)成比材料名稱鋼鑄鐵鋁合成材料橡膠玻璃鎂其它構(gòu)成比%549.88.37.67.40.312.6鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%～40%，制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減重30%，鋁質(zhì)散熱器比相同的銅制品輕20%～40%，轎車鋁車身比原鋼材制品輕40%以上。用鋁材代替鑄鐵和鋼材制造汽車零部件有顯著的減重效果，汽車上每使用1kg鋁，可降低自重2.25kg，減重效果高達(dá)125%，同時(shí)，在汽車整個(gè)使用壽命期內(nèi)，可減少?gòu)U氣排放20kg。即用鋁的減重和排放效果比1:2.25:20。

鑄件變形材鍛件％79.817.03.2德國(guó)汽車用鋁比例鋁在汽車上的應(yīng)用一輛轎車鋁及其合金用量

歐洲北美日本1990年5379612000年73120902004年99130107年代2002年2003年2009年平均用量124127156北美轎車與輕卡用鋁〔kg/輛〕歐洲轎車用鋁〔kg/輛〕年代2004年2008年2010年平均用量99150180鑄造鋁合金在汽車上的應(yīng)用鋁合金鑄造工藝壓鑄〔缸體及各類殼體、支架〕金屬型重力鑄造〔缸蓋、進(jìn)氣管、活塞〕低壓鑄造〔缸蓋、缸體〕砂型鑄造〔進(jìn)氣管、缸體、橫梁〕擠壓鑄造〔活塞、轉(zhuǎn)向節(jié)〕半固態(tài)壓鑄〔性能要求高的零件：轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向臂〕鑄鍛聯(lián)合工藝〔轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向橫拉桿〕部件系統(tǒng)零件名稱發(fā)動(dòng)機(jī)系發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、活塞、進(jìn)氣岐管、水泵殼、發(fā)動(dòng)機(jī)殼、啟動(dòng)機(jī)殼、搖臂、搖臂蓋、濾清器底座、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、正時(shí)鏈條蓋、發(fā)電機(jī)支架、分電器座、氣門室罩蓋、油底殼等傳動(dòng)系變速箱殼、離合器殼、連接過度板、換擋撥叉、傳動(dòng)箱換擋端蓋等底盤行走系橫梁、上/下臂、轉(zhuǎn)向機(jī)殼、制動(dòng)總泵殼、制動(dòng)分泵殼、制動(dòng)鉗、車輪、操縱叉等其它系統(tǒng)部件離合器踏板、剎車踏板、方向盤、轉(zhuǎn)向節(jié)、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、ABS系統(tǒng)部件等汽車主要系統(tǒng)中的鋁鑄件半固態(tài)鑄件的應(yīng)用

控制臂CONTROLARMS車體連接件SPACEFRAMENODES輪轂轉(zhuǎn)向架KNUCKLES支架MOUNTINGBRACKETS車閘主缸體MASTERBRAKECYLINDERS油料管架FUELRAILS防滑制動(dòng)閘閥體ABSHOUSINGS機(jī)殼類件A/CHOUSINGS擠壓鑄造件的應(yīng)用國(guó)內(nèi)開展趨勢(shì)及現(xiàn)狀

鋁鑄件

近幾年，我國(guó)汽車鋁鑄件應(yīng)用取得了較大進(jìn)展，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋、進(jìn)氣岐管、變速箱殼、離合器殼等幾乎都采用了鋁鑄件，相當(dāng)比例的轎車裝用了鋁車輪。鋁壓鑄缸體也已經(jīng)開始生產(chǎn)應(yīng)用。國(guó)內(nèi)汽車的鋁鑄件的生產(chǎn)應(yīng)用已到達(dá)一定水平。但是與歐美日比較還有很大差距，高性能鋁鑄件還需要進(jìn)口，有些復(fù)雜件工藝的自主開發(fā)能力較差。采用真空壓鑄工藝很少；半固態(tài)壓鑄、鑄造-鍛造工藝處于試驗(yàn)室階段，生產(chǎn)上還沒有采用；缺少大型擠壓鑄造設(shè)備，由于日本等國(guó)家對(duì)800噸以上擠壓鑄造設(shè)備限制向中國(guó)出口，橫梁等大型擠壓鑄造零件無(wú)法國(guó)產(chǎn)化。由于引進(jìn)車型或總成國(guó)別不同，采用的標(biāo)準(zhǔn)也不同，造成國(guó)內(nèi)鋁合金牌號(hào)眾多，給鋁合金廠生產(chǎn)造成困難，不利于鋁合金廠大批量專業(yè)化生產(chǎn)和降低本錢。

