現在、自動車にアルミニウム合金を最も多く使用している国は、アメリカ、日本、ドイツである。例えば、ドイツのフォルクスワーゲンのアウディA8とA2、日本のNXSはボディに80％のアルミ合金を使用している。上海サンタナ、一汽アウディ、ジェッタ（いずれも輸入生産ライン）のアルミ合金を除けば、我が国の自動車は80～100kg程度と赤旗が多い。いくつかのデータによると、伝統的な鉄骨構造をアルミ合金構造に置き換えることで、自動車の品質を30％～40％低下させることができ、エンジンの製造コストを30％、ホイールの製造コストを50％低下させることができる。アルミニウム合金の使用は、自動車の軽量化、環境保護、省エネ、スピードアップ、輸送効率化にとって重要な方法の一つである。そのため、アルミニウム合金自動車の研究開発は、現在非常に必要とされている。アルミニウム合金の主な利点は、軽量で放熱性に優れていることです。エンジン技術の発展に伴い、バルブ構造がエンジン設計の主流となっている。
2バルブエンジンと比較すると、シリンダーあたり4バルブのシリンダーヘッドは、シリンダーあたり2バルブのシリンダーヘッドよりも多くの熱を発生します。オールアルミ合金のシリンダーヘッドを使用することが最良の解決策です。現在、自動車のエンジン部品は、ピストン、ラジエーター、オイルパン、シリンダーブロックだけでなく、シリンダーヘッドやクランクシャフトもアルミ合金で作られている。
ボックスにもこの素材が使われている。現在の状況では、エンジンに鋳鉄の代わりにアルミ合金を使うのが主流になっている。フランス車のアルミシリンダーライナーは100％に達し、アルミシリンダーブロックは45％に達している。今後数年間で、高強度・高品質のアルミニウム合金材料の開発に成功し、製造工程が継続的に改善されることで、アルミニウム合金材料はこの種の部品の製造にますます使用されるようになるでしょう。自動車用アルミニウム合金は鋳造アルミニウム合金と異形アルミニウム合金に分けられます。鋳造アルミ合金は自動車に最も多く使用され、80％以上を占め、重力鋳造、低圧鋳造、その他の特殊鋳造部品に分けられます。異形アルミ合金には板、箔、押出材、鍛造品などがあります。世界各国の工業用アルミニウム合金材料の品種と組成には一定の違いがありますが、概ね同じです。その品種構成は、鋳造品が約80％、鍛造品が1～3％、残りは加工品です。米国の自動車産業では鍛造アルミ合金の占める割合が大きく、36％に達する。
鋳造アルミニウム合金の用途
鋳造アルミニウム合金は優れた鋳造特性を持っています。使用目的、部品の形状、寸法精度、数量、品質基準、機械的性能、経済的利益などの要求に応じて、適切な合金と適切な鋳造方法を選択することができます。鋳造アルミニウム合金は、主にエンジンのシリンダーブロック、クラッチハウジング、リアアクスルハウジング、ステアリングギアハウジング、トランスミッション、バルブトレイン、オイルポンプ、ウォーターポンプ、ロッカーカバー、ホイール、エンジンフレーム、ブレーキキャリパー、シリンダー、ブレーキディスクなどの非エンジン部品の鋳造に使用されます。
エンジン用アルミニウム合金
自動車エンジンに使用されるアルミ合金は最も軽量で、一般的に30％以上の軽量化が可能です。また、エンジンのシリンダーブロックやシリンダーヘッドには、熱伝導性が良く、耐食性に優れた材料が要求されますが、アルミニウム合金はこれらの面で優れた特性を持っています。そのため、各自動車メーカーはエンジン用アルミニウムの研究開発を進めてきた。現在、多くの外資系自動車メーカーがオールアルミエンジンシリンダーブロックとシリンダーヘッドを採用している。例えば、アメリカのゼネラルモーターズはオールアルミシリンダーライナーを採用し、フランスの自動車会社のアルミシリンダーライナーは100％に達し、アルミシリンダーブロックは45％に達し、日本の日産VQとトヨタのレクサスIMZ-FEV6はアルミ鋳造エンジンオイルを採用している。ボトムシェル；Chryslerの新型V6エンジンのシリンダーブロックとシリンダーヘッドはアルミ合金材料で作られている。
独フォルクスワーゲンの先進的な6.0L W12エンジンは、基本的にアルミ・マグネシウム合金製。アウディA8L 6.0クワトロセダンはW12エンジンを採用することで、車両重量を他のモデルより軽い1980kgに抑えた。W12エンジンは450馬力と560Nmの強力なパワーを持ち、その単位馬力はわずか4.7kgの重量を加速させる必要があり、これは高性能スポーツカーに匹敵する。
