鋁驅(qū)動(dòng)未來(lái)：在交通工具中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
【中國(guó)建材網(wǎng)】輕量
鋁的比重（2.7g/cm3）不及鋼鐵（7.6g/cm3）和銅（8.5g/cm3）的一半。作為一種理想的輕質(zhì)材料，鋁的潛在優(yōu)勢(shì)變得越來(lái)越明顯。當(dāng)然，這僅僅是一種簡(jiǎn)單的比較。實(shí)際上，每一種汽車零部件的材料選擇，也要考慮它的專用設(shè)計(jì)和性能準(zhǔn)則。這些準(zhǔn)則與具體的性能指標(biāo)有關(guān)，比如機(jī)械強(qiáng)度、硬度以及重量等。
交通領(lǐng)域鋁的應(yīng)用不但可以減重和提升燃油效率，同時(shí)，也能降低溫室氣體的排放。選擇輕型材料，材料自身特點(diǎn)可以達(dá)到減重目的；此外，零部件采用某些加工工藝，可以進(jìn)一步減輕車體重量。舉例來(lái)說(shuō)，較為復(fù)雜的金屬鋁多孔擠壓件，或者高強(qiáng)度薄壁真空鋁壓鑄件等，均拓展了新設(shè)計(jì)空間。
在1994年，在奧迪公司設(shè)計(jì)A8模型的時(shí)候，在材料選擇方面也面臨抉擇，要么選用鋼制的，總重量達(dá)441千克，要么選用鋁制材料替代，重量也相應(yīng)降到了247千克。一旦該車型最后決定使用鋁作為車身材料，那么，其他一些額外的減重措施也在考慮之中。比如，為了滿足車輛設(shè)定的性能要求（加速，里程油耗），一個(gè)更為小巧的發(fā)動(dòng)機(jī)或油箱應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)奧迪公司稱，諸如此類的非直接減重達(dá)到了45千克，為直接減重量194千克的23%。也就是說(shuō)，由于鋁制車身的使用，汽車整體重量實(shí)際上被有效地降低了239千克。對(duì)其他車輛減重效果的研究表明，二次減重的比例可達(dá)到直接減重?cái)?shù)量的50%-100%。
安全性
卓越的設(shè)計(jì)和輕量化材料的結(jié)合可減少傷害、挽救生命。安全性是廠家設(shè)計(jì)和顧客選購(gòu)汽車時(shí)的首選要素。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，汽車必須能保護(hù)司機(jī)和乘客的安全。另外，它還必須把對(duì)卷入汽車撞擊事件各方的損害均降到最小。
鋁恰好能很好地滿足以上這些目標(biāo)，即不僅能使車重盡可能降低，而且性能達(dá)到最優(yōu)。鋁合金的特性使得設(shè)計(jì)具有高強(qiáng)度和卓越碰撞能量吸收潛勢(shì)的、成本有效的輕型汽車部件成為可能。為了給事故當(dāng)事人以最好的保護(hù)，汽車在設(shè)計(jì)上提供了一個(gè)堅(jiān)硬且穩(wěn)定的乘客艙，以吸收撞擊能量的緩沖變形區(qū)域。鋁單位質(zhì)量的能量吸收能力是低碳鋼的兩倍，與新近開發(fā)的一些高強(qiáng)度鋼品種相比也具有優(yōu)勢(shì)。與鋼部件相比，鋁部件的強(qiáng)度之所以高，原因在于兩個(gè)方面，首先鋁部件更厚（為了實(shí)現(xiàn)相同的功能，鋁部件一般要比鋼部件件厚約50%）；另外，特別使用閉合式鋁制擠壓材和卓越設(shè)計(jì)的高品質(zhì)壓鑄件排除了部件間的接口，從而使鋁部件的強(qiáng)度更高。因此，在最大減重達(dá)40-50%的情況下，部件的強(qiáng)度仍然可以得到提升。
