汽车轻量化技术铝合金
镁合金铝合金在汽车轻量化上的应用及发展趋势
镁合金铝合金在汽车轻量化上的应用及发展趋势随着汽车工业的迅速发展，汽车轻量化已成为当前汽车制造领域的一个热门话题。
轻量化不仅可以提高汽车的燃油经济性和性能，同时也可以减少对环境的影响，改善汽车的安全性和舒适性。
而在轻量化材料中，镁合金和铝合金作为两种重要的轻量化材料，在汽车制造领域拥有着广阔的应用前景。
一、镁合金在汽车轻量化上的应用镁合金具有优异的轻质、高强度和抗冲击性能，是一种理想的轻量化材料。
在汽车制造领域，镁合金主要应用于车身部件、发动机、变速箱壳体、悬挂系统、内饰件等方面。
其轻量化的特性使得汽车整车质量大幅度减轻，提高汽车的燃油经济性和动力性能。
镁合金还具有很好的循环再利用性，符合可持续发展的理念，对环境友好。
镁合金在汽车制造领域的应用前景十分广阔。
1. 制造工艺的提升随着科技的不断进步，镁合金和铝合金的制造工艺也在不断提升。
目前，金属材料的成型技术已经越来越成熟，包括压铸、挤压、锻压等多种成型工艺。
这些先进的制造工艺为镁合金和铝合金在汽车轻量化上的应用提供了更多可能性，同时也提高了材料的成型效率和质量。
2. 材料性能的改进随着材料科学技术的进步，镁合金和铝合金的性能也在不断改进。
通过添加不同的合金元素，调整材料的成分和结构，可以在保持轻量化的特性的同时大幅度提高材料的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等方面的性能，使得镁合金和铝合金在汽车轻量化上的应用更加广泛。
3. 多材料复合的发展随着汽车轻量化的不断深入，多材料复合已成为未来发展的一个重要方向。
镁合金和铝合金作为两种重要的轻量化材料，可以与其他材料如碳纤维复合材料、高强度钢等进行复合应用，以求更大程度地降低汽车的整车重量，提高汽车的性能和安全性。
4. 环保可持续发展的要求随着环保意识的增强，镁合金和铝合金在汽车轻量化上的应用也需符合环保可持续发展的要求。
在材料的生产、加工和回收利用过程中，要求减少对环境的影响，提高资源的利用效率，推动轻量化材料行业的可持续发展。
轻量化铝合金的用途
轻量化铝合金的用途铝合金是一种重要的轻量化材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，因此在各个领域有着广泛的应用。
下面将从航空航天、汽车制造和建筑领域三个方面介绍轻量化铝合金的用途。
一、航空航天领域在航空航天领域，轻量化铝合金被广泛应用于飞机的制造。
相比于传统的钢材，铝合金具有更高的强度和更低的密度，可以显著减轻飞机的重量，提高燃油效率和飞行性能。
轻量化铝合金制成的机身、机翼和发动机零部件，可以减少飞机的自重，提高机动性和载重能力，同时也降低了碳排放量，符合环保要求。
此外，铝合金还具有良好的耐腐蚀性能，可以有效延长飞机的使用寿命。
二、汽车制造领域在汽车制造领域，轻量化铝合金被广泛应用于车身和发动机部件的制造。
相比于传统的铁质材料，铝合金具有更高的强度和更低的密度，可以有效减轻汽车的重量，提高燃油经济性和行驶性能。
轻量化铝合金制成的车身结构，可以提高车辆的刚性和安全性，同时也降低了碰撞时的冲击力。
此外，铝合金还具有良好的导热性能，可以有效降低发动机温度，提高热效率和动力输出。
三、建筑领域在建筑领域，轻量化铝合金被广泛应用于建筑结构和外墙装饰材料的制造。
相比于传统的混凝土和钢材，铝合金具有更高的强度和更轻的重量，可以减少建筑物的自重，提高抗震性能和建筑物的稳定性。
轻量化铝合金制成的建筑结构，可以实现更大跨度和更薄的墙体，增加建筑内部的空间利用率。
此外，铝合金还具有良好的耐候性能和装饰效果，可以实现建筑外墙的多样化设计和个性化装饰。
轻量化铝合金具有广泛的应用前景。
在航空航天、汽车制造和建筑领域，轻量化铝合金的优异性能可以带来更高的效益和更好的环境效益。
随着科技的发展和工艺的提升，相信轻量化铝合金会在更多领域发挥重要作用，为人类的生活带来更多便利和进步。
铝合金在汽车轻量化中的应用
MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺 时代汽车 铝合金在汽车轻量化中的应用王正科四川城市职业学院 四川省成都市 610000摘 要： 铝合金是目前汽车轻量化研发制造应用频率较高的材料，这是因为铝合金的应用能够切实降低汽车自重。
为此，本文首先分析了铝合金在汽车轻量化中的应用优势，其次分析了铝合金在汽车轻量化中的应用技术、分类、方式，旨在为铝合金在汽车轻量化中的应用提供参考，以此来提高汽车轻量化效率和质量。
关键词：铝合金 汽车轻量化 应用技术1 引言汽车是主要交通运输工具，尽管能够给人们的工作及生活提供便利条件，但是也导致了资源消耗和环境污染，而汽车轻量化能够适当降低汽车排量，进而节约汽车消耗资源，减少汽车尾气导致的环境污染。
铝合金属于密度较低的金属材料，其在汽车生产中的应用不但能确保汽车应用性能，还能实现汽车轻量化。
2 铝合金在汽车轻量化中的应用优势2.1 减重效果较为良好据调查结果显示，汽车油耗及尾气排放量与汽车自重有着密切关系，汽车自重每降低1Kg，行驶10000Km的油耗会降低0.7L；汽车自重每降低10%，尾气排放量会降低5-6%，因此，如何实现汽车轻量化已经成为了各大汽车制造企业面临的关键问题[1]。
而铝合金在汽车制造中的应用，便能够达到良好的汽车轻量化效果，具体来讲，铝的密度为2.7g/cm3，为钢铁密度的1/3；铝合金导热性能良好，在金属中仅次于铜；铝合金耐腐蚀性能良好，这是因为其表面能够自动形成一层氧化膜，这些特征使得铝合金成为了汽车制造的主要材料。
2.2 生产材料能够回收利用铝合金属于回收难度较低、回收率较高的金属材料，这是因为铝合金在应用过程中出现腐蚀问题的概率较低。
铝合金材料在制作成产品、使用、回收加工成铝锭、再次制作成产品的循环过程中，损耗率也仅仅为5%，其回收利用价值是所有金属材料中最高的，目前大部分国家应用的汽车制造铝合金为再生铝材料。
此外，铝的熔点较低，流动性能良好，因此能够制作成各种结构复杂、形状不规则的构件，这位汽车制造提供了便利条件，同时也便于铝合金的回收利用。
汽车轻量化设计-车身常用铝合金材料及性能简介
冷成型工艺
热成型工艺
铸造工艺
工程院车身部
二、铝合金零部件工艺路线
冲压工艺成型工艺路线：
第一阶段：板材制备（熔铸-热轧-冷轧-退火-分切）
自动化 程度高
连续静 压，性
能好
轧制 特点
生产效 率高
板材制备
材料利 用率高
工程院车身部
二、铝合金零部件工艺路线
材料状态选择
不可热处理强化合金（1XXX，3XXX，5XXX合金）： 轧制/挤压：H态，硬态（强度较高） 轧制/挤压—热处理：O态，软态（硬度较小） 轧制/挤压—热处理—轧制/挤压； H12，H14，H16，H18（硬度适中）； 例如5182-O态合金， 工艺路线：热轧-冷轧-360℃X4h退火处理获得5182-O态
工程院车身部
二、铝合金零部件工艺路线
冲压工艺成型工艺路线： 铸棒制备（熔铸-锯切）-挤出（加热铸棒及模具-挤压-锯切-时效）-机加工
工程院车身部
二、铝合金零部件工艺路线
冲压工艺成型工艺路线： 铸棒制备（熔铸-锯切）-挤出（加热铸棒及模具-挤压-锯切-时效）-机加工
整套模具：正模，模垫，模套三部分组成； 正模：工作带，空刀，导流槽，分流孔，分流桥，模芯，焊合室
车身用铝合金及性能简介
目录
1 2 3
铝合金分类及应用 铝合金零件工艺路线
铝合金零件性能
一、铝合金分类及应用
1 铝合金系列
一、铝合金分类及应用
2 铝合金在车身上应用
1XXX：纯铝，例如1050,1060，硬度强度较低，延伸率优良（UTS=70-100MPa； EL=40%）； 汽车中应用： 锂电池正极集流体铝箔（电池）
工程院车身部
二、铝合金工艺路线
铝合金对车体轻量化的意义
铝合金对车体轻量化的意义铝合金是工业中应用最普遍的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
尤其是在油罐车和集装箱制造行业，随着工业经济的飞速进展，对铝合金焊接结构件的需求日趋增多。
国外百分之八十的集装箱油罐车用材都是采纳了铝合金，因为它的优势显而易见。
其中最重要的一点确实是，采纳铝合金的车体轻量化，更经济有效。
