降服一颗颗燥动的“心” 汽车用铝热传输材料前景广阔

　　在最近的中国国际铝业展览会上，铝业巨头UACJ展台上展出的用汽车铝材搭建的汽车模型得到了众多参观者的关注。UACJ优艾希杰（上海）铝材有限公司董事长手岛雅裕先生出席展会时也表示了其对中国汽车用铝市场的看好，并加强其拳头产品车用热交换器材的销售。那么，这种铝热传输材料究竟有怎样的魅力和市场前景，使得像UACJ这样的铝业巨头都颇为看重呢？

　　热传输技术发展趋势

　　目前整车厂的发展趋势是，从环保的角度，要求：1.采用更多的混合动力系统和部件；2.采用可替换的制冷系统，延缓全球暖化；3.更高要求的排放，引起更高运行温度和需要更好的制冷效果；4.燃油经济性和设计空间的要求，这就意味着需要更好的增压和更好的热传输性能。

    从效率的角度要求：持续不断地开发更高效的发动机；零部件与系统的更加优化。

    从更小更轻的角度要求：更加紧凑的设计；更少使用材料和开发新材料。

    从成本导向的角度要求：全球平台化设计；更快开发周期。从而迫使热交换器向更小、更轻、更高效、更环保；更低能耗和减少成本；标准化产品设计以满足主机厂平台化模块；针对不同热交换器进行更有效而专一的生产制造的技术发展。

    高效节能和更紧凑空间需要更薄更强的材料，轻型车水箱扁管厚度现在已经在250μm以下。目前冷凝器仍然以挤压管为主，但是也有部分朝搭接管方向发展；蒸发器目前冲压叠片式依然是主流设计，在过去10年逐渐出现越来越多的平行流MPE管式设计，然而，部分搭接管在代替一些MPE管；铝制低压EGR系统是许多整车厂的一个战略方向。

    运行环境对于腐蚀性能具有较高要求。对材料的要求是更薄，同时具有更高的强度和更好的抗腐蚀性能；可重复利用材料，减少环境污染。其中：

    管料未来趋势MPE管和高频焊管转为搭接管(减少成本，增强抗腐蚀性能)；材料在同样甚至更薄的厚度下，增强抗腐蚀性能；液体冷却EGR/CAC(减少成本和芯体尺寸，同时可以切换不锈钢EGR)；无钎剂钎焊(减少钎剂成本，获得更好的清洁度，为未来新的芯体设计提供更多可能)，使用无钎剂的热交换器材料具有巨大优势。

    现在还有一种趋势，能够把此管型通过上面这种折弯的工艺去体现出来，也能够实现同样的效果，使得材料的性能和壁厚达到很薄的效果。如果采用上面这种结构，其工艺成本实际上是越薄越便宜，设备投资和能耗都会降低。市场上做了一个预测，现在大概是12%，预测到2020年整个市场上占有率会占到40%。

    从复合翅片切换成非复合翅片的趋势：持续减薄；更好耐腐蚀性能的高强度翅片。全球热交换器巨头已经使用50~60μm厚度的翅片，国内热交换器厂家依然使用70~100μm厚度的翅片。

    综上所述，改善燃料效率和减少排放，将会扩大铝在热传输的应用机会。而节省成本，无论是材料成本还是制造成本，都是驱动热传输行业设计、工艺和新材料开发的最大驱动力。

    有专家预测，汽车行业全球铝轧制品消耗量2012年到2017年全球年增长4%，其中中国年增长7%。

　　铝热传输材料所面临的挑战

　　近一两年汽车行业应用合金也面临很多挑战，其中最大的挑战就是合金在高温下的热疲劳问题。汽车内部的工作条件是十分恶劣的，且内燃机本身就是一个巨大的热源，如果汽车用热传输材料缺乏高温下的稳定性，其广泛使用将会受到诸多阻碍和考验。但高温下的铝性能衰减是十分厉害的，特别在摄氏200度以上，但此种温度在汽车内部工作状态下是十分常见的。因此，行业内部也正在加紧研发一些以铝为主，但在高温下能表现稳定性的合金。

    铝热传输材料的新应用

    传统的汽车热管理上面是没有这些部件的，但现在由于整车的技术发展路线变化，会引入一些新的不同于以前工作环境的部件，比如行业中水和制冷器换热装置。新的汽车热管理中，出现了越来越多的水和制冷器的换热器。例如，电动汽车的电池热管理；水冷式的冷凝器。现在很多厂家在开发这个件。这个是马勒提出的间接的中冷器概念，会把蒸发器和空调系统的冷量去冷却中冷器，这个概念经过他们的研究，能够节油2%左右。

    整车如果把所有的部件做一个分解，不同的子系统拆散，我们的重量大概分布是多少？跟我们材料相关的空调系统和发动机的热管理，重量大概是4%-5%左右。这4%-5%可能对油不会产生很明显的影响，但是如果是整车轻量化，车身重量也降下来的话，我们在油耗的影响比重也会得到提升。

　　蒸发器是在夏天制冷时用在空调制冷系统里面的。以1993年的蒸发器来举例，它是管片式的设计，当时的重量是187%，这是我们同一家客户在不同年代我们产品的一个重量数据。一直到2010年以后的产品，它的重量是55%，也就是说从最早的187%到55%，它的重量基本上就只有原来的25%-30%的水平。这个轻量化在我们的部件上面也能得到一个很好的反映。

　　总结

　　铝作为一种导热性能优异的金属，用作热传输材料具有其先天优势，加上轻盈的质量，对于目前追求轻量化的汽车工业无疑是一拍即合。未来随着车用铝热传输材料使用的增多，铝在该方面将大有可为。