ポラリスシリーズエンジンは、LSエンジンシリーズを除くGMの最高級エンジン。米国初のオーバーヘッドカムシャフト付き V8 アルミ合金エンジン。シリンダーライナーはオールアルミ合金ダイキャスト製。現在キャデラックに広く採用されている4.6Lエンジンの最高出力は320ps、最大トルクは427Nm。高性能Vシリーズに搭載されるスーパーチャージャー付きモデルは、476ps/606Nmにも達する。
ホイールハブ用アルミ合金
アルミホイールは軽量で放熱性に優れ、外観も良いため、徐々にスチールホイールに取って代わりつつある。過去10年間で、世界のアルミ合金自動車ホイールの年間成長率は7.6%である。分析によると、2010年までに、自動車ホイールのアルミ化率は72%から78%に達する。A365は鋳造アルミ合金で、鋳造性がよく、総合的な機械的特性が高い。世界中の鋳造アルミ合金ホイールはこのタイプの合金で生産されている。我が国の西南アルミ加工工場と日本の軽金属株式会社は共同でA6061アルミ合金ホイールを開発しました。自動車に広く使われているアルミホイールは、アルミ合金の自動車への応用の一例である。新型車のほとんどにアルミホイールが採用されています。
鍛造アルミニウム合金の用途
異形アルミ合金は主に自動車に使用され、ドアやトランクなどのボディパネル、バンパー、エンジンフード、ホイールスポーク、ハブカバー、ホイール外装カバー、ブレーキアッセンブリーの保護カバー、マフラーカバー、アンチロックブレーキなどを製造しています。ブレーキシステム、熱交換器、ボディフレーム、シート、フロアパネルなどの構造部品や、ダッシュボードなどの装飾部品。
ボディパネル用アルミニウム合金
自動車に使用される板材の割合は増加の一途をたどっている。例えば、熱処理（T4、T6、T8など）を施した6000系（AI-Mg-Si系）アルミニウム合金板は、自動車のシェルの要求を十分に満たすことができます。ボディフレーム材料を作る。アウディA8のボディ板金部品は、このシリーズの合金アルミニウム材料を採用しています。さらに、2000シリーズ（AI-Cu-Mgシリーズ）、5000シリーズ（AI-Mgシリーズ）、7000シリーズ（AI-Mg-Zn-Cuシリーズ）のアルミニウム合金もボディ材料に適用することができます。近年では、6000系や7000系の高強度アルミニウム合金を用いて、薄板や中空形状の\軽量、高強度、耐クラック性に優れている。また、成形性がよく、自動車に広く使用されている。
その他アルミ合金構造部品
アルミニウム合金はまた、次のような車の他の部分で広く使用されています：例えば、ゼネラルモーターズは7021アルミ板を使ってスムーア車のバンパー補強ブラケットを作り、フォードは7021アルミ板を使ってリンカーンタウン車のバンパー補強ブラケットを作る。アルミニウム合金材料は自動車のサスペンション部品にも適用され、対応する部品の品質を効果的に低下させ、ディスクブレーキの爪や6061鍛造品から生産される動力伝達フレームなど、自動車の走行の滑らかさと安定性を向上させます。さらに、アルミニウム合金は自動車空調システムにも広く使用されている。例えば、日本では自動車用ラジエーターや冷蔵庫のラジエーターに6595アルミニウム合金が使用されている。
新しいアルミニウム合金の自動車への応用
急速凝固アルミニウム合金
急冷凝固（冷却速度104～109℃/S）の条件下では、材料は構造にいくつかの新しい特徴を引き起こす：超微細組織、合金の固溶限界を増加させる、組成は非常に均一で、偏析が少ないか、偏析がない、新しい準安定等価物の形成。これらの特徴から、急冷凝固アルミニウム合金は必然的に自動車産業で使用されることになる。住友電工は、焼結鋼の代わりに急冷凝固PM AI-Si-X高ケイ素アルミニウム合金を使用して、自動車エアコン用コンプレッサーのローターとブレードを大量に製造し、ローターの重量を60％、コンプレッサー全体の重量を40％削減している。マツダは、Al-Si-Fe-Cu-Mg合金の溶射により、新しいタイプのエンジンローターを開発し、エンジン効率を向上させ、燃料を20％節約できる。
アルミニウム・マトリクス・コンポジット
セラミックファイバー、ウィスカー、粒子などを補強材として使用し、アルミニウム基複合材料を製造。比強度、比弾性率、耐熱性、耐摩耗性などが大幅に向上し、粉末冶金などのエンジン部品として利用できる。開発に成功したAl2O3粒子やSiC粒子（ウィスカー）で強化したAl-Si合金ピストンは、Al-Si合金ピストンの長所を生かしながら、強度、耐摩耗性、耐熱性、耐疲労性などをさらに向上させることができる。自動車エンジンに使用される。さらに、粒子強化アルミニウムベース複合材料は、自動車エンジンのシリンダーブロック、ピストン、コネクティングロッドの製造にも使用できる。