针对那个优势咱们做了以下分析研究。
一、车体轻量化的意义所谓汽车轻量化，确实是采纳科学方式和手腕对汽车产品进行优化设计，在确保汽车综合性能指标的前提下，通过利用新型材料，尽可能降低汽车产品自身重量，达到减重、降耗、环保、平安的综合目标。
研究说明，汽车所用燃料约60%消耗于汽车自重，汽车的质量每减轻100 kg，每千米的燃油消耗将减少 L～ L，CO2排放量也将减少。
燃油效率提高，意味着降低汽车的耗油量和排污量，改善人类生存环境。
同时汽车轻量化也提高了车辆性能，在一样的输出功率下，较轻的车关于发动机来讲确实是较轻的负载，汽车的操控稳固性也有所提高。
因此减少汽车车体重量对降低发动机的功耗和减少汽车总重量具有双重的效应。
国家标准对汽车的设计进行了严格的规定，专门是轴荷和总质量的限制。
关于油罐车而言，罐体自重占整车重量比例较大，减轻罐体的重量已成为企业关注的核心。
二、车体轻量化的途径由于铝的比重约为钢的1/3，铝合金被公认是汽车轻量化的理想材料。
最近几年来，在欧美发达国家，利用铝合金制作的液罐车已超级普遍。
而在我国通常利用钢板制作罐体。
由于钢罐体自重专门大，无形中加大了燃油的消耗，使得运输本钱大大提高。
铝是最先用于汽车制造的轻质金属材料，也是结构材料中最为经济有效、最具竞争力的汽车用轻金属材料。
从生产本钱、零件质量、材料利用率等方面，铝合金具有多种优势，如密度较小，用其替代传统钢铁，可减小整车重量的30%～40%。
回收率高，仅次于钢铁，目前可达87%，符合环保要求。
汽车轻量化用铝合金材料及应用技术的研究
汽车轻量化用铝合金材料及应用技术的研究摘要：在广大人们的日常出行以及交通运输过程当中，汽车作为较为主流的交通工具往往发挥着极为重要的作用和价值，受到了社会各界以及广大人民群众的重点关注，对于汽车制造生产行业的相关内容保持着紧密的关注态度，针对汽车制造品质水平要求不断提高。
结合当前汽车制造生产行业的整体发展现状来看，各个汽车制造生产公司为了提高自身的行业竞争能力，逐步在汽车制造过程当中积极推广轻量化材料，汽车更高的性能以及更加良好的安全性。
在实际汽车生产材料选用的过程中采取轻量化材料，不但能够大大提高汽车制造生产的资金投入，还能满足当前社会绿色稳定发展的各方面要求，不断提高企业的核心竞争能力。
得益于各类新型汽车生产材料的研发和创新，我国汽车生产公司的制造生产工艺水平不断提升，有效推广了汽车制造行业的持续稳定发展。
为此，相关技术人员要就汽车轻量化设计工作当中铝合金材料的应用进行分析和探究，再结合当前轻量化建设工作现状的基础之上，明确铝合金材料的实际应用状况和应用要求，以此来为广大技术人员提供参考和帮助。
关键词：金属材料；汽车轻量化；发展现状；具体方案引言：在当今经济社会的发展模式下，全国各地经济联系极为密切，广大人民综合素质也在不断进步，这让人民群众对于汽车制造生产的要求不断提高，在各类经济活动开展、货物运输以及人员出行的过程中，汽车将作为重要的交通工具发挥相应的作用，这让我国汽车制造行业呈现出极为迅猛的发展趋势。
但结合我国近些年来汽车交通工具的整体应用状况来看，虽然汽车为广大人民群众的出行和经济活动带来了良好的帮助，但也制造了巨大的环境污染以及能源消耗问题，这与现代社会低碳环保持续稳定发展的理念相悖。
为此，在汽车生产数量以及需求量不断增多的过程中，相关汽车生产公司要积极主动的开展轻量化设计工作，选用铝合金等新型轻量化生产材料，以此来实现汽车生产制造的低碳环保目标。
详细来说，积极主动的推广和应用轻量化铝合金汽车设计材料，能够有效缓解当前汽车制造行业不错能源消耗以及环境破坏问题，让企业的核心竞争能力大幅度提高，为企业创造更为丰厚的经济效益。
汽车铝合金轻量化材料的应用及技术工艺
汽车铝合金轻量化材料的应用及技术工艺摘要：我国铝合金材料在汽车轻量化制造中的应用越来越广泛，但是还面临很多影响因素，因此如何针对这些影响因素采取有效的策略是当务之急。
本文首先说明了汽车轻量化制造的意义，然后分析了铝合金材料优势，最后详细阐述了汽车铝合金轻量化材料的应用及技术工艺。
