過去(qu)的(de)(de)一(yi)段時間，在“雙碳”目(mu)標下，新能源汽(qi)車已經成為汽(qi)車工(gong)業(ye)重(zhong)要支(zhi)撐。采用(yong)(yong)免熱(re)處理壓鑄鋁合金(jin)制(zhi)備的(de)(de)超大(da)型一(yi)體化車身結構(gou)件也成為各大(da)主(zhu)機廠關(guan)注的(de)(de)熱(re)點。因此，免熱(re)處理高(gao)強高(gao)韌壓鑄鋁合金(jin)材(cai)料(liao)的(de)(de)開發應用(yong)(yong)及迭(die)代升級將進一(yi)步拓寬壓鑄鋁合金(jin)在新能源汽(qi)車行(xing)業(ye)的(de)(de)應用(yong)(yong)場(chang)景，為汽(qi)車革命貢(gong)獻材(cai)料(liao)力量。
那(nei)(nei)么如何(he)在(zai)參差(cha)不(bu)齊的(de)(de)(de)(de)壓鑄(zhu)鋁合金中尋找合適的(de)(de)(de)(de)材料呢(ni)？引用一句金大(da)(da)俠的(de)(de)(de)(de)話那(nei)(nei)就是(shi)：武林至(zhi)尊(zun)，寶刀屠龍(long)(long)，號令天下(xia)，莫敢(gan)不(bu)從(cong)，倚天不(bu)出，誰與(yu)爭鋒(feng)。我相信(xin)大(da)(da)家的(de)(de)(de)(de)慧眼早已經鎖定(ding)了免(mian)熱(re)(re)處理(li)高(gao)強高(gao)韌(ren)壓鑄(zhu)鋁合金。但是(shi)無論倚天劍和屠龍(long)(long)刀只有(you)在(zai)武林高(gao)手的(de)(de)(de)(de)運(yun)用下(xia)才(cai)能(neng)發揮其真(zhen)正的(de)(de)(de)(de)作用。簡言之，免(mian)熱(re)(re)處理(li)高(gao)強高(gao)韌(ren)壓鑄(zhu)鋁合金其實是(shi)一整套解決(jue)方案，從(cong)合金的(de)(de)(de)(de)成分到壓鑄(zhu)的(de)(de)(de)(de)工藝，以(yi)(yi)及模具和設備的(de)(de)(de)(de)配合都是(shi)相關聯的(de)(de)(de)(de)。融會貫通(tong)，相輔相成方能(neng)獲得真(zhen)正的(de)(de)(de)(de)精髓。所以(yi)(yi)很多一廂(xiang)情愿的(de)(de)(de)(de)‘成分復制’并(bing)不(bu)能(neng)在(zai)零(ling)件(jian)上達到預想(xiang)結果(guo)，生產(chan)的(de)(de)(de)(de)零(ling)部件(jian)會有(you)機(ji)械(xie)性能(neng)大(da)(da)幅下(xia)滑，熱(re)(re)裂(lie)等明顯缺陷(xian)。
交大彭立明團隊的免熱處理壓鑄鋁合金材料
（1）合金體系：Al-Si
（2）合(he)金特(te)點：
1.JDA1b含有~9wt.%的(de)Si元素，確(que)保合(he)金優異的(de)壓鑄工藝(yi)性(xing)(xing)能(表1)。流動性(xing)(xing)驗證結果表明(ming)，JDA1b合(he)金較(jiao)同級別材(cai)料提高15%以(yi)上；較(jiao)高的(de)Si含量使JDA1b合(he)金收縮率較(jiao)低；以(yi)上合(he)金特征保證合(he)金工藝(yi)窗(chuang)口的(de)廣泛性(xing)(xing)與(yu)充型、脫模過(guo)程的(de)順(shun)暢；
3.良好(hao)的(de)機加工性(xing)能、良好(hao)的(de)可焊性(xing)和拋光性(xing)能、無需熱處理常(chang)規壓鑄后即可達到Silafont36/AlSi10MnMg材料SQ-T7熱處理后性(xing)能；
合金典型應用：
a、JDA1b合金減震塔：
圖(tu)3為采(cai)用(yong)JDA1b免熱處理合金制(zhi)備(bei)的減震(zhen)塔零(ling)件。減震(zhen)塔12個不同位置(zhi)進(jin)行本體(ti)性能測試結(jie)果(guo)表(biao)明，在(zai)填充末端位置(zhi)，本體(ti)性延伸率(lv)為8.6%，在(zai)其他11個本體(ti)位置(zhi)，延伸率(lv)均(jun)大于(yu)9.5%。12個位置(zhi)本體(ti)平均(jun)屈服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)>130MPa，抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)>260MPa，延伸率(lv)>10%。
b、JDA1b合金一體化超大鑄件：
