铝合金轻金属材料在汽车上的开发应用前景
肖永清
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内容提要： 本文阐述了铝合金、铝基复合材料等轻金属材料的性能、特点， 以及它们在现代汽车及其零件上的应用实例。
关键词： 铝合金 性能、特点 应用实例
随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加，有色轻金属的应用范围在不断扩大，可以说，从90年代开始，汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料。其中约86%是金属材料，而在金属材料中，90年代日本的消费量铝铸材料中的83%都是用于汽车制造上， 这对日本经济界的发展产生了很大的影响。
现代汽车越来越多地使用轻合金材料。如铝质发动机体、铝质缸盖、铝质进气歧管、铝皮车身、铝质制动鼓，甚至还有铝车架等。总的发展趋势是将铸铁件用铝来代替。美国1977年每辆汽车的平均用铝量约在45kg以下。1978年每辆客车用铝量约51kg。到1980年，每辆汽车的平均用铝量达67.5kg。据国外经验每公斤铝约能代替2.25～2.5kg铸铁。所以大量采用铝制件是减轻汽车质量的一个方面。除铝制件外，汽车用镁合金制件也越来越引起人们注意。镁在汽车上的应用已有40多年的历史，它比铝更轻。近年来，已用镁合金制造曲轴箱壳、变速器壳、车轮、各种阀体、盖板、衬套等多种零件。据介绍美国到1985年，所有汽车整备质量平均减少25%。
1.铝合金性能
铝是元素周期表中第三周期ⅢA族元素，原子序数13，原子量26.998154，金属铝为银白色。不管是固体铝或熔融铝，其密度都随着纯度的提高而降低；同等纯度的熔融金属铝的密度随温度的增高而降低。铝的熔点随其纯度而变化，越纯熔点越高。铝的导热系数大约为熟铁的2.5倍，为钢的1.5倍。铝的比热也是金属中较大的，为铁的2倍，为钢和锌的2.5倍。
铝的导电性能仅次于金、铂、铬、铜和汞，铝的纯度越高其导电性能越好。铝的导电率为铜导电率的62%～65%(和纯度有关)，而钢的密度是铝的3.3倍。铝的机械性能与纯度关系密切，纯铝软、强度低，但与某些金属组成铝合金后，不仅在某种程度上仍保持着铝固有的特点，同时又显著地提高了它的硬度和强度，使之几乎可与软钢甚至结构钢相媲美。
铝的化学性质极其活泼，其氧化物、卤化物、硫化物及碳化物等的生成能非常大。铝的最特殊的性能是有同氧强烈结合的倾向，特别是同空气中的氧。铝在空气中被其表面生成一层厚度约为2×lO-4mm的致密的氧化铝膜所覆盖，这一层薄膜防止了铝的继续氧化，从而决定了铝在常温和通常的大气中具有良好的抗腐蚀性能。铝在空气中被加热到接近于其熔点(660℃)时，则氧化继续进行，而在该温度下，铝的氧化与氧化时间的平方根成正比。
铝氧化的强度取决于温度、粉碎程度及存在于其中的其他金属杂质。当温度高于铝的熔点时，其氧化速度最大，而粉碎很细的铝粉，当在空气中加热时即剧烈燃烧。铝中有镁、钙、钠、硅及铜存在时，其氧化强度增加，在有杂质存在的地方，氧化膜同铝的连结力大大降低。