自19世紀(jì)末葉到20世紀(jì)，金屬材料的消耗與日俱增，金屬礦產(chǎn)資源逐漸趨于枯竭。有資料說(shuō)明，有些金屬〔如銅、鉛、鋅〕只能持續(xù)幾十年，有些〔如鋁、鐵〕也只是1至3百年的事。鎂是地球上儲(chǔ)量最豐富的元素之一，除在地殼表層金屬礦的資源含量為2.3%，位居常用金屬的第8位外，在鹽湖及海洋中的含量也十分可觀。因此，在很多金屬趨于枯竭的今天，加速開發(fā)鎂金屬材料是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開展的重要措施之一。鎂合金材料在汽車上的應(yīng)用鎂合金材料的特性比重最小的金屬結(jié)構(gòu)材料高比強(qiáng)度和比剛度優(yōu)異的減振降噪效果良好的生產(chǎn)工藝性能可回收重復(fù)利用潛在取代重量鎂重量（Kg）減輕%減輕重量（Kg）殼體12.85.4587.4內(nèi)飾件31.2213310.2動(dòng)力系統(tǒng)(引擎)55.2(33.5)36.2(22.2)35(34)19.1(11.3)懸掛件62.225.95836.2剎車3.91.8542.1框架14.57.2507.3轉(zhuǎn)向5.63.9421.7電氣外殼3.21.8441.4合計(jì)188.6103.24585.2鎂合金在汽車上應(yīng)用輕量化效果

通用公司福特公司戴-克公司歐洲單車用鎂量（kg）6.725.864.03.02004年每輛轎車鎂合金用量

北美及歐洲的每輛汽車平均用鎂合金3.5㎏，目前年增長(zhǎng)率24%，10年后鎂在汽車上的應(yīng)用可達(dá)每車10㎏，F(xiàn)ord公司單車最大用鎂量方案可到達(dá)118kg。群眾公司年方案到達(dá)178kg。汽車鎂合金應(yīng)用增長(zhǎng)預(yù)測(cè)汽車鎂合金應(yīng)用趨勢(shì)鎂合金鑄造成型壓鑄〔冷室壓鑄、熱室壓鑄〕半故態(tài)注射成型低壓鑄造〔金屬型、砂型、陶瓷型等〕金屬型重力鑄造砂型鑄造V法鑄造零件名稱應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)效果應(yīng)用廠家變速箱殼體減重、降噪、剛度高大眾、福特、通用氣門室罩蓋減重、降噪、成型性好、扭轉(zhuǎn)剛度好通用、福特、克萊斯勒、寶馬、豐田、本田車身前蓋減重、降噪MossnerAG整體儀表板骨架減重、韌性好、集成化、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化通用、奔馳、克萊斯勒、福特、大眾、菲亞特座椅骨架減重、吸震、安全通用、福特、菲亞特車門框支架減重、吸震豐田、英國(guó)Wagon公司方向盤骨架減重、吸震、安全通用、奔馳、克萊斯勒、福特、大眾、菲亞特、豐田輪轂減重、吸震克萊斯勒、法拉利汽車應(yīng)用的典型鎂合金件

典型汽車鎂合金零件儀表盤骨架轎車橫梁MagnesiumGearboxHousings群眾公司鎂合金變速箱(Weight:appr.10,6kg;HPDC)群眾公司鎂合金缸體Mg-SpaceframeofVolkswagen1-LITRECar

群眾1L汽車鎂合金應(yīng)用國(guó)外最新研究情況在美國(guó)，于2001年開始至2006年6月結(jié)束的美國(guó)與加拿大聯(lián)合攻關(guān)工程“StructuralCastMgDevelopment〞，采用4000t的臥室壓鑄機(jī)和AE44合金，為新款CorvetteZ06研制出了重10.8Kg的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)托架〔frontEngineCradle〕，與原來(lái)16.4Kg鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)框架相比，重量減輕了5.6kg(34%)。DemonstrationofEngineCradle〕〞的研究經(jīng)費(fèi)：1.26千萬(wàn)美元。國(guó)外在經(jīng)歷了鎂合金大型、超大型鑄件等開發(fā)的階段后，進(jìn)入了一個(gè)新的開展階段。針對(duì)北美地區(qū)大多數(shù)車輛前端重量較大，前端/后端質(zhì)量比超過55/45的現(xiàn)狀，由美國(guó)提出，并建議“中－美－加〞參與的“鎂質(zhì)車體前端結(jié)構(gòu)件開發(fā)〞工程，擬將采用全鎂的前端，使車輛的前/后質(zhì)量比接近50/50。這一研究打算跨過由鋼到鋁的開展階段。這標(biāo)志著，鎂在汽車上的應(yīng)用正在從單體提高到子系統(tǒng)水準(zhǔn)。國(guó)外最新研究情況我國(guó)的鎂資源