近日，上海交(jiao)通大(da)學(xue)(xue)輕(qing)合金國(guo)家工程中(zhong)心與華人(ren)運通高合汽(qi)車共同(tong)研(yan)(yan)發的(de)TechCastTM低(di)碳鋁合金材料一體化超大(da)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)件(jian)正式獲得量產(chan)應(ying)用。TechCastTM正是結(jie)合JDA1b合金特性(xing)(xing)與華人(ren)運通一體化超大(da)鑄(zhu)(zhu)件(jian)特點優(you)化獲得的(de)免熱處(chu)理壓(ya)鑄(zhu)(zhu)鋁合金。經(jing)過多(duo)輪研(yan)(yan)發攻關和零件(jian)驗證，在材料開(kai)(kai)發、性(xing)(xing)能優(you)化、制造(zao)工藝和系(xi)統(tong)集成驗證等(deng)(deng)方面實(shi)現(xian)了100%全流程正向(xiang)開(kai)(kai)發，在材料壓(ya)鑄(zhu)(zhu)性(xing)(xing)能、力(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)能、制造(zao)性(xing)(xing)能、環(huan)境耐久性(xing)(xing)能等(deng)(deng)指標上表現(xian)優(you)異。該材料流動性(xing)(xing)高于同(tong)級別材料15%以(yi)上、強塑積高出30%以(yi)上，保證了整車碰撞(zhuang)等(deng)(deng)性(xing)(xing)能達(da)到更高維度(du)。
圖(tu)4. JDA1b合(he)金(jin)超大一體化鑄件應用驗證流程
彭立明團隊其他免熱處理壓鑄鋁合金材料
經過(guo)多(duo)年開發(fa)、積累(lei)，上海交(jiao)通大學輕合(he)金(jin)(jin)(jin)中心丁文(wen)江院士、彭立明教授團(tuan)隊，已成功開發(fa)2種合(he)金(jin)(jin)(jin)體系(xi)5個亞型的免(mian)熱處理壓鑄鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料(liao)，滿足(zu)不(bu)同性能(neng)(neng)(neng)與應(ying)用場(chang)景(jing)需求(qiu)。其中JDA1x是Al-Si-X系(xi)、JDA2x是Al-Mg-X體系(xi)。五(wu)種合(he)金(jin)(jin)(jin)力學性能(neng)(neng)(neng)如下表(biao)2所示。從表(biao)中合(he)金(jin)(jin)(jin)性能(neng)(neng)(neng)對比可以發(fa)下，JDA壓鑄鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料(liao)在鑄態(tai)下即可達到優異的力學性能(neng)(neng)(neng)，滿足(zu)不(bu)同應(ying)用場(chang)景(jing)下零部件的性能(neng)(neng)(neng)要求(qiu)。表(biao)3為(wei)JDA合(he)金(jin)(jin)(jin)部分鑄造性能(neng)(neng)(neng)參數。
表2. JDA體系合金力學(xue)性能與其他合金性能對(dui)比
表3. JDA體系(xi)合金鑄造性能
JDA1合金(jin)已成功應用(yong)于乘用(yong)車(che)、商用(yong)車(che)領域十幾款支架(jia)類受力結(jie)構件(jian)。
JDA1b合金由于其優異的鑄(zhu)態強(qiang)塑性主要批量應用于一體(ti)化車(che)身(shen)結構(gou)件(jian)，同(tong)時大量覆蓋原有材(cai)料熱處(chu)理型壓鑄(zhu)鋁合金生產的車(che)身(shen)結構(gou)件(jian)。
JDA1c合金由于其較高(gao)的鑄(zhu)態強度，特別是屈服強度，主要(yao)應用于電機殼體等(deng)(deng)高(gao)強要(yao)求(qiu)鑄(zhu)件(jian)，從而(er)增加零件(jian)設計過(guo)程中的結(jie)構(gou)優化可能性，改善零件(jian)在實際生產過(guo)程中出(chu)現尺寸(cun)變形，合格率低等(deng)(deng)問題。
JDA2體(ti)系(xi)合(he)金由于高(gao)強高(gao)韌特(te)性主(zhu)要應用于底盤類零件(jian)，滿足(zu)鑄件(jian)較高(gao)沖擊(ji)、疲勞耐久(jiu)要求。另(ling)外JDA2體(ti)系(xi)合(he)金存在(zai)典型的(de)薄壁(bi)效應，合(he)金在(zai)大型薄壁(bi)車身結構(gou)件(jian)領(ling)域應用前景廣泛(fan)。
小結