关键词：汽车；铝合金；轻量化；底盘；发动机一、汽车轻量化制造的意义实现企业的轻量化制造能够推动现代汽车制造业的可持续发展，具体主要表现在两个方面：第一，汽车轻量化有助于降低汽车行驶排放量，减少能耗。
汽车的重量直接关系着其能耗，当行驶速度相同的情况下，汽车自身的体重越大，消耗的能源越多，相反汽车的质量越轻，其能耗越低。
并且当油耗减少时还意味着汽车排放的尾气量减少，发挥节能环保的功效。
第二，汽车轻量化有助于提升企业的行驶性能，确保出行安全。
轻量化制造通过降低汽车的自重，从而缩短了汽车加速的用时，若想将汽车加速至每小时100km，轻量化制造便可以将初始10s缩短至7s，便于对汽车的牵引负荷状态进行调整，提升汽车的行驶性能，与此同时还能够降低汽车行驶过程中的惯性，确保汽车行驶的安全性。
二、铝合金材料优势（一）减重效果较为良好铝合金在汽车制造中的应用，便能够达到良好的汽车轻量化效果，具体来讲，铝的密度为2.7g/cm3，为钢铁密度的1/3；铝合金导热性能良好，在金属中仅次于铜；铝合金耐腐蚀性能良好，这是因为其表面能够自动形成一层氧化膜，这些特征使得铝合金成为了汽车制造的主要材料。
（二）生产材料能够回收利用铝合金是回收率较高的金属材料，这是因为铝合金在应用过程中出现腐蚀问题的概率较低。
铝合金材料在制作成产品、使用、回收加工成铝锭、再次制作成产品的循环过程中，损耗率也仅仅为5%，其回收利用价值是所有金属材料中最高的，目前大部分国家应用汽车制造铝合金为再生铝材料。
此外，铝的熔点较低，流动性能良好，因此能够制作成各种结构复杂、形状不规则的构件，这位汽车制造提供了便利条件，同时也便于铝合金回收利用。
铝合金在汽车轻量化中的优势
铝合金在汽车轻量化中的优势导读：汽车工业在蓬勃发展的同时，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。
实施汽车轻量化过程中铝合金材料将发挥其天然优势，主要用来改造和替代车身材料。
汽车工业在蓬勃发展的同时，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。
实施汽车轻量化过程中铝合金材料将发挥其天然优势，主要用来改造和替代车身材料。
汽车轻量化大致可以分为车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化三类,其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。
很显然，铝合金在汽车轻量化中有其天然的优势：一、减重和节能效果明显。
铝的力学性能好，其密度只有钢铁的1/3，具有良好的导热性，仅次于铜，机械加工性能比铁高4.5 倍，且其表面自然形成的氧化膜具有良好的耐蚀性，因此铝成为实现汽车轻量化最理想的首选材料。
二、乘客的舒适性和安全性获得提高。
铝合金汽车是在不降低汽车容量的情况下减轻汽车自重，车身重心减低，汽车行驶更稳定、舒适。
由于铝材的吸能性好，在碰撞安全性方面有明显的优势，汽车前部的变形区在碰撞时会产生皱褶，可吸收大量的冲击力，从而保护了后面的驾驶员和乘客。
三、铝易于回收。
铝制品在使用过程中几乎不发生腐蚀或仅发生轻微的腐蚀，工业上使用的常规材料中，铝的回收价值率是最高的。
在铝材—铝制品—使用—回收再生铝锭—再加工成铝材的循环过程中，铝的损耗也仅5%左右，其再生性能比任何一种常用金属都高。
我们可以通过图表的形式直观的了解一下铝合金材料在汽车轻量化中的典型应用：目前东轻公司在产汽车轻量化方面合金材料1. 轿车车门用5754铝合金板材、6005A型材：东轻公司结合国内的市场，自主开发的《轿车车门用5754铝合金板材》被列入国家“九五”轿车新材料技术开发项目，并得到国家的大力支持。
产品质量达到了国外同类产品实物质量水平和标准要求，完全替代了进口，并实现了产品定型、批量生产的目标，制定出了完整的生产工艺操作规程与质量保证体系。
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汽车轻量化技术铝合金
2.7 铝及铝合金热处理分类
退火
均匀化退火 中间退火 成品退火
在线淬火
立式淬火
铝
