在SMM主办的2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车结构件发展论坛上，天津忠旺铝业有限公司高级研发工程师陶志民介绍了汽车轻量化发展趋势、铝合金在汽车轻量化中的应用、汽车用铝材生产工艺流程及关键点控制等内容。
汽车轻量化发展趋势
汽车轻量化发展现状
燃油车方面，轻量化系数降低将有利于整车油耗的降低。汽车整备质量每减少100kg，每百公里油耗可降低0.3--0.6L（二氧化碳排放可减少约6-14克／公里），以5L/100km为标准，可以降低油耗6%-12%，因此对于传统能源乘用车，轻量化技术将有效减少油耗，有利于油耗标准的达标。
新能源汽车方面，提升续航里程，减少电池成本是轻量化的重要贡献。由于三电系统等增量零部件的原因（三电系统增重约200-300kg)，同级别的新能源汽车整备质量要高于燃油车，当前纯电动车受到续航里程短、充电时间长的瓶颈问题困扰，对于轻量化系数优化的需求更加强烈。汽车整备质量每减少10%，续航里程将提升5-6%，以整备质量1500kg、续航500km的新能源汽车为计算基准，汽车整备质量每减少150kg，续航里程提升25km。除此之外，轻量化趋势下，整车的制动性能、加速性能以及最大时速等动态参数也会得到较好的表现。
汽车轻量化技术
在由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会组织全行业修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中，指出“汽车轻量化技术路线近期以完善高强度钢应用体系为重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标。”从中远期分析，未来国家将大力推进铝合金在汽车上的应用。
铝合金在汽车轻量化中的优势
（1）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，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。
（2）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。
（3）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。
汽车轻量化用铝材解决方案
整车产品—白车身
产品介绍：白车身产品是完成焊接但未涂装之前的车身，不包括四门两盖等运动件，包括A00、SUV、跨界车多种等车型。目前主流产品多采用铝合金型材、板材、铸件等类型材料，通过焊接及铆接等工艺连接而成，可有效减轻整车质量，实现轻量化，从而达到节能减排的目的。
整车产品—客车
产品介绍：目前新能源客车分为公路客车和城市客车，其铝合金骨架产品采用五大片形式（前围、后围、左侧围、右侧围、顶棚），以焊接为主，铆接螺接为辅，总装连接采用螺接及铆接。
产品特征：轻量化效果显著，可有效提高客车的里程和承载能力，此外产品刚强度高，开发周期短，可以模块化设计，易实现平台化生产。
零部件产品—四门两盖
产品介绍：车身上应用的铝合金主要分为铝板材、铝型材和铝铸件。其中汽车车身铝合金板材主要有2个系列，分别为5XXX系和6XXX系。可用于发动机罩、前翼子板、顶盖、车门、行李箱盖、动力电池壳体、车厢板结构或全铝车壳等。
零部件产品—氢燃料汽车储氢瓶
产品介绍：氢能源做为一种清洁无污染的能源，是未来能源发展的重要方向之一。2022年《氢能产业发展中长期规划(2021－2035 年)》提出了氢能产业发展各阶段目标。车载储氢技术主要包括高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢和有机液体储氢，主要应用于乘用车、重卡等交通工具。铝合金储氢瓶具有轻量化及节能减排的天然优势。
汽车零部件—动力电池壳
产品介绍：在电动汽车上，动力电池包的重量占整车质量的30%左右。汽车轻量化，对动力电池系统能量密度的无尽追求，都对电池包结构设计轻量化提出要求。在电池包系统内部，箱体作为最大的结构件，它的重量减下来，能量密度可以得到不可忽视的提高。在结构优化再优化的前提下，使用新型材质，是电池箱体轻量化的根本途径。
汽车零部件—电池包外壳
电池包盖板：主要合金状态5754-O，对表面质量、板形要求较高，局部冲压变形较高，对产品各向异性、深冲性能等要求高。
电池包底板：主要合金状态：5083-O铝板与6061型材焊接而成，对表面质量、板形等要求较高。
汽车用铝生产工艺流程及关键点控制
熔铸技术
（1）超大规格铸锭质量提升技术
生产难点：成分偏析、组织及晶粒不均匀影响后续产品内部质量；
生产方法：通过合金配比优化、外场电磁搅拌技术实现铸锭质量调控；
技术成果：有效提升铸锭合金元素及晶粒尺寸的均匀程度。
（2）铝熔体在线净化技术
生产难点：气孔、疏松、夹渣等铸锭内部缺陷具有遗传性，降低了新能源汽车产品的耐腐蚀性能和机械性能；
生产方法：采用三转子除气系统、泡沫陶瓷过滤系统复合使用技术；
技术成果：有效控制熔体氢含量＜0.12ml/100gAl，无疏松、氧化膜、夹渣等缺陷，提升了铸锭内部质量。
（3）铸锭均匀化组织纯净度提升技术
生产难点：组织不均匀影响后续产品加工性能及综合性能指标；
生产方法：采用多级均匀化制度等方法对组织实现微观调控；
技术成果：有效提升铸锭组织均匀程度，可生产第二相细小弥散、分布均匀的优质铝合金铸锭。
挤压技术
概述：忠旺集团配备了200余条国际先进的铝挤压生产线，其中225MN挤压机可生产最大外接圆直径高达1100mm各种复杂大截面的铝挤压产品，填补了国内外在高精密、大断面工业铝型材加工领域技术空白。
技术优势：针对高强高韧产品研发了力学性能高、抗弯溃缩性好的型材产品，工艺控制采用高温、高速、高淬火强度，以满足产品对性能的要求。
针对壁薄多腔宽幅产品攻克了宽幅可达522mm、薄壁多腔、尺寸精度高的型材生产工艺。工艺控制采用中温、低速、均匀低强度淬火，避免过大的冷却速率使产品尺寸超差。
连接技术
激光焊：激光焊是利用能量密度极高的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法，可进行各类接头、不同焊接位置的自动化焊接；
先进的激光焊接技术可替代传统弧焊技术，在精度及接头质量方面均有着显著的提高，接头强化系数可达80%左右；
激光焊接技术主要应用于新能源汽车电机、电池托盘、前后舱、汽车底板、水冷板、前纵梁等零部件产品焊接生产应用中。
技术优势：可实现高精度焊接，且焊缝深宽比可达12:1；非接触焊接，焊接不需要使用电极；能量密度高、焊接速度快、焊接变形小、热影响区小；可焊接材质种类范围大，亦可以实现异种材质焊接；接头热影响区窄，焊接接头力学性能好。