Al-Cu合金有高的抗拉强度，但其铸造性能不如含Si量高的合金；Al-Si二元合金具有好的焊接性、高的耐腐蚀性和低的密度；Al-Zn合金的切削性能好，且在不进行固溶处理时在室温下经过较短时间的时效，可在一定程度上提高其强度；Al-Mg合金具有优良的抗腐蚀性、好的切削加工性、并能通过阳极氧化得到漂亮的外观，但对其浇冒系统的设计需要仔细考虑。
Al-Zn-mg系铸造合金作为高强度铸造铝合金得到发展。Zn、Mg含量提高可提高合金强度，但塑性和耐蚀性降低，故需在合金中加入Mn、Re、Cr、Ti、B、Zr等来细化晶粒，进一步提高强度、塑性和耐蚀性。在高强度铝合金中，Fe、Si被视为有害元素而严加控制，因而需使用高纯度原铝，这会提高生产成本，也增加生产的难度。Al-Zn-Mg系合金中，虽也把Fe、Si作为杂质，但在一定条件下，Fe、Si有利于强度和铸造性能的改善，故对其限制要宽松得多。
工业铝易溶于盐酸，随纯度提高，铝在盐酸中的溶解度急剧下降。硫酸对铝的作用很慢，冷的浓硝酸和稀硝酸都不能溶解铝，但将酸加热则能溶解。铝对乙酸等有机酸是稳定的。氢、氮、一氧化碳等气体能溶解在铝液中，其中部分气体溶解后与铝形成化合物。气体在铝液中的溶解度随温度升高而增加。纯铝有很多可贵的性质，特别是铝基合金，具有更多的优越特性，因此铝及其合金的用途很广。作为替代钢材的轻量化材料主要是铝、镁、钛等轻金属。其中，铝在汽车上使用已相当广泛，镁和钛也开始采用。
2.铝合金特点
铝的密度比铁低，最适于不产生高应力的毂状结构件的轻量化代用材料。如罩类、箱类、歧管等。铝经合金化可使抗拉强度提高到45钢水平， 当用于高应力零件时， 必须加大零件厚度来弥补强度的不足， 以铝代钢可望减轻重量50%。铝的特点主要有：
(1)铝的密度低，是钢的1/3。活塞使用铝是轻量化效果最好的例子。
(2)高的耐蚀性。铝的表面自然形成氧化膜，故耐蚀性优良，不易生锈；易保持漂亮的表面。铝车轮普遍采用的原因就在于此。
(3)柔性地强度设计。铝的合金化会使常温下的强度不低于铸铁，可用铝铸造或压铸成型的活塞、汽缸盖、汽缸体等零件。
(4)高的导热性能。与铸铁比，导热性能约高三倍，因而最适于必须要散热的热交换器零件上。这也是铝活塞所要求的特征。
(5)高的导电性能。电导率约为铜的60%。密度是铜的1/3，因此，用铜重量一半的铝就可传送与铜等量的电荷。但作为电线它比铜的可挠性差。
(6)表面美观。经阳极氧化处理可在表面生成无色透明的氧化膜。另外，利用染色、电解等可获得各种各样的色调。
(7)铸造性。由于铝的溶化温度低，流动性好，故易制造复杂形状的零件。
(8)切削性。切削性是铸铁的4～5倍，工具磨损程度仅为铸铁的1/2。
(9)耐磨性。根据表面处理及使用条件，可直接作为轴承面使用。也可用于汽缸体。
3.铝在现代汽车上的应用
铝的导热性好，是制作制冷设备、散热器、热交换器的好材料。铝是非磁性体，不受磁力影响，因此船舶上的罗盘常装在铝或铝合金外壳中。建筑方面近来广为利用铝和铝合金制作梁材、柱材、衔架、框架、门窗、屋面、墙面等，以代替木材和其他材料。'
铝粉的用途也很广，目前一般是用磨细或液态铝雾化法制取铝粉，所制铝粉有粗细之分。粗铝粉可用于钢的脱氧，目的是提高钢的质量。铝粉也是铝热法还原生产某些金属的主要原料，如用它还原铬、锰、钨、钡、钙等难还原的金属，或用它焊接金属部件，铝熔剂在燃烧点上可达2000℃的高温。细铝粉主要用于颜料、焰火、泡沫剂等。