离线淬火
及 铝
固溶淬火
一次淬火
卧式淬火
合
阶段淬火
金
热
自然时效
处
名称
质量比例 （%）
发动机 10~15
表 2 轿车各部分的质量比例
底盘（除传 动系）
19~24
车身 20~28
传动系 5~10
内装外装 ~25
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其他 8~13
铝合金车身板的应用及减重效果
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▪ 1.3 轻量化的手段
▪ (1)优化汽车车身框架结构； ▪ (2)用高强度轻质材料代替传统的钢铁材料。
过时效
理
时效
人工时效
多级时效
欠时效
回归汽车轻量化技术铝合金
▪ 退火
产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一 定的冷却速度冷却到室温。通过原子扩散、迁移 ，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可 大大提高材料的塑性，但强度会降低。
▪ 固溶淬火处理
将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并 保持一定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充 分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的 方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定 的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可 能。但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。
▪ 2.2 铝合金分类
▪ 根据合金元素和加工工艺特性，可将铝合金分为 变形铝合金和铸造铝合金两大类。
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▪ 2.3 纯铝与铝合金牌号
表 2 纯铝与铝合金牌号
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2.4 铝及铝合金的分类
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▪ 2.5 铝及铝合金材料分类
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▪ 2.6 铝合金基础代号
▪ 变形铝合金适合压力加工，通过冷变形和热处理可使其强度 进一步提高。可制成板材、管材、棒材以及各种形状的型材 。变形铝合金主要用于汽车车身。包括：发动机罩、车顶棚 、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件。过 去用于轿车车身的铝合金主要有Al-Cu-Mg(2000系)、AlMg(5000系)an Al-Mg-Si(6000系)三大系列
▪ 主要有： ➢ 1.高强度钢板 ➢ 2.铝合金 ➢ 3.镁合金 ➢ 4. 钛合金 ➢ 5.高分子材料 ➢ 6.新型复合材料
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二、铝合金基础知识
▪ 2.1 铝合金的特点：
铝的密度小（2.7 g/cm³），约为钢（7.8 g/cm³）的 1/3。用铝合金代钢铁可减重50% 左右,由于铝的 表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜（钝化）， 所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融 化温度低，流动性好，易于制造各种复杂形状的 零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金 ，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固 溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有 些铝合金的抗拉强度可超过600MPa。导热率和导 电率是钢的3倍。汽车轻量化技术铝合金
