一体化压铸免热铝合金的研发,核心思路是用合金成分设计与压铸凝固条件控制,替代传统固溶与时效热处理,从而避免大型铸件在热处理中因热胀冷缩产生变形与表面缺陷。传统压铸铝合金需通过热处理提升强度、韧性、疲劳性,小件尚可通过整形工装消除误差,但一体化压铸的大型部件变形风险被放大,矫正还会拉低良品率、推高成本,因此免热处理材料成为大型一体化压铸结构件的关键。目前主流路线是铝硅系合金,在传统铝硅合金基础上添加化学变质元素实现免热强化。
关键节点与专利脉络
国外企业布局较早。美国铝业于2015年4月发布EZCast™专用铝合金,已实现规模化量产;特斯拉自研材料于2021年7月申请专利,同样已规模化量产。
国内企业随后追赶。立中集团自2014年启动免热处理合金研发,经材料成分与工艺路线设计及大量实验验证,于2020年获得发明专利证书,并于2020年12月实现小批量生产,用于电池支架结构件。广东鸿图2015年开始研发免热处理材料,2016年获得专利授权,是自研自制免热处理材料的压铸厂。
| 开发企业 | 关键节点 |
|---|---|
| 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月申请专利,已规模化量产 |
| 立中集团 | 2014年启动研发,2020年获发明专利证书,2020年12月小批量生产 |
| 广东鸿图 | 2015年研发,2016年获专利授权 |
技术路线的演进方向
免热铝合金的研究方向主要有铝硅系和铝镁系两条。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、铸造流程长,对流动性要求高,因此行业普遍选用铝硅合金。当前主流产品正是在铝硅基础上,通过添加合适的化学变质元素并结合实际压铸凝固条件,获得以往需热处理才能达到的力学性能。
另一条演进主线是再生铝替代。免热铝合金仍处推广初期,成分配比控制严格,目前多使用电解铝并精确添加合金元素;而一体化压铸所取代的小型压铸件多由再生铝制造,使大型铸件的碳排放成为长期隐忧。立中集团作为再生铝行业龙头,正推进以再生铝替代原生铝制造免热铝合金材料,兼具降碳与降本意义,并在靠近下游整车集群的渠道布局上具备优势。
常见问题
为什么一体化压铸必须用免热处理铝合金?
传统压铸铝合金依赖固溶和时效热处理提升综合性能,但加热冷却中的热胀冷缩会导致尺寸变形和表面缺陷。小件可通过整形工装消除误差,大型一体化铸件变形风险被放大,矫正又会降低良品率、抬升成本,因此免热处理材料成为关键。
EZCast™在免热铝合金发展中的意义是什么?
EZCast™是美国铝业于2015年4月发布的专用铝合金,属于较早推出并已规模化量产的免热铝合金产品,代表了国外企业在这一材料方向上的先行布局,也是后续国内外材料研发的重要参照节点。
国内免热铝合金的专利节点有哪些?
立中集团2014年启动研发、2020年获得发明专利证书,并于2020年12月实现小批量生产;广东鸿图2015年开始研发、2016年获得专利授权。两者分别代表了国内材料企业与压铸企业在免热铝合金自主开发上的早期专利布局。