現(xian)今，中國新能(neng)源汽車(che)行業正高(gao)速發(fa)展，超大型(xing)一(yi)體化(hua)(hua)車(che)身結構件(jian)(jian)成為(wei)各大主機廠關注的(de)熱點。而(er)在一(yi)體化(hua)(hua)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)設(she)(she)計與(yu)制備過程(cheng)中，需要綜合(he)考慮零(ling)(ling)件(jian)(jian)特性，免熱處理(li)材料(liao)(liao)特性，零(ling)(ling)件(jian)(jian)模(mo)具結構，壓鑄(zhu)(zhu)工藝及(ji)機臺能(neng)力等(deng)。特別的(de)，免熱處理(li)高(gao)強高(gao)韌壓鑄(zhu)(zhu)鋁合(he)金材料(liao)(liao)作為(wei)一(yi)體化(hua)(hua)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的(de)關鍵一(yi)環(huan)(huan)，必須融入零(ling)(ling)件(jian)(jian)設(she)(she)計（大鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)區域(yu)化(hua)(hua)性能(neng)差異），模(mo)具設(she)(she)計（材料(liao)(liao)流動性與(yu)零(ling)(ling)件(jian)(jian)局部特征精細(xi)化(hua)(hua)設(she)(she)計）以及(ji)后續工藝優化(hua)(hua)等(deng)環(huan)(huan)節(jie)，才能(neng)實現(xian)高(gao)品(pin)質一(yi)體化(hua)(hua)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的(de)連續、穩定生產(chan)，推動產(chan)業鏈中整車(che)一(yi)體化(hua)(hua)零(ling)(ling)件(jian)(jian)的(de)集成設(she)(she)計、變(bian)革性材料(liao)(liao)的(de)研發(fa)及(ji)巨型(xing)壓鑄(zhu)(zhu)裝備的(de)迭代升(sheng)級等(deng)產(chan)業的(de)全方位變(bian)革。
材料商務運營唯一主體鳳陽愛爾思輕合金精密成型有限公司
鳳陽(yang)(yang)愛爾思(si)(si)輕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)精密成(cheng)型(xing)有限公(gong)司（前身為(wei)(wei)(wei)上海輕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)精密成(cheng)型(xing)國(guo)家工程研(yan)究(jiu)中心(xin)(xin)有限公(gong)司）是一(yi)(yi)家專業(ye)(ye)從事(shi)高性能(neng)輕量化(hua)材(cai)料研(yan)發應用(yong)和(he)(he)產業(ye)(ye)化(hua)、工藝(yi)技術一(yi)(yi)體化(hua)的(de)(de)(de)國(guo)家高新技術企(qi)業(ye)(ye)，是經國(guo)家發展(zhan)計(ji)劃委員會批準，以上海交(jiao)大(da)為(wei)(wei)(wei)依托，于2001年12月(yue)在上海松江成(cheng)立。2010年，為(wei)(wei)(wei)擴大(da)生產規模，經產業(ye)(ye)規劃布局，擔負制(zhi)造(zao)中心(xin)(xin)功能(neng)的(de)(de)(de)鳳陽(yang)(yang)愛爾思(si)(si)輕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)精密成(cheng)型(xing)有限公(gong)司于安徽鳳陽(yang)(yang)縣(xian)工業(ye)(ye)園區(qu)成(cheng)立，占地160畝(mu)，總投資2.5億元。以輕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)材(cai)料及加工技術為(wei)(wei)(wei)研(yan)究(jiu)目(mu)標(biao)，致(zhi)力(li)于高性能(neng)輕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)材(cai)料、精密成(cheng)型(xing)、和(he)(he)表面處理等(deng)(deng)研(yan)究(jiu)開(kai)發及產業(ye)(ye)化(hua)工作，為(wei)(wei)(wei)航(hang)空航(hang)天(tian)、交(jiao)通(tong)運輸、電子通(tong)訊(xun)、電力(li)電器(qi)、醫療(liao)器(qi)械等(deng)(deng)行(xing)業(ye)(ye)產品(pin)的(de)(de)(de)輕量化(hua)和(he)(he)節能(neng)化(hua)提供一(yi)(yi)站式解決方案。通(tong)用(yong)、豐田、大(da)眾、標(biao)致(zhi)、普利司通(tong)、艾默生、ABB、中航(hang)工業(ye)(ye)、中興(xing)通(tong)訊(xun)、上汽(qi)新能(neng)源、東風(feng)汽(qi)車(che)、江淮汽(qi)車(che)等(deng)(deng)各大(da)知名品(pin)牌都已成(cheng)為(wei)(wei)(wei)鳳陽(yang)(yang)愛爾思(si)(si)的(de)(de)(de)合(he)(he)作伙伴。