菱鎂礦儲(chǔ)量居世界首位，約27億噸，占全球儲(chǔ)量的22.5%

青海柴達(dá)木盆地的33個(gè)鹽湖中，共含鎂鹽31.5億噸

白云石礦儲(chǔ)量更為豐富，現(xiàn)探明的儲(chǔ)量以目前的開采速度，可以開采1000年以上中國(guó)的鎂產(chǎn)量占世界的70%

我國(guó)鎂合金壓鑄現(xiàn)狀在國(guó)家“十五〞科技攻關(guān)等工程的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)的鎂深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)生了根本性的變化，以應(yīng)用為龍頭的鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。一汽鑄造公司、重慶隆鑫鎂業(yè)、東風(fēng)、長(zhǎng)安建成了汽車鎂壓鑄件生產(chǎn)基地，目前以生產(chǎn)中小殼體件為主，缺少大件復(fù)雜件生產(chǎn)能力。由于資源優(yōu)勢(shì)，中國(guó)必將成為世界鎂零部件生產(chǎn)基地。產(chǎn)量分布：

華北地區(qū)53000噸占5.2%東北地區(qū)104000噸占10.2%華東地區(qū)374000噸占36.6%中南地區(qū)342000噸占33.2%西南地區(qū)127000噸占12.4%西北地區(qū)24000噸占2.4%

全國(guó)約有壓鑄廠、車間7000多家，各類壓鑄機(jī)約為30000臺(tái)，其中從國(guó)外進(jìn)口的壓鑄機(jī)約占總數(shù)的10％，國(guó)內(nèi)最大壓鑄機(jī)的合模力是40000kN壓鑄件產(chǎn)品主要以汽車和摩托車零件為主，次之為家用電器、電訊、鎖具、建筑裝飾、玩具、車模、五金等壓鑄件。

壓鑄業(yè)現(xiàn)狀模具制造跟不上壓鑄生產(chǎn)的要求。我國(guó)日前約有幾百家壓鑄模具廠，壓鑄模的設(shè)計(jì)、制造能夠滿足摩托車、家電、輕工等行業(yè)，絕大局部汽車行業(yè)的需求。但是國(guó)內(nèi)不少模具廠家生產(chǎn)的模具在使用上還存在著故障率高、返修較多、穩(wěn)定性差，制約了生產(chǎn)率的提高，模具行業(yè)存在模具標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，熱模鋼品質(zhì)不高，多數(shù)模具加工手段相對(duì)落后。國(guó)內(nèi)壓鑄模的平均價(jià)格是國(guó)外平均價(jià)格的1/4左右，壽命只有國(guó)外的1/2左右。汽車有色鑄件的砂芯無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的應(yīng)用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑采用熱空氣硬化，澆注過程不產(chǎn)生有害氣體，是一種環(huán)保型粘結(jié)劑。目前無(wú)機(jī)粘結(jié)劑在寶馬、群眾等汽車鋁合金鑄件上得到應(yīng)用，占制芯總量10%左右，未來(lái)幾年每年以5%速度遞增，伴隨環(huán)保日益嚴(yán)格的要求，無(wú)機(jī)樹脂將逐漸取代有機(jī)樹脂。一汽鑄造在新基地中也將采用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。優(yōu)點(diǎn)：有利于人類健康和環(huán)境保護(hù)，無(wú)異味；符合未來(lái)的環(huán)境保護(hù)法規(guī)；可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀砂芯的鑄造；在鑄造時(shí)具有高度的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性；減少砂芯發(fā)氣引起的鑄造缺陷；由于清理費(fèi)用很低，降低生產(chǎn)本錢；在鑄模上沉積的冷凝物清理容易，極大地減少模具維護(hù)費(fèi)用；