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-汽车用低碳铝镁材料发展论坛上，鸿劲新材料研究（南通）有限公司常务副总程汉明表示，铝合金，比钢制汽车减重可达30%-40%，平均每辆汽车可降低质量300kg；汽车用铝合金中铸造铝合金占据主导地位，其中高压压铸件占比达55.1%。
研发背景
新能源汽车采用电池作为动力来驱动汽车运转，受动力电池重量、动力电池续航里程的限制，在严苛的节能降耗法规下，车身轻量化成为新能源车企首先考虑的问题。
轻量化合金首选材料：铝合金，比钢制汽车减重可达30%-40%，平均每辆汽车可降低质量300kg；
优化车身结构：一体化、薄壁化，复杂化。
汽车用铝合金中铸造铝合金占据主导地位，其中高压压铸件占比达55.1%。
车身结构件的热处理成为一项难题!
•不做热处理？性能难以达到结构件要求；铸态下伸长率通常仅有5%-7%。
•固溶时效处理？受压铸工艺影响，易起泡、卷气、变形，增加成本，降低生产效率。
成分设计及优化
合金成分设计及优化
Si含量对亚共晶压铸Al-xSi合金组织与性能的影响
Si含量增加，Al-xSi合金抗拉强度与屈服强度分别提升10.8%和16.2%，断后伸长率下降至10.48%；随着Si含量的提高，Al-xSi合金熔点降低，合金在更低的温度析出α-Al初晶相，共晶Si面积分数从30.79%增加至46.17%，形态由以颗粒状+短棒状为主转变为以短棒状+长条状为主，结合K值选择Si含量范围为8.5%-9.0%做下一步优化。
Mg含量对压铸Al8Si-yMg合金组织与性能的影响
压铸AlSi8Mg0.1合金Fe的容许度分析
微量元素Ti、Cr、V对压铸AlSi8Mg0.1Fe0.2合金强塑性的影响
仅添加微量Ti时，合金的断后伸长率略微下降；复合添加Ti+0.15%Cr，塑性明显提升，强度变化不大；经Ti+0.1%V复合细化处理后，AlSi8Mg0.1Fe0.2合金晶粒组织得到明显的细化和均匀化，K值最高，细晶强化效果最明显。
微观组织与力学性能
试样内部孔洞的三维重构
用孔洞圆整度c来表示孔洞的形状特征，c为单个孔洞的等体积球的表面积与其实际表面积的比值，当孔洞形状越接近于理想的球体，c值越接近于1。
对微观缺陷进行三维重构，发现样件内部主要存在气孔、缩孔和疏松三类缺陷，分析了各类缺陷的形成原因，气孔的产生来源于金属液的卷气和熔炼过程的吸气；缩孔由金属液补缩不足引起，疏松在高固相体积分数阶段形成，与金属液的凝固进程和内部压力有关。
铝液纯净度对高强韧铝合金性能的影响
铝合金熔体中的夹杂物通常以块状、针状、片状等形态存在，严重破坏材料基体的完整性以及结构的均匀性，因此对机械性能和其他性能的影响巨大，易在此形成材料断裂的裂纹源，断后伸长率可能由8-10%直接降至1-3%。
产生原因：铝合金液在集中熔解过程中除气去渣不理想；铝合金液保温时间过长（4小时以上），以致Sr元素氧化，导致铝合金液污染严重。
解决措施：对于高性能铝合金纯净度判断不能再依赖于传统K模，而要借助于介载物分析仪，采用铝业过滤法；重新熔解铝合金材料。
产品应用
采用优化得到的合金进行电池端板压铸件的工程试制，针对试制出的压铸件取样进行SPR和微观组织分析。
工程试制的压铸件表面质量优异，微观组织致密，SPR铆接测试无裂纹，满足零件链接性能要求，可以代替现有AlSi10MnMg材料。
采用优化得到的合金进行一体化后底板压铸件的工程试制，针对试制出的压铸件取样进行力学性能测试和微观组织分析。
工程试制的压铸件表面质量优异，力学性能良好，抗拉强度230-260MPa，屈服强度125-135MPa，断后伸长率平均在9.68%，满足零件力学性能以及连接要求。
采用优化得到的合金进行防撞盒压铸件的工程试制，针对试制出的压铸件取样进行力学性能测试和微观组织分析。
工程试制的压铸件表面质量优异，力学性能良好，抗拉强度240-271MPa，屈服强度121-132MPa，断后伸长率6.2-12.54%，满足零件力学性能均值要求.抗拉强度≥240，屈服强度≥120.伸长率≥6。
结论
本项目以研发适用于汽车结构件的免热处理高强韧压铸Al-Si合金为目标，针对具有良好强韧性的AlSi10MnMg合金进行了热处理试验，以此为基础设计与优化了免热处理高强韧亚共晶压铸Al-Si合金成分，并进行了电池端板.一体化后地板。防撞盒压铸件的工程试制，结论如下：
（1）试验发现，Fe含量对Al-Si合金塑性和压铸模具影响显著。当Fe含量低于0.15%时，对模具的侵蚀严重，压铸件脱模困难；高于0.25%时，α-Al15(Fe, Mn)3Si2相在晶界处聚集，断后伸长率下降明显；从力学性能、铸造工艺和生产成本等方面综合考虑，确定高强韧压铸铝硅合金的Fe含量为（0.2 ± 0.05）wt%；经Ti+0.15%V复合细化处理后，AlSi8Mg0.1Fe0.2合金组织得到明显的细化和均匀化，V元素与α-Al15(Fe, Mn)3Si2相反应形成五元金属化合物，进一步改善合金的塑性，优化后合金的抗拉强度、屈服强度和塑性分别提升了5.4%、7.1%和14.7%，分别：为293MPa、138MPa和14.98%，达到并超过目标性能值。
（2）不同壁厚区力学性能的差异由内部晶粒组织差异引起；当结晶温度范围(TmTn)一定时，金属凝固时固液界面前沿温度梯度G与凝固区间ΔL成反比，由于薄壁区域冷却速度更快，界面温度梯度G值更大，凝固区间ΔL变窄，合金液形核生长的时间缩短，晶粒得到细化。
