着力稳妥发展汽车铝板 科技研发投入应更大

2013-09-02

    在工信部组织制定的《新材料“十二五”发展规划》中提出到2015年，关键新合金品种要取得重大突破，形成高端铝合金材300kt,基本满足大飞机、轨道交通、节能与新能源汽车等的需求。而主要内容是：组织开发汽车用6×××系铝合金板材，实现厚度0.7~2.0mm、宽幅1600~2300mm汽车铝合金板的产业化，即实现6016、6022、6111合金汽车板的产业化生产与精深加工。
 
汽车铝化率逐年提升 中国载人车用铝量约比国外的低20kg/辆
 
    铝于1888年开始商业化生产，以其密度小、资源丰裕、色泽洁白、对环境友好、对人体无害、可回收性高、抗腐蚀性强、传导性能好、无磁性、易加工与成形等诸多有点在国民经济的各个部门获得了广泛的应用，2011年全世界的原铝产量已突破43000kt，成为仅次于钢铁的第二大金属，其中的34%即约14620kt用于交通运输装备制造。
    1899年首款铝合金板金车身小型跑车在柏林国际车展亮相，开铝合金板材在汽车中应用的先河；1910年首台铝制公共汽车在巴黎开始营运，自此以后铝板在乘用车中的应用越来越多。20世纪50年代油罐车与拖车、房车等开始用铝板制造，今天北美厢式火车铝化率已超过92%，欧洲大部分罐车、拖车等已采用铝合金制造，每辆车平均减车800kg，金铝的轿车与公共汽车（Audi 、A8、TT跑车与美洲虎、XJ等）也早已面世。
    在可预见的时期内（2030年），铝是提高运输效率、降低运输成本、节约能源、减少温室气体排放、发展循环经济、维护道路安全最可取的金属结构材料。铝能以各种形成如板、箔、管、棒、型、线、锻件、粉、铸件、压铸件等应用于车辆制造。全铝载人车车神是由挤压材框架与蒙以铝板的壳体组成。几种轿车车身的铝材用量见下表，小轿车用板材较多，而公共汽车的型材用量较多。
 
汽车板材技术门坎高  与预先水平或许相差20年
 
    在当今使用的铝及铝合金板材中可作为高端或高精产品的有四：航空航天板、汽车板、CTP基板、罐体板。至1012年，中国生产的CTP基板与罐体板已跻身世界先进行列，不但可满足国内需求，而且有出口，参与国际市场角逐；但前两种产品还与世界领先水平有较大差距，航空航天板可能相差30年，而汽车板或许是20年。因此，工信部在《新材料产业“十二五”发展规划》中将两种材料板材列为关键产品，并提出要产业化生产精深加工产品。所谓精深加工产品是，铝加工企业向用户提供不再是初级的平轧产品（板、带、箔），而是符合用户要求的经过精细加工的可上装配线的或稍作处理后即上装配线的产品。
    2011年全球汽车铝合金载人车车身板（不含货车、拖车、半挂车、厢式车、特种车等用的）的需求量约250kt，中国还不能生产，其中70%作呕为诺威力（Nolis）公司、美国铝业公司（Alcoa）、海德鲁（Hydro）铝业公司生产，其余的为日本的一些公司及其他公司生产。可生产的国家为美国、德国、日本、法国、韩国等。
    中国东北轻合金工厂在世纪80年代中期就开始研发载人车的车门板生产，西南铝业（集团）有限责任公司在生产车身板方面作了许多开拓性的工作，并于2009年12月投产了国内首条车身板生产线；徐州财铝热传输有限公司会同重庆汽车研究院、中国矿业大学等在研发汽车6×××系覆盖件板材方面也取得了长足进展。但是这些成就仅是第一步，生产的板材是素材，距精细加工的钣金件的产业化生产，与进而拥有一批有中国特色的有自主知识产权的汽车板合金还有一段相当长的路要走。
    中国汽车车身板之所以还不能产业化生产，有装备方面的原因，也有技术与管理方面的原因，但更主要的是研发资金投入不够、研发力量不够、技术水平有待提高、研发力量还不够几种，等等。如今，生产汽车严轧产品的装备已解决，拥有全球先进的铸锭热轧装备与精整设备，但还缺乏或不够的装备有：精密裁切线，冲制弯折、摩擦搅拌焊接、数控加工特种检测手段等，无法向用户提供精深加工钣金件。
   
汽车板材合金种类多待解决   性能要求多与瓶中少两难舍
  
乘人车车神铝合金板经过几十年的发展已形成一个庞大的家族，有标准的合金，也有非标准的合金，大约有50种，分属于2×××、5×××、6×××、7×××系，各有各的性能，用于制造不同钣金件。不同的国家在用合金方面各有侧重，例如日本的汽车工业用于×××系的多一些，美国则多用2×××系及7×××系合金，欧洲对6×××系合金更感兴趣。中国当前仅是一些外资企业的个别车型用了铝合金薄板制造车身钣金件，所用的板材全是进口的，一些非外资企业也用了一些铝板，但量少，没有规模，都是在仿照外国的合金。在《新材料产业“十二五”发展规划》中明确提出汽车铝板为2×××系的6016、6022、6111合金，为中国汽车铝板发展指明了方向，可以集中力量研发这类合金，最后形成有中国特色的汽车铝合金体系。它们的化学成分如下（主要合金元素的%质量）：

表1  三种汽车板铝合金的主要成分（质量分数/%）

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

 汽车板6×××系合金与应用最广的建筑铝材合金同属一个系，对于废料回收与发展循环经济非常有利。国外也在研发所谓的单一合金，但试图用一两个合金取代现用的十几、二十个合金难度很大。
  中国除研发上述的3个铝合金外，还应研究6009、6010铝合金，可用它们冲制内外层壁板，国外在20多年前就用它们制造钣金件，效果较好，虽然它们的强度比5182-O及2036-T4合金的低一些，但有很好的成形性能。
  汽车铝合金板的厚度一般为0.8mm~1.6mm,最大宽度2300mm。对其性能要求是：良好的成形性，有低的屈强比和高的成形极限；表面平整性好，成形钣金件表面不出现罗平线（Roping Line）即滑移线；良好的可焊性；优良的烤硬化性。
  汽车铝板的发展趋势：尽可能地减少合金种类；研发新的合金与复合板材；向汽车企业提供精深加工的钣金件；铝加工企业的工程师参与汽车设计，帮助他们选用铝材，必须考虑汽车报废后铝的回收率。

 

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