著力穩(wěn)妥發(fā)展汽車鋁板 科技研發(fā)投入應(yīng)更大

2013-09-02

    在工信部組織制定的《新材料“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出到2015年，關(guān)鍵新合金品種要取得重大突破，形成高端鋁合金材300kt,基本滿足大飛機、軌道交通、節(jié)能與新能源汽車等的需求。而主要內(nèi)容是：組織開發(fā)汽車用6×××系鋁合金板材，實現(xiàn)厚度0.7~2.0mm、寬幅1600~2300mm汽車鋁合金板的產(chǎn)業(yè)化，即實現(xiàn)6016、6022、6111合金汽車板的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與精深加工。
 
汽車鋁化率逐年提升 中國載人車用鋁量約比國外的低20kg/輛
 
    鋁于1888年開始商業(yè)化生產(chǎn)，以其密度小、資源豐裕、色澤潔白、對環(huán)境友好、對人體無害、可回收性高、抗腐蝕性強、傳導(dǎo)性能好、無磁性、易加工與成形等諸多有點在國民經(jīng)濟的各個部門獲得了廣泛的應(yīng)用，2011年全世界的原鋁產(chǎn)量已突破43000kt，成為僅次于鋼鐵的第二大金屬，其中的34%即約14620kt用于交通運輸裝備制造。
    1899年首款鋁合金板金車身小型跑車在柏林國際車展亮相，開鋁合金板材在汽車中應(yīng)用的先河；1910年首臺鋁制公共汽車在巴黎開始營運，自此以后鋁板在乘用車中的應(yīng)用越來越多。20世紀50年代油罐車與拖車、房車等開始用鋁板制造，今天北美廂式火車鋁化率已超過92%，歐洲大部分罐車、拖車等已采用鋁合金制造，每輛車平均減車800kg，金鋁的轎車與公共汽車（Audi 、A8、TT跑車與美洲虎、XJ等）也早已面世。
    在可預(yù)見的時期內(nèi)（2030年），鋁是提高運輸效率、降低運輸成本、節(jié)約能源、減少溫室氣體排放、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、維護道路安全最可取的金屬結(jié)構(gòu)材料。鋁能以各種形成如板、箔、管、棒、型、線、鍛件、粉、鑄件、壓鑄件等應(yīng)用于車輛制造。全鋁載人車車神是由擠壓材框架與蒙以鋁板的殼體組成。幾種轎車車身的鋁材用量見下表，小轎車用板材較多，而公共汽車的型材用量較多。
 
汽車板材技術(shù)門坎高  與預(yù)先水平或許相差20年
 
    在當(dāng)今使用的鋁及鋁合金板材中可作為高端或高精產(chǎn)品的有四：航空航天板、汽車板、CTP基板、罐體板。至1012年，中國生產(chǎn)的CTP基板與罐體板已躋身世界先進行列，不但可滿足國內(nèi)需求，而且有出口，參與國際市場角逐；但前兩種產(chǎn)品還與世界領(lǐng)先水平有較大差距，航空航天板可能相差30年，而汽車板或許是20年。因此，工信部在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中將兩種材料板材列為關(guān)鍵產(chǎn)品，并提出要產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)精深加工產(chǎn)品。所謂精深加工產(chǎn)品是，鋁加工企業(yè)向用戶提供不再是初級的平軋產(chǎn)品（板、帶、箔），而是符合用戶要求的經(jīng)過精細加工的可上裝配線的或稍作處理后即上裝配線的產(chǎn)品。
    2011年全球汽車鋁合金載人車車身板（不含貨車、拖車、半掛車、廂式車、特種車等用的）的需求量約250kt，中國還不能生產(chǎn)，其中70%作嘔為諾威力（Nolis）公司、美國鋁業(yè)公司（Alcoa）、海德魯（Hydro）鋁業(yè)公司生產(chǎn)，其余的為日本的一些公司及其他公司生產(chǎn)?？缮a(chǎn)的國家為美國、德國、日本、法國、韓國等。
    中國東北輕合金工廠在世紀80年代中期就開始研發(fā)載人車的車門板生產(chǎn)，西南鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司在生產(chǎn)車身板方面作了許多開拓性的工作，并于2009年12月投產(chǎn)了國內(nèi)首條車身板生產(chǎn)線；徐州財鋁熱傳輸有限公司會同重慶汽車研究院、中國礦業(yè)大學(xué)等在研發(fā)汽車6×××系覆蓋件板材方面也取得了長足進展。但是這些成就僅是第一步，生產(chǎn)的板材是素材，距精細加工的鈑金件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，與進而擁有一批有中國特色的有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車板合金還有一段相當(dāng)長的路要走。
    中國汽車車身板之所以還不能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，有裝備方面的原因，也有技術(shù)與管理方面的原因，但更主要的是研發(fā)資金投入不夠、研發(fā)力量不夠、技術(shù)水平有待提高、研發(fā)力量還不夠幾種，等等。如今，生產(chǎn)汽車嚴軋產(chǎn)品的裝備已解決，擁有全球先進的鑄錠熱軋裝備與精整設(shè)備，但還缺乏或不夠的裝備有：精密裁切線，沖制彎折、摩擦攪拌焊接、數(shù)控加工特種檢測手段等，無法向用戶提供精深加工鈑金件。
   