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▪ 时效
经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持 一段时间，不稳定的过饱和固溶体会进行分解，第二 相粒子会从过饱和固溶体中析出（或沉淀），分布在 α（Al）铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出 （沉淀）强化。
▪ 回归
时效型合金在时效强化后，于平衡相或过渡相的 固溶度曲线以下某一温度加热，时效硬化现象会立即 消除，硬度基本上恢复到固溶处理状态，这种现象称 为回归。合金回归后，再次进行时效时，仍可重新产
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美国生产的全铝自卸车
汽车轻量化技术铝合金
在美国，95%以上的油罐车用铝材料制造
构压铝保代发通美 。框合大节的合铝
架金巴能新作与 结挤的环一研宇
800kg 170kg 550kg 400kg
2 46%
汽车轻量化技术铝合金
近计 内、。铝全
减 饰轮与件铝
。重、件毂钢的公 量 分。结减用
近 别车构重全
吨、减身相效铝
。 重钣比果公
减
金，标共
重， 件框示汽
合、、架图车
美铝公司和宇通公司合作研发的全铝公共汽车用铝部位图
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沃尔沃S70的车门外板
宝马M3的发动机盖板
使用汽车N轻ov量e化lis技F术u铝si合on金AF350 生产的汽车车门内板
全铝轿车车身空间框架示意图
生硬化，但时效速度减慢，其余变化不大。
汽车轻量化技术铝合金
三、汽车用铝合金现状
▪ 3.1 在汽车上的应用范围
▪ 铸造铝合金与变形铝合金都在汽车中获得了应用，但是以前 者为主。当前铝合金的铸件主要用于制造发动机零部件、壳 体类零件和底盘上的其他零件。如轿车发动机缸体、缸盖、 离合器壳、保险杠、车轮、发动机托架等几十种零件。
汽车轻量化技术 铝合金
汽车轻量化技术铝合金
主要内容
1
汽车轻量化背景
2
铝合金基础知识
3
汽车用铝合金现状
4
铝合金汽车板工艺
5
轻量化发展方向
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一、汽车轻量化背景
▪ 1.1 轻量化的必然性
• 汽车质量每减轻１%，可节省燃料消耗0.6％~1.0%； • 车辆每减重100 kg，CO2排放量可减少约5 g/km，在轿
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汽车轻量化技术铝合金
▪ 除标准铝合金外，一些铝合金公司与汽车制造者还研 发了一批具有某些特殊性能的非标准铝合金。常用标 准汽车铝合金如下表所示。1 × × ×系~8× × ×系 在汽车制造中都或多或少的获得了应用。
▪ C:\Users\Administrator\Desktop\汽车制造中常用铝 合金.docx
奥迪的空间框架铝合金车身结构技术
汽车轻量化技术铝合金
铝合金车身结构
汽车轻量化技术铝合金
车中每使用1 kg铝，可在其使用寿命期内减少20 kg尾 气排放； • 汽车尾气排放与油耗成正相关； • 现有汽车越来越高级化，附加装置也越来越多。同样
使得轻量化成了必然。
汽车轻量化技术铝合金
▪ 1.2 汽车轻量化的主要对象
▪ 由表2可以知：发动机、底盘、车身及内外装占轿 车总质量的比例较大,减重潜力也较大。轿车车身 是轿车中重量较大的部件，约占汽车总重量的30 ％，所以车身的铝化举足轻重。