為了保證汽車安全和事故發(fā)生時(shí)參與各方的安全，鋁是優(yōu)先選擇的材料，它滿足了相關(guān)的要求，例如碰撞吸收能力、行人保護(hù)和較低的保養(yǎng)成本等等。這里有幾個(gè)鋁密集型汽車案例，它們都有非常好的碰撞安全性能。奧迪A8車型在車身框架結(jié)構(gòu)方面使用了大型的鋁壓鑄件和擠壓型材；捷豹XJ車型車身則使用了大量鋁板材。具有更廣泛代表意義的是鋁在當(dāng)前混合材料設(shè)計(jì)汽車上，被廣泛應(yīng)用于輕量化碰撞管理系統(tǒng)，例如在與鋼制車身混合設(shè)計(jì)中，除了鋁制汽車前端，其他應(yīng)用包括前后保險(xiǎn)杠、碰撞吸能盒、側(cè)翼撞擊防護(hù)系統(tǒng)等。
多樣性
在設(shè)計(jì)輕型、低成本、高效的汽車結(jié)構(gòu)方面，鋁的最大優(yōu)勢(shì)就在于它的易成形性。對(duì)于鋁制的復(fù)雜儀表盤，就可以采用多種工藝加工，包括從高效率的沖壓工藝一直到低成本小批量的加工工藝。同其他材料相比，鋁材一個(gè)有趣的方面是，它可以加工成各種復(fù)雜形狀、不同壁厚的擠壓材、開口或閉合的型材等。凈成型與近凈成型鋁部件可使用鍛壓或其他大規(guī)模成型技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但主要還是使用不同的鑄造加工工藝。
隨著鑄造工藝的不同，鋁鑄件的尺寸、形狀和性能范圍差異較大。擠壓材或隨后得到的加工材，還有高質(zhì)量的薄壁鋁壓鑄件，不僅僅有助于增加負(fù)載能力和加固功能，同時(shí)還可以用來(lái)作連接部件。這樣一來(lái)，通過(guò)這些加工材的合理應(yīng)用，就可以開發(fā)出新的、具有革命性的解決方案。結(jié)果就是，通過(guò)部件之間的集成和應(yīng)用功能的合成，大大地實(shí)現(xiàn)減重和成本壓縮。
鋁的比重（2.7g/cm3）不及鋼鐵（7.6g/cm3）和銅（8.5g/cm3）的一半。作為一種理想的輕質(zhì)材料，鋁的潛在優(yōu)勢(shì)變得越來(lái)越明顯。當(dāng)然，這僅僅是一種簡(jiǎn)單的比較。實(shí)際上，每一種汽車零部件的材料選擇，也要考慮它的專用設(shè)計(jì)和性能準(zhǔn)則。這些準(zhǔn)則與具體的性能指標(biāo)有關(guān)，比如機(jī)械強(qiáng)度、硬度以及重量等。
交通領(lǐng)域鋁的應(yīng)用不但可以減重和提升燃油效率，同時(shí)，也能降低溫室氣體的排放。選擇輕型材料，材料自身特點(diǎn)可以達(dá)到減重目的；此外，零部件采用某些加工工藝，可以進(jìn)一步減輕車體重量。舉例來(lái)說(shuō)，較為復(fù)雜的金屬鋁多孔擠壓件，或者高強(qiáng)度薄壁真空鋁壓鑄件等，均拓展了新設(shè)計(jì)空間。
在1994年，在奧迪公司設(shè)計(jì)A8模型的時(shí)候，在材料選擇方面也面臨抉擇，要么選用鋼制的，總重量達(dá)441千克，要么選用鋁制材料替代，重量也相應(yīng)降到了247千克。一旦該車型最后決定使用鋁作為車身材料，那么，其他一些額外的減重措施也在考慮之中。比如，為了滿足車輛設(shè)定的性能要求（加速，里程油耗），一個(gè)更為小巧的發(fā)動(dòng)機(jī)或油箱應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)奧迪公司稱，諸如此類的非直接減重達(dá)到了45千克，為直接減重量194千克的23%。也就是說(shuō)，由于鋁制車身的使用，汽車整體重量實(shí)際上被有效地降低了239千克。對(duì)其他車輛減重效果的研究表明，二次減重的比例可達(dá)到直接減重?cái)?shù)量的50%-100%。
