淺談鋁合金的性能及其在汽車上的應(yīng)用

趙生蓮

摘 要：鋁合金具有比重小，比強(qiáng)度高，良好的成形性能、力學(xué)性能、物理性能以及工藝性能、易回收再生的優(yōu)點(diǎn)，因此鋁合金廣泛用于汽車部件上。

關(guān)鍵詞：鋁合金；汽車

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶鋁合金及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。隨著汽車節(jié)能、減輕重量的訴求，汽車用鋁板將逐漸替代鋼板，未來，汽車用鋁板將有很大的市場，主要用于汽車引擎蓋和車門。鋁合金車輪是鋁合金在汽車上第二個(gè)應(yīng)用廣泛的領(lǐng)域，因?yàn)橘|(zhì)輕、散熱性好并具有良好的外觀，鋁合金車輪逐漸代替了鋼輪轂。

1純鋁及鋁合金的性能

鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，含量高于7%。純鋁的密度小（ρ=2.7g/cm3），大約是鐵的1/3，熔點(diǎn)低（660℃），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性（δ=32～40%，ψ=70～90%），易于加工，可制成各種型材、板材。抗腐蝕性能好，但是純鋁的強(qiáng)度很低，退火狀態(tài)σb值約為8kgf/mm2，故不宜作結(jié)構(gòu)材料。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度，σb值分別可達(dá)24～60kgf/mm2。這樣使得其“比強(qiáng)度”（強(qiáng)度與比重的比值σb/ρ）勝過很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料。

2鋁合金在汽車上的應(yīng)用

2.1汽車引擎蓋

汽車引擎蓋能降低發(fā)動機(jī)噪音的時(shí)候，能夠同時(shí)隔離由于發(fā)動機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，有效保護(hù)引擎蓋表面上的漆面，防止老化。其作用有：

空氣導(dǎo)流。對于在空氣中高速運(yùn)動物體，氣流在運(yùn)動物體周邊產(chǎn)生的空氣阻力和擾流會直接影響運(yùn)動軌跡和運(yùn)動速度，通過引擎蓋外形可有效調(diào)整空氣相對汽車運(yùn)動時(shí)的流動方向和對車產(chǎn)生的阻礙力作用，減小氣流對車得影響。通過導(dǎo)流，空氣阻力可分解成有益力，力高前輪輪胎對地的力量，有利于車的行駛穩(wěn)定。流線型引擎蓋外觀基本是依照這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。

保護(hù)發(fā)動機(jī)及周邊管線配件等。引擎蓋下，都是汽車重要的組成部分，包括發(fā)動機(jī)、電路、油路、剎車系統(tǒng)以及傳動系統(tǒng)等等。對車輛至關(guān)重要。通過提高引擎蓋強(qiáng)度和構(gòu)造，可充分防止沖擊、腐蝕、雨水、及電干擾等不利影響，充分保護(hù)車輛的正常工作。

美觀。車輛外觀設(shè)計(jì)是車輛價(jià)值的一個(gè)直觀體現(xiàn)，引擎蓋作為整體外觀的一個(gè)重要組成部分，有著至關(guān)重要的作用，賞心悅目，體現(xiàn)整體汽車的概念。

輔助駕駛視覺。駕駛員在駕駛汽車過程中，前方視線和自然光的反射對駕駛員正確判斷路面和前方狀況至關(guān)重要，通過引擎蓋的外形可有效調(diào)整反射光線方向和形式，從而降低光線對駕駛員的影響。

防止意外。引擎工作在高溫高壓易燃環(huán)境下，存在由于過熱或者是原件意外損壞而發(fā)生爆炸或者是燃燒、泄露等事故，引擎蓋可有效阻擋因爆炸引起的傷害，起到防護(hù)盾作用。有效阻隔空氣和阻止火焰的蔓延，降低燃燒風(fēng)險(xiǎn)和損失。

因鋁合金具有質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、良好的散熱性、尺寸精度高、以及減震性好、容易制造等優(yōu)點(diǎn)，所以用于汽車引擎蓋的制造。

2.2汽車車門

車門是為駕駛員和乘客提供出入車輛的通道，并隔絕車外干擾，在一定程度上減輕側(cè)面撞擊，保護(hù)乘員。汽車的美觀也與車門的造型有關(guān)。車門的好壞，主要體現(xiàn)在，車門的防撞性能，車門的密封性能，車門的開合便利性，當(dāng)然還有其它使用功能的指標(biāo)等。防撞性能尤為重要，因?yàn)檐囕v發(fā)生側(cè)碰時(shí)，緩沖距離很短，很容易就傷到車內(nèi)人員。

由于鋁合金具有質(zhì)量輕、良好的減震性以及優(yōu)良的工藝性能，所以用于汽車車門的制造。

2.3車輪

車輪是介于輪胎和和車軸之間所承受負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)組件，通常由兩個(gè)主要部件輪輞和輪輻組成（GB/T2933―2009）。輪輞是在車輪上安裝和支承輪胎的部件，輪輻是在車輪上介于車軸和輪輞之間的支承部件。車輪除上述部件外，有時(shí)還包含輪轂。

因鋁合金輪轂具有質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、良好的散熱性、尺寸精度高、以及減震性好、容易制造等優(yōu)點(diǎn)，其在發(fā)達(dá)汽車工業(yè)國家的使用率己達(dá)80%。

2.4發(fā)動機(jī)的氣缸體和氣缸蓋

鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，能滿足發(fā)動機(jī)的氣缸體和氣缸蓋對材料的要求，因此用于制造發(fā)動機(jī)的氣缸體和氣缸蓋。

2.5散熱器

鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，所以用于汽車上散熱器的制造。

3結(jié)束語

使用輕量化材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑，而鋁是應(yīng)用得比較成熟的輕量化材料。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：攀枝花學(xué)院）