第二代铝合金ABS在汽车车身段料的运用

铝合金ABS材料应具有 外观平整性强、优越 的可焊性、优异 的烘烤硬化性、抗时效不变性强、顽强 的抗凹性、优越 的Zr/Ti盐化学转化处置机能 ，

这些机能 如抗时效不变性、成形性、烘烤硬化性、翻边延性、油漆艳丽 性、外观处置特征 、抗凹性等是ABS外板应具有 的，不外 有些非凡 是互相 矛盾的，应尽量 使它们到达 公道 的匹配，到达 优化组合，同时应有公道 的性价比。

在全球都在呼吁节能减排的年夜 布景下，汽车轻量化已成为列国 的重点存眷 对象。近些年 来，关于实现汽车轻量化的手艺 与立异 赓续 出现 。所谓轻量化就是在包管 汽车强度和平安 机能 的条件 下，尽量 地下降 整车的净质量，进而提高汽车动力机能 ，下降 汽车行驶进程 中的“磨擦 损失”，削减 能耗，从而到达 节能减排的目标 。

科学工作者早已做过实验 ，若汽车整车净质量下降 10%，燃油效力 可提高6%~8%；汽车整车质量每削减 100kg，百千米 油耗可下降 0.3L~0.6L。现今 ，节能减排是全球性的使命，而汽车又是现代生涯 中不行或缺的必需品，是以 汽车轻量化已成为当来世 界汽车成长 潮水 。

今朝 ，中国汽车的平均能耗为7.5L/100km阁下 ，与蓬勃 国度 的还有必然 差距，国度 计划 的方针是，2021年要到达 4.5L/100km，与欧洲的尺度 同等 ，并跨越 美国定下的尺度 。要实现这个方针，就必需 加速 汽车轻量化。欧洲汽车制造企业正在推动 “超轻型汽车工程”，美国在汽车铝化方面获得 了跨越式进展，他们的方针是在现有价钱 的根本上，将车的质量下降 30%。

铝是最早成为钢材替换 品的汽车制造材料，1960年美国乘用车（car）的平均用铝量28.6kg，1999年上升到109kg，2021年到达 约160kg，2025年估量 可到达 205kg以上。1994年德国奥迪汽车公司临盆 的Audi A8（奥迪A8）的车身内架（Audi Space frame,ASF）与笼盖 件满是 用美国铝业公司（Alcoa）的挤压铝材与薄板材制造的，开全铝乘人轿车的先河。今朝 的数据显示，在汽车制造中以铝代钢，可以使 汽车质量下降30%~40%，若是用第二代铝合金，则减重结果 尤其 卓著。铝目前已成为汽车制造顶用 量仅次于钢材和铸铁的材料，而在全铝乘人汽车中，铝的用量已上升到第二位。

2021年全球 汽车制造业铝的消费量约19500kt（含再生铝），个中 ABS（Auto-Body-Sheet，汽车车身薄板）的消费约1850kt，而中国的用量只不外 32kt，而且85%是进口与外资企业临盆 的。据猜测 ，2025年全球 对ABS的需求量有可能到达 12000kt，个中 中国的需求量约3500kt。

第一代ABS

笔者将到2021年为止的ABS分为两代，是按铝合金的机能 及其临盆 工艺分的。第一代用的是常规变形铝合金，冷轧带坯是用铸锭-热轧法临盆 的，目前全球已建成与2021年上半年可建成的企业与车间总计 27个，都属第一代；第二代用的合金是美国铝业公司新近发现 的，冷轧用的带坯是用美国铝业公司立异 的“圣安东尼奥小轧机法TM”（San Antonio Micro MillTM Flow Path）临盆 的，这是一种极新 的工艺，合金的商标 与成份 还没有 见媒体报导 ，还有效 哈兹雷特法临盆 的（Hazellet）与用非凡 合金公司法（Special Alloy）临盆 的带坯也把其归为第二代，哈兹雷特法临盆 的合金为传统的变形铝合金，非凡 合金公司法用的合金极可能 也是常规的传统合金，由于 缔造 一个机能 年夜 幅度改善的有里程碑意义的合金并不是 垂手可得。

ABS分为两种：内板与外板。对外板的机能 要求高，临盆 难度年夜 。常规ABS合金的典型代表有：2002-T4，21187-T4，2036-T4，2037-T4，2038-T4，5182-O，6009-T4，6010-T4，6015-T4，6016，6111，5754等。另外 ，还有一些公司开辟 的有必然 特征 的合金，如法国的AlMg5、483合金，日本神户钢铁公司的GC45、GZ45、GC150、GV10、X660，德国的AMg3等。

ABS必需 有优越 的成形性、外观平整性强、优越 的可焊性与良好的烘烤硬化性。临盆 ABS的手艺 复杂性与扶植 ABS项目标 投资都是铝加工业最年夜 的项目，比临盆 航空航天铝合金板带材的还年夜 一些。