铝与铝合金在日常生活和装饰方面的用途也很广，如用于制作炊具、食品贮藏和包装、乐器、照相机部件以及其他工艺美术品等。铝具有吸声性能，广播室和现代大建筑物目前多采用它做室内天花板。铝在碰击情况下不产生火花，可应用于防止火花产生的场合。铝在低温环境中，仍然保持良好的强度和机械性能，有时甚至有所提高，因此它是低温防寒的好材料。
电器和无线电工业根据铝的导电性好这一特性，广泛地用铝制造电线、电缆、电容器、整流器、电器配件和无线电器材等。此外，铝线比较容易冷却，能相对地支持更大的电流，更具有经济性。化工工业根据铝的耐蚀性良好，常用铝合金制作各种耐蚀性的设备和储运使用的容器。采用较纯的铝以包铝的方式包覆在其他金属表面上，以保护金属不受腐蚀，这在工业上也有所应用。
铝是轻量化首选材料，在高张力钢板、铝、塑料与一种称为FRP的轻量化材料中，铝起了特别重要的作用。用于汽车上的铝合金大体上可分为铸造铝合金、变形铝合金和铝基复合材料。铸造铝合金在汽车上主要用于发动机、传动机构、转向系统、制动器、行走系及各种附件。在汽车工业发达国家，汽车用铝铸件占到各类铝铸件产量的大半。例如日本，铝铸件的76%，压铸件的77%为汽车铸件。铝可以用所有的常用铸造工艺来铸造，例如压铸、砂模铸造、硬模铸造和消失模铸造。虽然有许多种金属元素可以成为铝的合金化元素，但只有Cu、Li、Mg、Mn、Si和Zn才在大量生产中具有重要意义，其他的只是作为补充合金元素添加以改善其性能和冶金特性。
机械制造业广泛用铝和铝合金制造车轮、滑轮、离心机、通风机、起重机及泵的零部件，活塞和发动机汽缸等。这是因为铝及其合金不但密度轻，而且能达到要求的强度，从而能降低在运转中的能量消耗或者在使用相同能量的条件下大大地提高运转速度，同时也有可能延长机件的使用寿命。整个机器和机械的质量和尺寸减小后，能使其适于生产、运输、安装和操作。铝和铝合金已成为制造飞机、汽车、船舶、拖拉机、机动车辆等不可缺少的材料。在日本，铝铸件、压铸件占汽车全部铝用量的90%以上，而在美国， 轧制铝的用量比例很大， 约占40%以上， 此外还有锻造铝及其合金。铝用量的增加主要是汽缸体、散热器、车轮、保险杠、车身外板等零件铝化倾向增强所致。
由于铝的比重只有铁的1/3，由铁向铝转换也比较容易，所以把活塞、进气支管、气缸盖、盘轮等都采用了重量轻的铝合金。在美国和欧洲，保险杠、油箱也将钢板改用为铝合金。保险杠用的新铝合金也多次被开发。但在日本，主要使用的是钢板和塑料，这是因为欧美等国和日本的铝价格差异较大。因此，未来汽车的材料构成比例中，欧美地区的铝将成为主要比率。如在德国的试验车中，铝合金使用率已达到全体材料的30%。另外，由于不稳定的铝价格和强力塑料的推出，每辆汽车中铝使用量的增加势头比以前有所减弱，从精炼铝在价格来看，铝仍是轻量化首选材料。常见现代轿车上典型铝件的装备位置见图。
4.铝在汽车零件上的应用实例
