2021年10月15日-16日，由中国汽车工业协会、重庆两江新区管理委员会联合主办的“2021中国汽车供应链大会”在重庆举办，长安汽车、地平线作为官方合作伙伴全力支持本次大会。本届供应链大会主题为“补短铸长、融合创新——构建中国汽车供应链新生态”，共同探讨产业政策，交流分享技术，研判产业趋势，展示创新成果，旨在促进产业国内国际互动，凝聚产业链条上下齐心，共谋产业协同发展之路。其中，在10月16日上午举办的主题论坛“汽车材料新动态”上，上海交通大学研究员、轻合金精密成型国家工程研究中心副主任蒋海燕发表精彩演讲。
我是来自上海交通大学的蒋海燕，我代表丁院士团队做“汽车用轻合金材料的发展现状与趋势”的报告。
首先我代表丁院士对新材料分会的成立表示热烈的祝贺。接下来汇报轻合金材料，包括铝合金和镁合金。
一、研究背景
下面看一下背景情况，我国汽车年销售量逐年递增，最新的数据。2017年我国汽车产销分别完成2901.5万辆和2887.9万辆，连续9年居世界第一。
汽车工业的快速发展，使得能源与环境矛盾日益突出，轻量化战略成为汽车行业研究热点。轻量化是研究和解决环保问题的必然选择。
世界主流汽车厂的轻量化战略，为铝合金，镁合金轻合金材料提供了契机。轻量化在这方面主要的思想：以铝代钢、以镁代钢，或者以铸代锻。以前比如压铸机的吨位不够，很多尺寸大的零件是制造不出来的，随着技术的进步，从以前比较小的铝合金零件，只能承受外观件或者内饰件的零件，都向承构件转变了。
汽车中有各大系统，目前在车身系统中的轻量化，用铝合金、镁合金的量还是最少的，所以车身采用铝合金和镁合金的量还是巨大的。车身工艺还是用锻造或者冲压工艺为主。
车身有一个典型的零件叫做减震塔，现在用的是一体压铸，目前在市面上比较成熟的像减震塔类似的零件，都是采用比较成熟的牌号，比如说-36合金，最先进的工艺采用真空压铸然后是后续热处理。这是目前现有的水平。
现有的工艺还存在一些缺陷，不完美的地方。比如说采用真空压铸需要真空抽气，它和压铸之间的协调、匹配还是不完美，这就造成成本的增加。另外后续的热处理也会造成变形，特别是对大尺寸的零件来说，变形量还是比较严重的，这是目前工艺和材料不足的地方。解决途径：尽量让材料简单化、工艺简单化，越简单越好。解决思路：是否能够开发不用热处理的合金。
二、铝合金
下面介绍一下上海交通大学在铝合金方面做的一些成果。
1、高强韧自强化压铸铝合金（JDA1）。不用热处理，通过自然条件就可以强化。解决了普通的材料，在制造过程中还要抽真空，之后要热处理的问题，所以把这两项都解决了。这种材料不需要热处理，常规压铸之后自然时效。简单介绍一下它的机理，自然时效条件下3-4天达到稳定。JDA1铝合金有一个典型的运用，在凯迪拉克上的运用，为美国通用定制开发的一款材料。这款材料现在也在美国通用的采购目录里面。JDA1号铝合金我们也进行了测试。1号铝合金在正常载荷下，我们乘以1.2的系数没有开裂，我们再乘以1.2，一共乘了4次还是没有开裂，它的疲劳性能比现有材料的性能翻了一倍。另外某公司在电池箱侧板上也进行了运用，体现大尺寸，不需要热处理就解决了变形的问题，这是一个例子。
2、高韧性非热处理压铸铝合金（JDA2a）。我们除了研发了1号铝合金，还开发了2号铝合金，使用的对象不同，所以元素体系也不同。1号铝合金是铝硅性系，2号铝合金是铝镁性系，是针对不同的产品来开发的。2号铝合金它的一些特点，特殊的处理使得晶粒更加细小。典型应用：1、某车企汽车铝合金减震塔。这种减震塔减重效果在30%以上。2、驾驶上的门锁也是用2号铝合金来做的，2号铝合金B和2号铝合金A有稍微的改型。3、副车架的应用。这个项目在9月份已经通过了科技部的验收。这里列出了1号铝合金和2号铝合金与常规材料的对比。我们不只是开发了1、2号铝合金，其实是开发了二三十种铝合金，只不过1、2号铝合金成熟度比较高，应用比较广，能够到市场上去发挥作用，我们还有3、4号铝合金，目前成熟度也在六、七级，小批量的试制，后面这些现在还没有成型，还没有完全成熟，所以还没有完全排上号，比如说对高危性能要求比较高的铝合金，高腐蚀性的场景我们也有相应的排号。这是脚踏总成，这是制造过程中的一些模拟。
三、镁合金
镁合金比铝合金还要轻，密度是1.8，在汽车上运用主要是减重，是属于比较轻的金属材料。镁合金还有一个特点它的吸振性比较好，电磁屏蔽、容易回收，它的阻力性比较好，资源比较丰富。我国镁矿的资源占全球的大部分，国内多，国外少，像稀土资源一样。镁合金有很多的应用场合，这些地方都可以用镁合金制造零件，但是为什么目前没有这么多应用呢，是因为镁合金制造的附加成本比较高，最终的产品成本也是比较高，所以价格限制了使用，但是我们作为技术人员来说，我们会开发新的工艺，开发新的材料，努力降低它的成本，让它达到铝合金这样的水平。实际上铝合金和镁合金锭在原材料方面都是差不多的。
这个是汽车上用到镁合金的一些典型的零件，仪表盘，这些都是用压铸生产的，因为汽车生产量比较大，只能用压铸工艺才能满足大批量生产的需求。这是汽车上的座椅，实际上镁合金的飞机和火车上的座椅已经比较多了，汽车上还比较少，特别是德国大部分是用镁合金做的。这是早期做的变速箱壳体，这是上汽大众，在2008年上海工博会上展出了，这是镁合金焊的新能源车。
镁合金因为轻，资源多，减重效果比较好，所以它未来肯定是有巨大潜力的金属材料。现在由于价格等其他元素的问题，还没有广泛的运用，所以我们也希望有实力的企业在这方面加大投入，推动镁合金的发展。镁合金除了在汽车上，实际上目前来说在军工方面运用得比较多，我们交通大学在军工上做了很多镁合金的产品，实际上铝合金的产品和镁合金的产品开发是一样的，我们现在有几款镁合金，只不过没有成熟的用在汽车领域，而是用在其他领域。
结束语：第一，汽车轻量化为轻质材料的研发与应用提供了强劲动力。有需求我们才有研究的目标，才有研究的动力。
第二，国内外对高强韧，和轻合金的开发取得了很多的成果，后面的路还很长。
第三，材料研发与应用是一个“顺性而为，持之以恒”的工作，不是一蹴而就的，所以大家对轻量化的合金要有一些耐心，更要有信心。
第四，新型铝、镁合金与工艺相结合，并展示了极大的应用前景。所以一般材料和工艺要相匹配，材料开发是一方面，工艺的改进提高也是另外一方面，比如说现在随着压铸机吨位的不断增加，做大型的压铸件成为了可能，以前是不敢想的，将来有一天一台压铸机可以压铸一个车的整型，这也是有可能的。
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