一体化压铸材料从传统热处理铝合金走向免热铝合金,其路线演变的关键拐点在于“免热处理”需求的确立,以及铝硅系最终在与铝镁系的竞争中胜出。传统压铸铝合金依赖固溶和时效热处理来提升强度、韧性等综合性能,但大型一体化铸件在加热冷却中产生的热胀冷缩易导致尺寸变形和表面缺陷,矫正工艺又会降低良品率、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的关键前提

铝硅与铝镁的路线之争

在免热处理合金的研发方向上,行业内主要探索了铝硅系和铝镁系两条技术路线。铝镁合金的整体性能更优,但在流动性方面存在明显短板;而一体化铸件体积大、材料流程长,对流动性要求高,因此铝硅合金凭借更优异的流动性成为主流选择。目前主流的免热处理铝合金,基本都是在传统铝硅合金基础上,通过添加合适的化学变质元素,并结合实际压铸凝固条件,获得以往需要热处理才能达到的力学性能。

关键企业布局与时间节点

在免热处理铝合金的产业化进程中,国内外企业先后落子,构成了材料路线演进的重要节点。美国铝业等国外企业研发布局较早,其于2015年4月发布的EZCast™专用铝合金已实现规模化量产;特斯拉自研材料并于2021年7月申请专利,同样已规模化量产。国内企业也在迎头赶上:立中集团从2014年启动研发,于2020年获得发明专利证书,并在2020年12月小批量生产用于电池支架结构件;广东鸿图自2015年开始研发,2016年获得专利授权。上海交通大学的JDA1和JDA2系列材料认可度较高,但因其对杂质元素控制要求极高,且交大本身没有实体工厂,生产仍存在一定不确定性。

常见问题

为什么一体化压铸必须使用免热处理材料?

传统压铸铝合金需要通过固溶和时效热处理提升性能,但热处理过程中的热胀冷缩会导致零部件尺寸变形和表面缺陷。对于传统小部件这种误差不明显,可通过整形工装消除,但一体化压铸的大型部件变形风险被放大,矫正工艺会降低良品率并导致成本急剧上升,因此免热处理材料成为必需。

铝硅合金为什么能胜出成为主流路线?

铝镁合金的整体性能优于铝硅合金,但其流动性不如铝硅合金。一体化压铸件体积大,最大长度可达两米四,铸造时材料流程长,对流动性要求高,因此铝硅合金凭借流动性优势被行业普遍选用。

国内免热处理材料企业目前处于什么阶段?

国内企业整体处于追赶状态。立中集团2020年获得发明专利并实现小批量生产,广东鸿图2016年获专利授权并试制铸件成功,上海交大材料认可度较高但受制于生产能力。相比国外企业的规模化量产进度,国内材料仍处于应用初期,竞争格局尚未完全定型。