発泡アルミニウム合金
発泡アルミニウムは、金属マトリックス中に多数の気泡を分散させた多孔質材料である。この素材は、軽量で強度重量比が高く、高いエネルギー吸収特性、高い減衰特性、振動吸収特性を持っています。2枚の高強度アウターパネルの間に発泡アルミニウムを充填したサンドイッチパネルは、車体ルーフパネルに使用することで、剛性の向上、軽量化、断熱性能の向上が期待できる。バンパー、縦ビーム、一部のピラー部品に使用される。アップ時の衝撃エネルギー吸収能力を高め、軽量化と同時に衝撃安全性を向上させることができる。
自動車用アルミニウム合金の発展展望
軽量金属の中で、マグネシウム合金は密度がアルミニウム合金より小さいが、マグネシウムインゴットのコストが高く、部品の製造工程において、高温ダイカスト合金や設計データの不足、表面処理技術の不足、接合レベルの低さなどの技術的な障害が多いため、現在の自動車での使用はかなり限られている。一方、航空宇宙で使用されるチタン合金は機械的強度が高いが、製造工程が難しく、製造コストが高いため、チタン合金を自動車生産に大量に使用することはできない。アルミニウム合金は、コスト、製造技術、機械的特性、持続可能な開発（地殻中のアルミニウム含有量が最も多く、8.1％を占める）などの面で総合的な性能が優れている。そのため、アルミニウム合金は現在、そして将来的にも自動車産業で好まれる軽金属材料である。
自動車に使用されるアルミニウムは、1kgにつき2.25kgの重量を減らすことができ、その重量削減効果は最大125%に達し、自動車のライフサイクル全体で20kgの排気ガスを削減することができる。また、アルミニウムのリサイクルは、スチールを除けば簡単である。上の表からわかるように、自動車に使用されるアルミニウム1kgにつき2.25kgの重量を削減でき、最大125%の重量削減効果があり、自動車のライフサイクル全体で排気ガスを20kg削減できます。また、アルミニウムはリサイクルが容易で、鉄を除けば最大限リサイクルできる素材である。自動車に使用されているアルミニウムのほぼ90％は、リサイクルして再利用することができる。アルミニウムは優れた物理的、化学的特性を持っている。工業生産における鋳造、鍛造、打ち抜き工程に適用できる。さまざまな鋳造工程で部品を製造できる数少ない金属材料のひとつです。幅広い圧力鋳造工程に最適です。.しかし、アルミニウム合金のコストは鉄鋼材料よりもまだ高い。リサイクル材料であり、自動車用アルミニウムのほぼ90%は回収してリサイクルすることができます。アルミニウムは優れた物理的・化学的特性を持っています。工業生産における鋳造、鍛造、打ち抜き工程に適用することができます。さまざまな鋳造工程で部品を製造できる数少ない金属材料のひとつです。幅広い圧力鋳造工程に最適です。.しかし、アルミニウム合金のコストは鉄鋼材料よりもまだ高い。車体の重量は車の総重量の約30％を占めるため、車体の軽量化は重要な役割を果たす。インナーパネルとアウターパネル
鋼板の代わりにアルミニウム合金板を使用することで、車体の重量を約40％～50％削減することができる。アルミニウム合金の被覆部品を使用することで、車両全体の重量を10％～15％削減することができれば、アルミニウム合金車体板を使用することによる重量削減効果は非常に大きいことがわかる。アルミニウム合金は自動車軽量化用途に良好な応用基礎と市場展望を提供し、アルミニウム合金自動車パネルの応用に大きなチャンスを必然的にもたらす。したがって、鋼板の代わりにアルミ合金板を使用してボディパネルを製造することも、自動車の軽量化には避けられない方法である。ドイツのアウディA8プレミアムセダンのボディ全体はアルミニウム製で、フレームは三次元フレーム構造、カバーはアルミニウムからプレス加工されている。スチールボディに比べ、この種のアルミボディは質量を30〜50％、燃費を5〜8％削減できる。
現在、我が国の自動車生産台数は、米国、日本、ドイツに次いで世界第4位である。自動車のアルミ化率の面では、我が国の技術はまだ比較的遅れている。現在、先進国の自動車におけるアルミニウム使用量は138kgに達し、アルミ化率は12％に達している。しかし、わが国の自動車におけるアルミニウム使用量は諸外国に比べてはるかに遅れている。平均アルミニウム消費量はわずか60kgで、アルミ化率は5％未満です。従って、我が国の自動車用アルミ合金市場の発展見通しは非常に広い。
アルミニウム合金の応用における4大障害
自動車におけるアルミニウム合金の用途拡大は、大きな経済的・社会的利益をもたらすが、まだ以下のような緊急の解決策がある：