(1)铝汽缸体、汽缸盖 在现代车用水冷发动机或空冷发动机上可见，铝汽缸体有全铝型和缸孔中嵌入铸铁缸套型。为降低成本和更进一步轻量化，提倡采用全铝型。对此开发耐活塞环滑动，耐磨性优良的铝合金是十分必要的。美国 GM 公司采用全铝缸套，法国车的铝汽缸盖已达 100%，铝汽缸体已达45%。美国福特公司NGT货车发动机汽缸盖、Zeta4缸机、ModularV6/V8机、克莱斯勒公司新V6发动机缸体和缸盖都使用铝合金材料。克莱斯勒公司Jeep(吉普)5缸机、3.8LV6和道奇货车发动机改用铝合金缸盖。日本的日产汽车公司(Nissan)在Maxima(麦克西马)车上使用了新型的VQ系列V6发动机，其特点是在制造这种发动机的铸铝缸体时，使用了高压模铸工艺(HPDC)。这种工艺可改善浇注，增加强度，尤其适于薄壁汽缸，该缸体比原来的缸体轻50%以上。此外，在动力系统中使用铝材的零部件还在扩大。在日本和欧洲的发动机中使用铸铝油底壳，可改善刚性结构、降低NVH。日产公司VQ和丰田公司的Lexus(凌志)IMZ-FEV6发动机均使用了铸铝油底壳。通用公司也在5.7LCorvetteV8发动机上使用这种油底壳。此外，日产公司VQ汽缸还采用了铝气门挺杆。由于铝的再生效果显著，本田公司在美国的制造厂还将回收铝用于发动机零件的制造上。
(2)铝散热器 汽车的冷气设备(冷凝器、蒸发器)、机油冷却器、散热器、暖风设备等热交换器中的冷凝器、蒸发器、空冷式机油冷却器几乎100%的用铝制造。铝散热器的难点是耐久性和散热能力。耐久性主要是因腐蚀而漏水的问题。其原因是冷却液引起的内部腐蚀和盐类引起的外部腐蚀。向冷却水中添加防锈剂可防止内部腐蚀；对于盐类引起的外部腐蚀可采用表面处理和耐蚀合金来防止。
(3)铝合金车轮 车轮是重要的保安件，对其安全性要求很高，轿车采用各种式样的铝合金车轮已相当普遍。车轮轮辋用铝合金，要求较高的强度(疲劳强度、闪光焊焊接性、滚轧成形性等)；铸造用铝合金则要求有良好的铸造性和足够的强度。铝车轮的特点：重量轻；由于散热性好，防止了轮胎的过热；尺寸精度高，减少了纵向和横向的振动。
车轮是刚性部件，在中心支撑轮胎，应具有较高的强度与刚度。车轮与汽车的多种性能密切相关，整车的安全性和可靠性很大程度上取决于所用车轮及所装轮胎的性能和使用寿命。因此要求车轮具有：足够的负载能力和速度能力；良好的附着性和缓冲特性， 耐磨耐老化和良好的气密性， 良好的均匀性和质量平衡；较小的滚动阻力和行驶噪声；精美的外观和装饰性， 质量小，价格低， 拆装方便，互换性好。铝合金车轮与钢制车轮相比，能更好地满足以上要求。
车轮与轮胎配合使用，因而其具有高度标准化、系列化、通用化的特点。就车轮的分类而言，接结构可分为1件式、2件式和多件式； 按材质可分为轻合金车轮、钢制车轮和非金属车轮；接制造方式可分为铸造车轮、滚型车轮和型钢车轮；接轮辐状态可分为深槽轮辋车轮、半深槽轮辋车轮及15°深槽轮辋车轮等；接轮辐结构形式可分为辐板式、辐条式等。从1964年美国开始使用铝合金车轮以来，铝合金车轮以其质量轻，平衡度好，造型美观(形式变化多样)及较好的强度，节约燃料等优点，正逐步取代钢制车轮。我国从20世纪80年代开始生产推广使用并出口铝车轮。
(4)铝保险杠 保险杠作为吸收冲撞能量的缓冲体已普遍安装在轿车上。但由此却增加了车的重量。为此，铝保险杠、塑料保险杠同时出现以达轻量化的目的。目前，塑料保险杠是主流，铝只作为增强材而使用。
