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汽车用铝材手册
  • 【作者】:王祝堂,熊慧
  • 【出版时间】:2012-09-01
  • 【字 数】:556(千字)
  • 【定 价】:¥98(元)
  • 【出 版 社】:中南大学出版社
  • 【ISBN】:978-7-5487-0521-5
  • 【页 码】:448(页)
  • 【开 本】:16开

铝是一种绿色金属, 是节能减排最可观的金属, 是赫赫有名的循环经济金属材料, 是被誉为天上飞的金属、 地上奔驰的金属、 水面疾驶如飞的金属。没有铝就没有今天这样快捷便利的航空事业, 地球也就不会如同一个“村”; 没有铝也不会出现舒适的高速列车与磁悬浮列车; 没有铝汽车也不会跑得这么快, 外形也不会这么美观。铝还具有密度小、 塑性高、 成形性能好、 热与电的传导性高、 抗腐蚀性强, 特别是资源丰富、 对人体无害、 对环境友好和可回收性强等一系列优点; 没有铝就没有给人们带来如此舒适生活与光辉灿烂的世界电力工业。铝早在20世纪50年代就已成为人类使用的第二大金属。2010年全世界原铝产量约42150 kt; 中国的产量18120 kt(笔者统计, 国家统计局的数据为16194.5 kt); 中国再生铝的产量约5600 kt(笔者统计), 铝的表观总消费量约23720 kt, 中国铝材产量约17900 kt(笔者统计, 国家统计局的数据为20260.5 kt)。压铸件及铸件的产量5580 kt。

就全球来说, 2010年交通运输业的用铝量约占铝的消费总量的31.86%, 为铝的第一大用户。而中国铝的第一大用户为建筑及结构产业, 其次才是交通运输装备产业, 约6000 kt, 占铝总消费量的25.3%。从2009年起, 中国成为汽车第一大国, 年汽车总产量为1620万辆, 2010年为1826.47万辆, 2011年为1841.89万辆, 这种独占鳌头的局面将会继续下去, 但小轿车的用铝量约125 kg/辆, 比美国、 德国、 日本的148.6 kg/辆低16%; 中国箱式货车车厢体的铝化率还不到2%, 比北美洲的93%低91个百分点。铝是当前唯一最可替代铸铁、 钢以降低车自身质量的金属, 有着特别重要的节能减排意义, 小轿车在城市公路上行驶时, 84.5%的油耗消耗于自身质量。

第1章 铝的提取与基本性能………………………………(1)

1.1 铝在地壳中的存在及提取………………………………(1)

1.1.1 铝在地壳中的存在………………………………(1)

1.1.2 原铝的提取………………………………(2)

1.1.3 精铝的提取………………………………(4)

1.1.4 研发中的新炼铝法………………………………(9)

1.1.5 铝合金锭的化学成分………………………………(10)

1.2 再生铝生产………………………………(14)

1.2.1 可回收的废铝………………………………(14)

1.2.2 发展再生铝工业的主要意义………………………………(17)

1.2.3 再生铝生产工艺………………………………(17)

1.3 纯铝的基本性能………………………………(19)

第2章 铝合金的性能及铝材生产工艺………………………………(23)

2.1 铝及铝合金的分类………………………………(23)

2.2 铝材结构………………………………(24)

2.3 热处理可强化合金及热处理不可强化合金材料的比例………………………………(25)

2.4 变形铝合金………………………………(25)

2.4.1 中国变形铝及铝合金牌号和状态表示方法………………………………(26)

2.4.2 中国变形铝合金化学成分………………………………(26)

2.4.3 铝材生产工艺及状态代号………………………………(49)

2.4.4 变形铝合金的基本特性………………………………(65)

2.5 铸造铝合金………………………………(106)

2.5.1 铸造铝合金的分类………………………………(106)

2.5.2 Al-Si系铸造铝合金………………………………(113)

2.5.3 Al-Cu系铸造铝合金………………………………(123)

2.5.4 Al-Mg系铸造铝合金………………………………(126)

2.5.5 Al-Zn系铸造铝合金………………………………(127)

2.5.6 其他铸造铝合金………………………………(129)

2.5.7 铸造铝合金的力学性能………………………………(129)

2.5.8 欧洲非标准铸造铝合金的力学性能………………………………(134)

2.6 汽车铝合金的化学成分………………………………(136)

参考文献………………………………(146)