安全性
卓越的設(shè)計(jì)和輕量化材料的結(jié)合可減少傷害、挽救生命。安全性是廠家設(shè)計(jì)和顧客選購(gòu)汽車時(shí)的首選要素。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，汽車必須能保護(hù)司機(jī)和乘客的安全。另外，它還必須把對(duì)卷入汽車撞擊事件各方的損害均降到最小。
鋁恰好能很好地滿足以上這些目標(biāo)，即不僅能使車重盡可能降低，而且性能達(dá)到最優(yōu)。鋁合金的特性使得設(shè)計(jì)具有高強(qiáng)度和卓越碰撞能量吸收潛勢(shì)的、成本有效的輕型汽車部件成為可能。為了給事故當(dāng)事人以最好的保護(hù)，汽車在設(shè)計(jì)上提供了一個(gè)堅(jiān)硬且穩(wěn)定的乘客艙，以吸收撞擊能量的緩沖變形區(qū)域。鋁單位質(zhì)量的能量吸收能力是低碳鋼的兩倍，與新近開發(fā)的一些高強(qiáng)度鋼品種相比也具有優(yōu)勢(shì)。與鋼部件相比，鋁部件的強(qiáng)度之所以高，原因在于兩個(gè)方面，首先鋁部件更厚（為了實(shí)現(xiàn)相同的功能，鋁部件一般要比鋼部件件厚約50%）；另外，特別使用閉合式鋁制擠壓材和卓越設(shè)計(jì)的高品質(zhì)壓鑄件排除了部件間的接口，從而使鋁部件的強(qiáng)度更高。因此，在最大減重達(dá)40-50%的情況下，部件的強(qiáng)度仍然可以得到提升。
為了保證汽車安全和事故發(fā)生時(shí)參與各方的安全，鋁是優(yōu)先選擇的材料，它滿足了相關(guān)的要求，例如碰撞吸收能力、行人保護(hù)和較低的保養(yǎng)成本等等。這里有幾個(gè)鋁密集型汽車案例，它們都有非常好的碰撞安全性能。奧迪A8車型在車身框架結(jié)構(gòu)方面使用了大型的鋁壓鑄件和擠壓型材；捷豹XJ車型車身則使用了大量鋁板材。具有更廣泛代表意義的是鋁在當(dāng)前混合材料設(shè)計(jì)汽車上，被廣泛應(yīng)用于輕量化碰撞管理系統(tǒng)，例如在與鋼制車身混合設(shè)計(jì)中，除了鋁制汽車前端，其他應(yīng)用包括前后保險(xiǎn)杠、碰撞吸能盒、側(cè)翼撞擊防護(hù)系統(tǒng)等。
多樣性
在設(shè)計(jì)輕型、低成本、高效的汽車結(jié)構(gòu)方面，鋁的最大優(yōu)勢(shì)就在于它的易成形性。對(duì)于鋁制的復(fù)雜儀表盤，就可以采用多種工藝加工，包括從高效率的沖壓工藝一直到低成本小批量的加工工藝。同其他材料相比，鋁材一個(gè)有趣的方面是，它可以加工成各種復(fù)雜形狀、不同壁厚的擠壓材、開口或閉合的型材等。凈成型與近凈成型鋁部件可使用鍛壓或其他大規(guī)模成型技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但主要還是使用不同的鑄造加工工藝。
隨著鑄造工藝的不同，鋁鑄件的尺寸、形狀和性能范圍差異較大。擠壓材或隨后得到的加工材，還有高質(zhì)量的薄壁鋁壓鑄件，不僅僅有助于增加負(fù)載能力和加固功能，同時(shí)還可以用來(lái)作連接部件。這樣一來(lái)，通過(guò)這些加工材的合理應(yīng)用，就可以開發(fā)出新的、具有革命性的解決方案。結(jié)果就是，通過(guò)部件之間的集成和應(yīng)用功能的合成，大大地實(shí)現(xiàn)減重和成本壓縮。