(5)铝车身外板 轧制铝用于车身外板使汽车的铝化进入新的阶段。美国已在车身外板的许多零件上采用铝制造。但车身外板与其它部位的条件有很大差异，除要求力学强度和功能外，表观质量及手感也是要求很高的。从这一角度出发，涂装和表面质量问题就显得很突出。因此日本用的很少，除成本原因外，还有几方面的顾虑：伸长率不如钢好。弹性系数只有钢板的1/3，回弹大，因此，冲压成形性比钢板低；焊接性不如钢好。与钢板比，电导率高、熔点低、极易生成氧化膜，特别是与钢的焊接更难；由于铝的涂装性与钢板不同，铝板与钢板之间易出现涂装不匀现象；此外由于柔软，易生成细小的伤痕，不但有拉伸滑移线、折皱、裂纹等加工缺陷，使用时的凹陷 (由撞击引起的凹痕)也不可避免。
(6)底盘零件 就减轻汽车质量而言，没有比底盘系统更具潜力、更容易做到的了。在悬挂系统中，目前取代钢铁材料的首选材料是铝。通用公司在卡迪拉克和克尔维特)车的悬挂系统使用了铝合金部件， 还加大了悬挂系统转向节的制造中以铝替代铸铁的规模。福特公司使用了铝合金的制动盘。该制动盘质量仅为2.27kg，为原铸铁盘的1/3，尽管费用较高，寿命却是铸铁盘的3倍。克莱斯勒公司的NeodLite车底盘由于使用了大量的铝合金部件，质量减轻了许多，如转向机万向节质量降低3kg，下控制臂降低2.6kg，转向机壳降低1.36kg，转向轴降低1.9kg，后制动鼓降低3.6kg，前制动踏板架降低0.8kg。
(7)铝制试验车 意大利阿里法罗米欧公司试制的以节能为主的ESVAR车和以安全性为主的SVAR车，重量减轻率前者为9%，后者只达3%。英国的BL特克诺尔基公司研制了承重部位用铝合金、非承重部位、外板用GFRP制造的ECV3， 车身重量比全钢身车减轻45%。
瑞典沃尔沃公司开发了全铝试验车沃尔沃LCP2O00，它是以降低总能量消耗为目标，从原材料、毛坯的制造、加工、装配需要的能量、行驶中消耗的燃料及废车材料再生时消耗的能量的综合计算结果看，其总能量消耗比原有车节省约40%。承重部位的主车架和地板用铝制造。为了补偿刚性的不足，将地板中部制成三角形增强，为此，前、后座背对背安放，后座的乘员面向后方。燃料箱和蓄电池放入三角框中，是理想的防火构造。净构架 (车箱框架)也用铝制成。此外，制动鼓和制动圆盘也用铝制造。该车铝的使用量已达总重的25%。该车门板、与左右挡泥板一体化的发动机罩由FRP制造；侧窗及后窗由聚碳酸酯制造；玻璃窗框用CFRP制造。
5.镁合金在汽车零件上的应用
(1)镁合金性能特点
镁在实用金属中是最轻的，密度为1.74，是铝的2/3、铁的1/4。镁是银白色金属，有很好的导热性和导电性。镁比较轻，密度约为铝的2/3、铁的l/5，属于轻金属。镁在常温下能与空气中氧反应，生成致密的氧化镁薄膜。这层氧化膜阻止氧化继续进行。因此，镁在空气中是稳定的。镁粉和镁屑能在空气中燃烧，发出耀眼白光，因而是制作花的原料。