第二代ABS

第二代ABS是用新合金和/或新工艺临盆 的。今朝 可临盆 第二代ABS的工艺有三种：哈兹雷特法，美国铝业公司的Micro-MillTM法与美国非凡 合金公司的工艺，它们都于2021年降生 于美国。Micro-MillTM法中试与贸易 化临盆 线建在美国铝业公司得克萨斯州圣安东尼奥轧制厂内，临盆 的ABS已 由 汽车制造厂的试用与认证，可以说已登堂入室。

1. Micro-MillTM法

2021年5月笔者伴同 河南省访美代表团接见 了美国铝业公司匹兹堡手艺 中间 ，该中间 向代表团介绍了Micro-MillTM法的工艺流程的概况，对笔者提出的一些问题，如锻造 辊尺寸与材质、辊套厚度与材质、辊套使用寿命、铸带坯进入双机架热连轧线温度等等都避而不答。临盆 线可铸带坯宽度1727.2mm（68英寸）、带坯厚度2.3mm~5.1mm（0.09英寸~0.20英寸）、锻造 速度61m/min~27.4m/min（200ft/min~90ft/min）、铸坯温度567℃（1050°F），热轧带经剪边后宽度1549.4mm~1701.8mm（61英寸~67英寸）、厚度0.457mm~3.81mm（0.018英寸~0.150英寸）。以上是笔者在美国铝业公司匹兹堡手艺 中间 获得的手艺 数据。

汽车材料跨入铝材时期

据《铝时期 （Aluminium Times,Feb 2021,p.12;October/November2021p.8）》报导 ：美国铝业公司的小型轧机（MicromillR）可以临盆 第二代汽车铝板带，所临盆 的汽车合金的成形性比现行铝合金的高40%以上，而强度机能 则年夜 30%，而且 外观品质优异 ，可知足 汽车工业的刻薄 要求。用所产板带材制造的零部件的成形性比高强度低合金钢的年夜 一倍，而其质量却比钢的轻30%。半制品 的加工时候 年夜 为缩短，由于 与常规热轧工艺比拟 省失落 5道工序：铸锭锯切头尾、平均 化退火（这是一道长时候 的工序）、铣面、热轧前加热、热轧。是以 ，从铝合金熔体备好后到热轧成供冷轧用的带卷由20d缩短到20min。

美国铝业公司小型轧机临盆 的ABS从内部显微组织到外观品质都胜出传统铸锭热轧工艺临盆 的，出格是显微组织获得 了极年夜 的改善，晶粗藐小 ，强化相弥散平均 散布 ，因此 成形机能 可与低合金软钢（mild steel）试比高，更可喜的是可用与钢板通用的模具顺遂 地成形汽车的表里 笼盖 件。由于Micro-MillR板材力学性的周全 晋升，使笼盖 件的抗凹机能 获得 响应 的提高，同时汽车零部件的加工制造也变得等闲很多 ，制品 率也有所上升，汽车厂也受益非浅。

小型轧机的占地面积（footprint）比传统轧机的小很多 ，仅相当于后者的1/4，因此 其能耗也只有后者的1/2。Alcoa（美国铝业公司）MicromillR手艺 在全球 分歧 国度 与地域申请了130个专利，临盆 线的连气儿锻造 机可随时替换 合金，没必要 停机，因此 具有高度的矫捷与临盆 效力 。

福特汽车公司批量使用MicromillR ABS

2021年9月14日，福特汽车公司（Ford Motor Co.）与美国铝业公司签署了配合 研发与推行 MicromillR手艺 临盆 ABS及其在汽车的运用 和谈 ，福特公司计划在F-150型皮卡车上使用更多的铝材。福特公司的尝试表白，采取 MicromillR手艺 ABS制造的汽车在连结 沟通 的防撞程度 上，其零部件比钢制的轻30%。

福特汽车公司产物 开辟 部主管拉杰·耐尔（Raj Nair）认为，新型铝合金材料为设计新式子 汽车供应 了更多的矫捷选择，而且极年夜 地缩短了设计与制造时候 。基于新型铝材的优异 机能 ，曩昔 用传统的ABS不克不及 制造的零部件，目前却垂手可得了。

美国铝业公司与达涅利团体 联婚推行 MicromillR手艺 与装备

据《铝时报，2021年10/11期P.8》报导 ，美国铝业公司与意年夜 利达涅利团体 （Danieli Group）于2021年10月签署 了一份合作和谈 ，在全球推行 MicromillR手艺 、合金、临盆 专利。早期 重点工作是在欧洲、南美洲、东南亚地域。达涅利团体 是第二年夜 冶金装备临盆 与研发企业，已获得美国铝业公司的授权，可在全球发卖 、安装、调试有关MicromillR装备的一切事宜，美国铝业公司将供应 材料的全数临盆 工艺与手艺 ，和 相干 专利手艺 。

