車用鋁材替代的發展方向及趨勢

由於電動車發展、大氣污染、材料循環利用等諸多問題，鋁材替代正在成為汽車輕量化的解決方案之一。日前，記者走訪了多家車企和專家學者，全面了解車用鋁材替代的發展方向及趨勢。

在北美，鋁材替代已經走在全球前列，開始普及到高量產車。福特發布的2015款F-150車型則吹響了全鋁材料普及的號角。

F-150是全球首款採用全鋁車身的高量產車， 採用全鋁車身後，整車重量將減輕317kg，燃油經濟性有望提高15%～20%。據悉，F-150是福特旗下的經典皮卡，多年高踞美國的十大暢銷車榜首。 F-150在北美售價3萬美元左右，屬中端車型。福特F-150採用全鋁車身，標誌著傳統整車廠大規模用鋁合金材料的開始，全鋁車身開始向中端車普及。

目前最有希望普及的恰恰是電動汽車。在相同續航里程情況下，由於鋁製電動車攜帶的電池重量小於鋼製電動車，全鋁車身比鋼製車身需要的電池容量減少。儘管全鋁車身成本較高，但由於節約電池成本，使全鋁電動車具有價格優勢。

技術難題尚待解決

雖然鋁材應用越來越廣泛，但很多車企在全鋁車身探索過程中還是遇到了一些問題。常熟奇瑞路虎的焊接車間工程師告訴記者，車用合金鋁材要求更高的焊接技術，點焊容易使鋁變形，多數採用鉚焊，這會增加成本。

這位工程師表示，全鋁車身一般使用鉚接和膠合工藝拼裝，鋁合金材料本身並不適合傳統焊接工業。由於鋁合金材料對熱較敏感，如果使用傳統焊接工藝連接車身部件，會存在材料強度下降的問題，而且由於受熱易變形。

記者有幸參觀一汽大眾長春的第二轎車廠，在測量技術中心看到一輛奧迪A8正在做車身匹配檢測，而奧迪A8的車身很早就應用了鋁製輕型車身架構。巧合的是，一汽大眾現場工程師正好拿這輛車解釋匹配檢測，「這輛車左前門上沿出現了肉眼不易察覺的凹陷，在做車身匹配檢測時才發現，我們猜測可能是鋁材塑形較鋼材稍差造成的」。

專家觀點

鋁合金全面替代是系統工程

南京航天航空大學先進材料與成形技術研究所所長、美國福特汽車公司特聘教授陶傑則認為，如果鋁合金全面替代，則對車輛零部件結構設計以及車輛整體安全性設計提出了更高的要求；同時，廠商原先的焊接生產線就要全面改造，這些問題都是系統工程問題。鋁合金的大量使用，可能更適合於全新生產線的中高端車型。

陶教授認為，鋁合金只是汽車輕量化的方式之一。汽車輕量化還可以通過另外兩個方式解決，其一是結構優化和輕量化設計；其二是複合材料的應用，比如纖維增強複合材料等。

小百科

疑問一：鋁製車能減重多少？

答：一般情況下，交通工具的重量減輕10%，燃料可以節省8%；交通工具每使用1公斤鋁，可降低20公斤二氧化碳排放。鋁的密度約為鋼的1/3，鋁代替鋼製造汽車，可使整車重量減輕30%～40%，製造發動機可減重30%，鋁質散熱器比相同的銅製品輕20%～40%，鋁車輪可減重30%左右。

疑問二：鋁材更輕，會不會不安全啊？

答：全鋁車身吸收的撞擊力量比鋼還要大，因此更能保證車內駕乘人員的安全。因為鋁的優良特性，今天鋁合金已被廣泛使用到汽車各部位，如儀錶台及發動機支架、鋁合金車輪、懸掛系統零件、保險杠防撞梁、汽缸、車門及熱交換器等。

疑問三：鋁替代鋼，買車成本不就上去了嘛？

答：目前最經濟可行的輕量化方案是用鋁替代鋼，因為節省的燃油成本相比於增加的購車成本，開始具備經濟性。

根據方正證券研究所的測算，在汽車中每使用1kg鋁材，可減重2.2kg，按普通家用車計算，每年可節約近2升汽油，以目前的油價計算，約1.6年即可收回使用鋁替代鋼增加的成本。

疑問四：鋁材綠色環保嗎？

答：鋁是最環保的綠色金屬，具有良好的加工性能、物理性能、機械性能及抗腐蝕性。因其優異的綜合性能，大到重要的航空航天器，小到包裝容器、鍋碗瓢盆，都離不開鋁。

來源：鋁加工