镁易与酸反应，生成盐和H2，与氢氟酸、磷酸和铬酸反而速度很缓慢，与盐酸、硝酸和硫酸反应很强烈。镁的氧化物，熔点高达2802℃，可作耐火材料。作耐火材料的氧化镁称为镁砂。轻质氧化镁常用作橡胶的填充料。镁的碳酸盐、磷酸盐和氟化物难溶于水，易溶于盐酸等强酸中；硫酸盐、硝酸盐、氯化物、氯酸盐、高氯酸盐和乙酸盐易溶于水和酸。其中最重要的盐是氯化镁和碳酸镁。氮化镁是电解法炼铁的原料。自然界中没有单独的氯化镁矿，氯化镁存在于盐湖和海水中，或者与氯化钾结合在一起形成复盐钾光卤石，存在于地下矿床中。碳酸镁形成的矿石是菱镁矿。菱镁矿在高温下统燃烧，就得到了氧化镁。菱镁矿在高温下加碳氯化，可获得氯化镁。白云石是碳酸镁与碳酸钙的复盐。白云石是热还原法炼镁的原料。镁可从石棉、白云石、滑石中提取，特别是海水的盐分中含3.7%的镁；是取之不尽的资源。
镁有良好的机械性质，能够铸造、轧制和机械加工，能够铸造出薄壁零部件、且铸件表面平整光滑，适于高速切削，易于精整加工，焊接性能良好，机械加工性比铝好，延展性好，但耐蚀性比铝差、成本高。镁能够与Al、Cu、Zn、Mn、Zr、Th等金属构成合金，形成镁基合金，镁基合金比铝基合金轻，是最轻的结构材料。镁基合金机械性质比纯镁优良， 它可以制造多种机械零部件。镁一旦受热易燃烧且产生强光，因此很难用于汽缸部件。
(2)镁在汽车零件上的应用
镁是铝合金的重要组分，能提高铝的热强度、增强可焊性、抗腐蚀性和改善机械性能。铝合金型材、板材和铸件用途很广。汽车制造、航空航天、电力、建筑业门窗和食品包装等各行业都应用铝合金。很多铝合金含有镁，含镁量一般为0.5%～5%，个别的高达10%。镁主要应用于铝合金、镁合金压铸件、钢铁脱硫和球墨铸铁。因此，50%的镁用于铝合金，铝合金是镁的最大用户。
镁合金的强度比铝合金高、而与高强使合金结构钢相近， 故冲压铝、镁合金作汽车材料，是使汽车减轻质量和节能的一条有效途径。用铝合金板可制造发动机罩、行李箱盖、保险杠、车身内外板件、散热器，用镁合金制造操纵杆托架、离合器壳和变速器壳等。
美国及欧洲车采用镁的零件有离合器壳、制动器/离合器踏板支架、内饰罩板、分电器膜片箱、转向柱锁壳、摇臂罩、空滤器壳、格栅、变速手柄、变速器壳、发电机托架、贮油槽、贮油槽底板、车轮、节气联杆、手制动联杆等。英国的杰戈娃(Jaguar)4.0L6缸机使用了新型镁合金凸轮轴盖，与铝相比，可降低质量和噪声。
镁比铝更轻，且资源丰富。对于易氧化的镁，由于已开发出效率高的锻造工艺，使镁的制造成本下降，但其精炼能源为电力，所以其成本比铝高。镁能否在汽车零部件上大量使用，镁和铝的价格差成为关键。镁的比重只有铝的0.64；因此价格差如能控制在1.7倍以下，才有可能使用镁。据此，从目前轻量化材料的现状出发，还不如把铝改换成塑料。但也存在制造设备的供给能力和再循环问题。而在环境问题上，也将会带来新的问题。
6.钛合金在汽车上的应用
钛的耐蚀性比不锈钢好，密度是铁的1/2，韧性也与钢铁相当。在航空业普遍采用。是与铝、复合材料相并列的"材料三大支柱"之一。其缺点是成本高、加工性能差，切削、焊接、表面处理都较难。钛合金化后可提高高温强度、加工性、焊接和耐蚀性。汽车上已有使用钛合金的实例。
钛合金连杆 Ti-6A1-4V已用于摩托车和四轮电动车的连杆上，比钢制连杆轻15%～20%。意大利的新型法拉利(Ferrari)3.5LV8与Acura的NSX发动机首次使用了钛合金连杆。
钛合金发动机气门 用Ti-6A1-4V等制成的气门比钢制气门轻30%～40%，可提高极限转速20%。排气门因采用了Ti-24Si合金提高了高温强度，但排气温度在750℃以上时，强度、抗氧化性不稳定。