汽車板材合金種類多待解決   性能要求多與瓶中少兩難舍
  
乘人車車神鋁合金板經(jīng)過幾十年的發(fā)展已形成一個龐大的家族，有標(biāo)準的合金，也有非標(biāo)準的合金，大約有50種，分屬于2×××、5×××、6×××、7×××系，各有各的性能，用于制造不同鈑金件。不同的國家在用合金方面各有側(cè)重，例如日本的汽車工業(yè)用于×××系的多一些，美國則多用2×××系及7×××系合金，歐洲對6×××系合金更感興趣。中國當(dāng)前僅是一些外資企業(yè)的個別車型用了鋁合金薄板制造車身鈑金件，所用的板材全是進口的，一些非外資企業(yè)也用了一些鋁板，但量少，沒有規(guī)模，都是在仿照外國的合金。在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出汽車鋁板為2×××系的6016、6022、6111合金，為中國汽車鋁板發(fā)展指明了方向，可以集中力量研發(fā)這類合金，最后形成有中國特色的汽車鋁合金體系。它們的化學(xué)成分如下（主要合金元素的%質(zhì)量）：

表1  三種汽車板鋁合金的主要成分（質(zhì)量分數(shù)/%）

合金	Si	Fe	Cu	Mn	Mg
6111 6016 6022	0.6~1.2 1.0~1.5 0.8~1.5	1.0 0.50 0.05~0.20	0.50~0.9 0.20 0.01~0.11	0.10~0.45 0.20 0.02`0.10	0.50~1.0 0.25~0.6 0.45~0.7

 汽車板6×××系合金與應(yīng)用最廣的建筑鋁材合金同屬一個系，對于廢料回收與發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟非常有利。國外也在研發(fā)所謂的單一合金，但試圖用一兩個合金取代現(xiàn)用的十幾、二十個合金難度很大。
  中國除研發(fā)上述的3個鋁合金外，還應(yīng)研究6009、6010鋁合金，可用它們沖制內(nèi)外層壁板，國外在20多年前就用它們制造鈑金件，效果較好，雖然它們的強度比5182-O及2036-T4合金的低一些，但有很好的成形性能。
  汽車鋁合金板的厚度一般為0.8mm~1.6mm,最大寬度2300mm。對其性能要求是：良好的成形性，有低的屈強比和高的成形極限；表面平整性好，成形鈑金件表面不出現(xiàn)羅平線（Roping Line）即滑移線；良好的可焊性；優(yōu)良的烤硬化性。
  汽車鋁板的發(fā)展趨勢：盡可能地減少合金種類；研發(fā)新的合金與復(fù)合板材；向汽車企業(yè)提供精深加工的鈑金件；鋁加工企業(yè)的工程師參與汽車設(shè)計，幫助他們選用鋁材，必須考慮汽車報廢后鋁的回收率。

 

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