从传统热处理到免热铝,一体化压铸材料的关键拐点在于免热处理铝合金的诞生。传统压铸铝合金需通过固溶和时效热处理提升强度、韧性等性能,但热处理伴随的热胀冷缩会导致零部件尺寸变形和表面缺陷;对一体化压铸的大型部件而言,变形风险被显著放大,即便用矫正工艺改善精度也会拉低良品率、推高成本。因此,开发免热处理铝合金成为大型一体化压铸结构件量产的关键前提

技术拐点:从“热处理强化”到“成分设计强化”

传统压铸铝合金依靠热处理获得力学性能,而免热处理铝合金的思路,是在传统铝硅合金基础上,通过添加合适的化学变质元素,并结合实际压铸的凝固条件,直接获得原本需要热处理才能达到的力学性能。目前主流路线是铝硅系合金——一体化铸件最大长度可达两米四,铸造时材料流程长、对流动性要求高,而铝硅合金的流动性优于铝镁合金,因此成为行业普遍选择。

研发里程碑:外资先行,内资追赶

免热处理铝合金的研发呈现“海外起步早、国内加速追赶”的格局,关键节点包括:

企业/机构关键节点应用进度
美国铝业2015年4月发布EZCast™专用铝合金已规模化量产
特斯拉2021年7月申请自研专利已规模化量产
立中集团2014年启动研发,2020年获得发明专利证书2020年12月小批量生产用于电池支架结构件
广东鸿图2015年开始研发,2016年获得专利授权2022年1月试制铸件成功
华人运通2021年12月与上海交通大学合作发布TechCast™低碳铝合金已量产下线

其中,美国铝业等国外企业布局较早,已实现规模化量产;国内企业中,立中集团与广东鸿图是代表性上市公司,上海交通大学的JDA1、JDA2系列材料认可度较高。各家材料性能各有侧重,立中集团延伸率较优,广东鸿图抗拉强度和屈服强度更强,整体仍处于应用初期,格局尚未定论。

常见问题

为什么一体化压铸必须用免热处理材料?

传统压铸铝合金需经固溶、时效热处理提升性能,但加热冷却产生的热胀冷缩会让大型部件尺寸变形,矫正工艺又会降低良品率、推高成本。免热处理铝合金省去该工序,从源头规避变形风险,是大型一体化压铸结构件量产的关键。

免热处理铝合金的主流技术路线是什么?

主流是铝硅系合金。相比铝镁合金,铝硅合金流动性更好,而一体化铸件体积大、材料流程长,对流动性要求高,因此行业普遍选用铝硅系,并通过添加变质元素优化成分来获得所需力学性能。

国内外企业在免热铝研发上进度如何?

美国铝业等外企布局较早,已规模化量产;国内以上海交大、立中集团、广东鸿图为代表的企业正迎头赶上,立中集团与广东鸿图均已获得专利并进入试制或小批量生产阶段。

延伸阅读