传统压铸依赖固溶与时效热处理提升强度、韧性等综合性能,但加热冷却带来的热胀冷缩会使零部件尺寸变形、表面产生缺陷;小件误差可通过整形工装消除,而一体化压铸的大型铝合金部件变形风险被放大,矫正虽能改善一定尺寸精度,却会降低良品率、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。行业主流路线为铝硅合金:铝镁合金整体性能更优,但流动性不及铝硅合金,而一体化铸件体积大、最长可达两米四、充型流程长,对流动性要求更高,故普遍选用铝硅系。其思路是在传统铝硅合金基础上添加合适的化学变质元素,结合实际压铸凝固条件,获得以往需热处理才能得到的力学性能。

关键拐点:从海外首发到国内追赶

美国铝业于2015年4月发布EZCast™专用铝合金,是较早的标志性节点,该材料已规模化量产。特斯拉自研材料于2021年7月申请专利,同样已规模化量产。国内方面,立中集团2014年启动研发,2020年获得发明专利证书,2020年12月实现小批量生产,用于电池支架结构件;鸿图2016年8月起单独开发并与中铝苏州研究院合作开发,2022年1月17日试制铸件成功。此外,华人运通高合汽车于2021年12月与上海交通大学合作全球首发TechCast™超大铸件用低碳铝合金,已量产下线;湖北新金洋于2022年1月在高端韧免热处理压铸铝合金研发上取得重要突破,已完成稳定性测试并交付客户小批量试用。

主流免热处理铝硅合金代表

开发企业研发进展主要技术指标
美国铝业2015年4月发布EZCast™抗拉强度≥250MPa,屈服强度≥160MPa,延伸率≥7.5%
特斯拉2021年7月申请专利屈服强度≥130MPa,弯曲角度≥20°
立中集团2014年启动研发,2020年获发明专利证书抗拉强度≥220MPa、屈服强度≥110MPa、伸长率≥12%
广东鸿图2015年开始研发,2016年获专利授权抗拉强度≥230MPa、屈服强度≥150MPa、延伸率≥6%

国内材料中,上海交大的JDA1、JDA2系列无需热处理即可达到较高强度与塑性,但对铝及杂质元素控制要求高,其本身无实体工厂,生产存在一定不确定性。上市公司以立中集团和广东鸿图为主:广东鸿图是自研自制免热处理材料的压铸厂,抗拉强度与屈服强度更强;立中集团延伸率更优。总体而言,免热处理铝合金仍处应用初期,格局尚未定型。

常见问题

为什么一体化压铸要放弃热处理?

传统压铸靠固溶与时效热处理提升强度、韧性、疲劳性,但加热冷却的热胀冷缩会使大尺寸部件变形并产生表面缺陷,矫正又会拉低良品率、抬高成本,因此需要免热处理材料。

免热处理为什么主流选铝硅合金而非铝镁合金?

铝镁合金整体性能更优,但流动性不如铝硅合金;一体化铸件体积大、充型流程长,对流动性要求高,所以行业普遍选用铝硅系。

国内免热处理铝硅合金进展如何?

立中集团2014年启动研发、2020年获专利并小批量用于电池支架结构件,鸿图2016年起开发并于2022年1月试制成功,上海交大、华人运通高合汽车、湖北新金洋等也在推进,整体处于迎头赶上阶段。