2024铝展|浅谈铝合金在欧洲汽车应用现状及发展趋势
欧洲的汽车工业以其先进性和高度创新性而闻名于世，随着节能减排政策压力不断增加，为了减少燃油消耗量和二氧化碳排放，改良和创新设计的铝合金被广泛应用于汽车设计。接下来2024铝展小编就来聊一聊铝合金在欧洲汽车应用现状及发展趋势。
据统计，在过去的十年里，乘用车铝的平均使用量翻了一番，基于创新设计理念，在未来几年里，这一趋势将会继续保持。
在轻量化发展过程中，铝合金与其他新型材料面临着激烈的竞争，如高强钢，通过薄壁化设计后依然保持高强度。除此之外，还有镁、钛、玻璃或碳纤维复合材料，其中后者在航空航天已具有广泛应用。现在多材料设计理念已经融入汽车设计中，正在向合适的材料应用于合适的部位而努力。这其中非常重要的挑战是连接和表面处理问题，目前已经开发了多种解决方案，如发动机组和动力传动系部件，框架设计（奥迪A2，A8，宝马Z8，莲花Elise），薄板结构（本田NSX，捷豹，罗孚），悬挂（DC-E级，雷诺， 标致）等结构部件。
白车身（BIW）先进设计策略
白车身是传统汽车中最重的部分，占整车重量的25％到30％。在白车身设计中有两个基本变量。
1.用于中小型汽车的“型材空间框架设计”：奥迪A8是一个典型的例子，白车身质量277公斤，由59个型材（61公斤），31个铸件（39公斤）和170个钣金件（177公斤）组成，并采用铆接，MIG焊、激光焊、其他混合焊接、胶粘等连接方式。
2.中到大容量汽车应用的“模锻钣金硬壳式结构”，例如，捷豹XJ（X350），2002年款，5公斤质量的“冲压车身硬壳结构”白车身由22个型材（21公斤），15个铸件（15公斤）和273块钣金件（259公斤）组成，连接方法有粘接、铆接、MIG焊。
2024铝展浅谈铝合金在车身上的应用
1. 时效硬化的Al-Mg-Si合金
6xxx系列合金含有镁和硅。目前用于汽车车身薄板的6xxx合金有A6016（欧洲）、A6111（美国）和A6181A，出于回收利用的考虑其用量在不断增加。在美国，A6111经常用在0.9-1.0mm的外板，具有高强度和良好的成形性。在欧洲，1-1.2mm的EN-6016具有优越的成形性和耐腐蚀性，被广泛运用。
2.不可热处理Al-Mg-Mn合金
由于其特定的高应变硬化，Al-Mg-Mn合金展示优良的成形性和高强度。通过少量添加其它合金元素及改进工艺路线了特定应用（例如表观质量、耐腐蚀性、热稳定性）。不可热处理Al-Mg-Mn合金大量应用于汽车热轧、冷轧薄板以及液压成形管。在底盘或车轮中应用具有更高效果，因为非弹簧运动部件质量减小额外增强了驾驶舒适性并降低了噪音水平。
3.型材
在欧洲，基于铝型材设计，全新的汽车概念得以被提出，例如，铝合金框架和复杂的子结构。它们在复杂设计和功能集成方面的巨大潜力使其最适合于成本效益型的批量生产。因为在挤压过程中需要淬火，所以中强度的6xxx和高强度7xxx时效硬化合金被采用。通过后续加热产生的时效硬化来控制成形性和最终强度。铝合金型材主要应用于框架设计、防撞梁和其他碰撞部件。
4.铸件
铸件是汽车中应用最大的铝制部件，如发动机缸体、缸盖和特殊底盘部件。即使是在欧洲市场份额大幅增加的柴油发动机，由于对强度和耐用性的要求越来越高，也正在向铝铸件转变。同时，铝铸件也正在应用于框架设计，轴类部件和结构部件，高压铸造新型AlSiMgMn铝合金已经实现更高的强度和延展性。
2024铝展浅谈铝与其他轻质材料的竞争
最新的白车身设计理念即为通过铝合金、（超）高强钢、镁合金、塑料、复合材料等组合应用实现汽车最佳性能。另外一个主要的目标是实现整体的低成本轻量化设计。这即是“超级轻型汽车”（SLC）项目的主要目标。
SLC项目由38个合作单位：7家主机厂（CRF，DC，保时捷，雷诺，沃尔沃，欧宝、大众），10家研究结构，10家供应商，8所大学和3家中小企业共同合作，通过评估现有技术和新型技术而设计的新型轻量化汽车。其动机是减少二氧化碳排放和燃油消耗量，以保护全球生态、提高地区经济和保护消费者利益。
设计过程中主要考虑了成本和性能两个方面，其中，SLC成本目标是每千克质量降低成本增加目标是小于5欧元，成本包括材料成本、生产成本、投资折旧和回收收入，最终在原有钢制车身的基础上开发一套有效的成本模型。在性能方面，SLC项目通过特定材料设计、连接方法、零件数量和成本目标设计了三种不同的概念车型，钢制轻量化车身、超轻车身(ULBC)、超级轻量化车身（SLBC）。
SLC项目车身最终设计实现了一个质量减少95kg（34%）的方案，即参照65kg到110kg的标准减重41%且额外增加成本5€/kg。它包括一个镁制车顶和一个钢制地板结构，一种高强度钢和铝薄板扭转环形侧面结构，B柱是由TWB钢板与铝皮设计而成。铝合金以板材应用于覆盖件、以型材用于前纵梁、保险杠、后车底部纵梁和以压铸件驾驶室结构。
结论
铝由于其密度低、成型性好、耐腐蚀性好，是许多汽车应用的首选材料，如底盘、车身和许多结构部件。SLC项目设计清楚地表明，铝用于车身结构设计在满足性能要求前提下，可以实现至少30％的减重。并且，对于目前覆盖件的大多数部件均可应用铝合金。在某些强度要求较高的情况下，7xxx系列合金依然能够保持质量优势。2024铝展小编觉得，对于大批量应用，铝合金降重解决方案是最经济的方法。
文章来源：铝深加工