第3章 铝与汽车工业的发展………………………………(147)

3.1 铝与汽车工业的发展概述………………………………(147)

3.1.1 铝在汽车中的应用………………………………(147)

3.1.2 汽车铝材结构………………………………(159)

3.2 铝合金板材在汽车中的应用………………………………(164)

3.2.1 汽车铝合金………………………………(165)

3.2.2 铝合金与汽车轻量化………………………………(168)

3.2.3 汽车铝合金的分类………………………………(170)

3.2.4 车身铝板材………………………………(174)

3.3 挤压汽车铝材………………………………(191)

3.3.1 挤压铝合金………………………………(192)

3.3.2 用挤压铝材制造的典型汽车零部件………………………………(197)

3.3.3 精密拉拔管与口琴管………………………………(206)

3.4 汽车铝合金锻件及冲挤件………………………………(214)

3.4.1 汽车锻件铝合金………………………………(215)

3.4.2 铝合金冲挤件在汽车中的应用………………………………(229)

3.5 汽车热交换铝材………………………………(233)

3.5.1 热交换铝合金及铝材………………………………(234)

3.5.2 水箱散热铝材………………………………(236)

3.5.3 空调热交换铝材………………………………(242)

3.5.4 复合散热板、带、箔………………………………(243)

3.5.5 热交换复合铝材的生产工艺………………………………(258)

3.5.6 铝热交换器的结构………………………………(262)

3.5.7 展望………………………………(263)

参考文献………………………………(264)

第4章 汽车压铸及铸造铝合金………………………………(267)

4.1 汽车铸件及压铸件………………………………(267)

4.1.1 各种汽车铝材所占比例………………………………(269)

4.1.2 铸造铝合金及压铸铝合金………………………………(272)

4.1.3 典型汽车铸造铝产品的生产与性能………………………………(290)

4.1.4 发展趋势………………………………(312)

4.2 铝合金车轮的生产与性能………………………………(312)

4.2.1 铝合金车轮………………………………(314)

4.2.2 车轮铝合金………………………………(315)

4.2.3 铝合金车轮生产工艺………………………………(324)

4.2.4 铸造车轮的加工与精整………………………………(341)

4.2.5 养护………………………………(344)

参考文献………………………………(345)

第5章 先进的当代汽车铝材………………………………(347)

5.1 易燃易爆运输储存抑爆铝箔………………………………(347)

5.1.1 铝合金抑爆材料………………………………(347)

5.1.2 抑爆铝材的应用………………………………(359)

5.1.3 带有抑爆铝合金网(球)的液化气瓶的制作………………………………(361)

5.1.4 亟待研发新的抑爆材料………………………………(362)

5.2 泡沫铝性能及制备技术………………………………(363)

5.2.1 泡沫铝的性能………………………………(364)

5.2.2 泡沫铝的制备………………………………(370)

5.2.3 泡沫铝的应用………………………………(377)

5.2.4 发展趋势………………………………(382)

5.3 高速凝固粉末冶金铝合金………………………………(382)

5.3.1 高速凝固粉末的制备………………………………(383)

5.3.2 工业高速凝固粉末冶金铝合金………………………………(397)

5.3.3 发展趋势………………………………(425)

5.4 铝基复合材料的性能与制备………………………………(426)

5.4.1 复合材料的发展………………………………(426)

5.4.2 颗粒、晶须增强铝基复合材料制造………………………………(433)

5.4.3 发动机材料选用………………………………(445)

5.4.4 展望………………………………(445)

参考文献………………………………(446)

铝是一种绿色金属, 是节能减排最可观的金属, 是赫赫有名的循环经济金属材料, 是被誉为天上飞的金属、 地上奔驰的金属、 水面疾驶如飞的金属。没有铝就没有今天这样快捷便利的航空事业, 地球也就不会如同一个“村”; 没有铝也不会出现舒适的高速列车与磁悬浮列车; 没有铝汽车也不会跑得这么快, 外形也不会这么美观。铝还具有密度小、 塑性高、 成形性能好、 热与电的传导性高、 抗腐蚀性强, 特别是资源丰富、 对人体无害、 对环境友好和可回收性强等一系列优点; 没有铝就没有给人们带来如此舒适生活与光辉灿烂的世界电力工业。铝早在20世纪50年代就已成为人类使用的第二大金属。2010年全世界原铝产量约42150 kt; 中国的产量18120 kt(笔者统计, 国家统计局的数据为16194.5 kt); 中国再生铝的产量约5600 kt(笔者统计), 铝的表观总消费量约23720 kt, 中国铝材产量约17900 kt(笔者统计, 国家统计局的数据为20260.5 kt)。压铸件及铸件的产量5580 kt。

