著力穩(wěn)妥發(fā)展汽車鋁板 科技研發(fā)投入應更大

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汽車鋁合金板的產業(yè)化，即實現(xiàn)6016、6022、6111合金汽車板的產業(yè)化生產與精深加工。
 
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，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、傳導性能好、無磁性、易加工與成形等諸多有點在國民經濟的各個部門獲得了廣泛的應用，2011年全世界的原鋁產量已突破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。
    在可預見的時期內（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)經濟、維護道路安全最可取的金屬結構材料。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。
 
汽車板材技術門坎高  與預先水平或許相差20年
 
    在當今使用的鋁及鋁合金板材中可作為高端或高精產品的有四：航空航天板、汽車板、CTP基板、罐體板。至1012年，中國生產的CTP基板與罐體板已躋身世界先進行列，不但可滿足國內需求，而且有出口，參與國際市場角逐；但前兩種產品還與世界領先水平有較大差距，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《新材料產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中將兩種材料板材列為關鍵產品，并提出要產業(yè)化生產精深加工產品。所謂精深加工產品是，鋁加工企業(yè)向用戶提供不再是初級的平軋產品（板、帶、箔），而是符合用戶要求的經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，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，其余的為日本的一些公司及其他公司生產?？缮a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，西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司在生產車身板方面作了許多開拓性的工作，并于2009年12月投產了國內首條車身板生產線；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，生產的板材是素材，距精細加工的鈑金件的產業(yè)化生產，與進而擁有一批有中國特色的有自主知識產權的汽車板合金還有一段相當長的路要走。
    中國汽車車身板之所以還不能產業(yè)化生產，有裝備方面的原因，也有技術與管理方面的原因，但更主要的是研發(fā)資金投入不夠、研發(fā)力量不夠、技術水平有待提高、研發(fā)力量還不夠幾種，等等。如今，生產汽車嚴軋產品的裝備已解決，擁有全球先進的鑄錠熱軋裝備與精整設備，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過幾十年的發(fā)展已形成一個龐大的家族，有標準的合金，也有非標準的合金，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。它們的化學成分如下（主要合金元素的%質量）：

表1  三種汽車板鋁合金的主要成分（質量分數(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，還應研究6009、6010鋁合金，可用它們沖制內外層壁板，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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