2. 哈兹雷特法

哈兹雷特（Hazrlett）连铸连轧工艺的贸易 化临盆 已有50多年的汗青 ，中国已引进2条1950mm临盆 线，一条在河南伊川电力团体 ，2021年投产，已进入达产阶段；另外一 条在内蒙霍林郭勒锦联材料有限公司，2021年投产。它们的主导产物 都为铝箔轧制带坯与通用1XXX系、3XXX系合金板带材带坯。此法所能临盆 的合金及产物 已有很多 介绍，关于锻造 机的布局也有一些报导 ，在此不再赘言，在此需指出的是：它不是一种全能 的工艺，有一些合金如高合金化的2XXX系合金、7XXX系合金、含Mg含量年夜 于6%的5XXX系合金、铝-锂合金、铝-钪合金等还不克不及 临盆 更不克不及 批量临盆 ，其实不 像有文章（《中国铝业》2021年第2期第10页）说的“亦可临盆 2000和7000系合金”，不克不及 批量临盆 2024型及7075型航空航天板带材坯材，就不克不及 说临盆 2XXX系及7XXX系合金。该法也不克不及 临盆 厚度年夜 于15mm的板材，由于 它可铸带坯的最年夜 厚度50mm，而平常锻造 带坯的厚度≤20mm；据哈兹雷特公司高级手艺 人员，用此法可以锻造 冷轧ABS用的带坯，但还没有 见哪一个 汽车制造厂用其板带材批量临盆 笼盖 件的报导 ，也为读到世界上哪一个 轧制厂用此法临盆 的带材在批量供给 ABS的报导 。

3. 非凡 合金公司

美国非凡 合金公司据称从2021年起头筹谋扶植 一个ABS临盆 能力达600kt/a的企业，采取 非凡 的工艺与非凡 的装备，扶植 用地都已征妥，然则 2021年9月又忽然传播鼓吹 不建了。笔者有美国同伙 称，本来 是一些从事钢铁临盆 的退休人员倡议扶植 此项目，后来发现扶植 此项目标 难度很年夜 ，决意 退出。他们采取 的工艺与装备都未见报导 。

汽车材料将进入铝时期

跟着 美国铝业公司的Alcoa MicromillR的登堂入室，第二代ABS不单进入了批量临盆 ，而且批量用于制造福特汽车公司的新版本F-150型皮卡车，其成形机能 比传统ABS合金的年夜 40%，强度机能 比传统材料的高30%，零部件质量比钢制的轻30%，各项机能 均周全 优于低碳汽车钢板的一些。这类 第二代铝ABS的降生 有着里程碑意义，公布 汽车材料进入铝时期 ，铝将成为第二年夜 汽车材料，在某些车型上，乃至 有可能成为第一年夜 材料，有着不凡 的经济效益与社会效益。在这类 严重情势 下，中国铝工业与汽车制造业宜结合 起来接纳 响应 的对策，使中国这个头号的汽车临盆 年夜 国，成为世界汽车铝材研发、临盆 与使用第一年夜 国与强国。还需要做那些工作呢？不外乎：

铝工业的经管人员与科技工作者宜存眷 MicromillR手艺 的内在 与成长 ，有较深切 的认识 ，如对汽车轻量化与节能减排的感化 ，对鞭策 汽车制造业成长 的效应；

MicromillR手艺 集新材料与高端机械 制造业于一体，表现 了现今 铝材料与装备的制高点，具有手艺 高度密集、研究与开辟 投入高时候 长、影响面年夜 ，对国平易近 经济阐扬有必然 拉动感化 、临盆 与市场国际性强等特点，需要国度 层面与有关部分 出头具名 ，组织相干 单元 的人力与物力结合 研发。我们的家底不厚，对第一代ABS材料的研究尚不敷 ，更谈不上第二代材料，在这方面与美国的差距可能有四五十年。第二代ABS铝合金与第一代的比拟 应当 有相昔时 夜 的改善 与改变，仅仅对传统合金作简单的改性，不行能制造出机能 有这么年夜 周全 跃升的优异 材料；

笔者感觉 MicromillR手艺 要害 在合金与锻造 机。美国铝业公司有很强的研发能力，128年来它创作的占在美国铝业协会公司注册的528个经常使用 变形合金（截至2021年1月）的41%；MicromillR手艺 的推出，双锟式连气儿锻造 机应当 起了年夜 局攸关的感化 ，而锻造 锟尺寸、材料与内部冷却介质通道又是要害 的要害 ，它必需 有强年夜 的冷却能力，能在设按时候 内使铝熔体凝固；

企业家有斟酌 引进此项手艺 的需要 ，正在作扶植 ABS项今朝 期工作的企业宜采取 此新手艺 与工艺，要害 是连气儿锻造 机，熔炼装备 与热轧机可以国内制造，后部热处置与精整临盆 线可国表里 合作设计与制造。

第二代铝合金ABS在美国上市了，汽车材料铝时期 萌芽了，中国铝工业、汽车制造业宜结合 起来，迎头赶上 ，勿失战机。