钛合金弹簧类 Ti-l3V-llC-3Al等合金的开发，可望用于发动机气门弹簧、悬架弹簧上。钛合金利用的最大难点是成本高。其次，提高加工性、耐久性及表面处理技术的开发，再生技术的建立也是很必要的。
钛合金适于制造悬架弹簧和气门弹簧、气门。用钛合金制造板簧与用抗拉强度达2100MPa的高强度钢相比，可降低自重20%。用钛合金制造弹簧时必须注意的一个问题是当合金强度达到某一水平之后，疲劳强度对抗拉强度有逆依存关系。用钛合金还可以制造车轮、气门座圈、排气系统零件，还有些公司尝试用纯钛板作车身外板。Ti和钛合金应用的最大阻力来自于其高价格，所以合金的研制和生产工艺的开发重点都在于降低成本。日本丰田开发了低成本钛基复合材料。该复合材料以Ti-6A1-4V合金为基体，以TiB为增强体，用粉末冶金法生产。该复合材料成本低、性能优良，已在发动机连杆上得到实用。我国的钛矿储量居世界第一位，钛的应用有广阔前景。
7.铝基复合材料
金属基复合材料(MMC)是本世纪60年代诞生的一种材料，它是在连续的金属基体上分布着其他种金属或陶瓷等增强体的一种物质。这种材料综合了基体金属和增强体的性能，因而具有单一材料难以达到的优良性能。铝基复合材料质量轻，比强度和比模量高、抗热疲劳性能好、耐磨性好，是金属基复合材料中应用最为广泛的一种。用于铝基复合材料的增强体有连续纤维、短纤维、晶须和颗粒等多种。
针对不同的增强材料和不同的应用场合，开发了多种制备铝基复合材料的方法。日本本田汽车公司开发成功由不锈钢丝增强的铝基复合材料连杆，这种材料的比强度和模量是基体铝合金的两倍，而这种连杆比钢制连杆减轻质量30%，对1.2L的汽油机来说，改善了燃油经济性5%。同时还成功地把铝基复合材料应用到了发动机活塞环槽。先把增强体硅酸铝纤维和氧化铝纤维做成环状物置于铸模内，然后浇注铝合金并用挤压铸造的方法制造出铝基复合材料活塞。其性能和寿命超过了传统的铸铁环槽镶块。后对增强材料作了改进，使成本降低、性能进一步改善。复合材料活塞已大批量生产和使用。
铝合金具有比强度高、耐腐蚀性能优良、适合多种成形方法、较易再生利用等优点，是汽车工业应用较多的金属材料。特别是能源、环境、安全等方面的原因使对汽车轻量化的要求越来越迫切。使用轻量化材料是实现汽车轻量化的重要途径，而铝是应用得比较成熟的轻量化材料，近20年来，铝在汽车上的用量和在汽车材料构成比中所占份额都有明显的增加。由铝合金制造的零件己经遍及汽车的发动机、底盘、车身等各个部分，甚至在国外都已有全铝汽车面世。汽车所用的材料，由于节省能源、节省资源、轻量化的需要而有所变化，新材料相继被推出、应用。在比较成熟的金属材料中，铝合金轻金属材料也出现了新的发展趋势，在汽车上有着十分广阔的开发应用前景。
主要参考文献
1.徐维新等主编 现代汽车新技术 上海科学技术出版社 1999.
2.中国汽车技术研究中心编 世界最新汽车新技术 济南 山东科学技术出版社 1999.
3.付崇悦 有色冶金原理 北京：冶金工业出版社 1993
4.吕莉雯等主编 轿车零部件新材料及其应用 1996.
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