就全球来说, 2010年交通运输业的用铝量约占铝的消费总量的31.86%, 为铝的第一大用户。而中国铝的第一大用户为建筑及结构产业, 其次才是交通运输装备产业, 约6000 kt, 占铝总消费量的25.3%。从2009年起, 中国成为汽车第一大国, 年汽车总产量为1620万辆, 2010年为1826.47万辆, 2011年为1841.89万辆, 这种独占鳌头的局面将会继续下去, 但小轿车的用铝量约125 kg/辆, 比美国、 德国、 日本的148.6 kg/辆低16%; 中国箱式货车车厢体的铝化率还不到2%, 比北美洲的93%低91个百分点。铝是当前唯一最可替代铸铁、 钢以降低车自身质量的金属, 有着特别重要的节能减排意义, 小轿车在城市公路上行驶时, 84.5%的油耗消耗于自身质量。

铝在提取过程中的确要消耗大量的能量, 2010年中国氧化铝综合能耗达到632.4 kg标煤/t, 比2005年的降低了365.83 kg标煤/t; 电解铝直流电耗全国平均值13084 kWh/t-Al; 综合交流电耗13979 kWh/t-Al, 比2005年的降低了440 kWh/t-Al和595 kWh/t-Al。2010年由于每辆车使用了125 kg铝, 使车的自重下降了约55 kg, 根据估算, 轿车在服务6.55服役年限(相当于行驶200000 km)后所节约的能源就相当于提取铝所消耗的总能源, 或者可以说以后所节约的能源就是净节约的。节约能源就意味着相应地减少温室气体排放。

在汽车产业消费的铝中铸造铝合金约占80%, 而在这80%的铝中又有78%以上为再生铝合金, 也就是说汽车所用铝中再生铝合金约占65%, 这不但有利于节约用铝与发展循环经济, 而且对节能减排有着重要意义, 生产再生铝的能耗与温室气体的排放量仅相当于原铝生产的5%左右。

中国汽车用铝与发达国家的相比还有较大差距, 一是单车的用铝量低, 二是厢式车与专用车的铝化率还很低, 三是轿车车体用薄板还不能批量生产, 四是深加工产品品种不多、 量也少, 五是汽车用铝合金及铝材生产技术开发力量薄弱。大致还有15年这些问题都可望得到解决, 当中国成为汽车产业强国之时, 也就是这些问题获得圆满解决之日。加速解决宜采取的措施有: 加大研发投入; 组建汽车铝产品中心; 国家出台更加严厉的节能减排政策, 加速汽车轻量化与铝化率的提升等。

中南大学出版社为响应国家的节能减排与建设低碳经济的号召, 配合中国有色金属工业协会推广铝在交通运输装备中的应用, 及时组织本系列手册的编写与优先出版发行, 着实难能可贵。本手册系列共分5册, 约3000千字: 《汽车用铝材手册》 《轨道车辆用铝材手册》 《航空航天器用铝材手册》 《船舶用铝材手册》 《铝合金厚板生产技术与应用手册》。计划2013年出齐。

《汽车用铝材手册》共分5章: 铝的提取与基本性能, 铝合金的性能及铝材生产工艺, 铝与汽车工业的发展, 汽车压铸及铸造铝合金, 先进的当代汽车铝材。全面系统地介绍了铝及铝合金的基本特性, 铝材生产工艺, 汽车变形铝合金与铸造铝合金的性能, 压铸件与铸件的生产, 论述了汽车减重与节能减排的关系, 推广铝在汽车中应用的意义与社会效益, 对拉动内需的效应与建设低碳经济的作用。本手册中的资料截止到2011年。

在本书编写过程中, 多方面得到高级工程师及资深分析师王伟东及其他人士帮助, 书中浸透着他们的汗水与心意, 同时参考与引用了许多专家、 学者的资料, 在此表示深深的感谢。同时, 也特别感谢北京安泰科信息开发有限公司各级领导的鼎力支持, 否则本系列手册不能这么快与顺利完稿。

由于作者学识有限, 书中不可避免地会存在一些错误与不妥之处, 敬请读者批评斧正。

编者

2011年12月