常见铝合金材料的特点及分类
铝是地球上蕴藏量最多的金属元素，在根据功能需要制成铝合金后仍具有密度小，强度高，耐锈蚀，热稳定性好，塑性好易加工，可多次回收再生，而性能变化不大，回收效率高，成本低等优点，但是车身使用铝合金也有一些缺点：
局部延伸率低，成型性能有待改善；冲压回弹补偿难以控制，尺寸精度不高；铝合金相对钢村质地比较软，生产和运输过程中碰撞或粉尘附着等原因均容易导致产品产生碰伤、划伤等零件表面缺陷；成型工艺多样化，但是多数制造成本还比较高。以上的缺点给铝合金在车身上的应用设置了层层难题。随着科学技术的不断发展，生产技术的不断提升，制造装备日益精良，铝合金在车身上的应用将越来越广泛，一步步替代钢材的使用。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。1970年12月，变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）对变形铝及铝合金推荐制定了国际四位数字体系牌号命名方法，根据该体系的命名规则将变形铝和铝合金分为9大类。变形铝合金叉分为不可热处理强化型和可热处理强化型两种。不可热处理强化型铝合金只能通过冷加工变形来实现强化，不能通过热处理来提高机械性能·主要包括纯铝（1XXX）），铝锰系合金（3XXX系），铝砂系合金（4xxX系），铝铁系合金（5Xxx系）等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提升机械性能。它可分为硬铝、银铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝铜铁系合金（2xxX系，俗称硬铝），铝铁砂系合金（6XXX原，俗称银铝），铝锌铁系合金（7XXX系，俗称超硬铝）等。
铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系和强化机理（除应专强化外）。铸造铝合金通需含有强化元素和足量的共品行元素：共晶元素通需是硅元素，能够使合金在熔融状态下有足够的流动性，便于填充铸件的收缩缝，所以铸造铝合金于变形铝合金的主要差别在于：铸造铝合金中共晶型元素的含量超过绝多数变形铝合金中硅的含量。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。根据铸造是的压力状况又可以分为需规铸造和压力铸造。根据国标GBT1173-1995规定铸造铝合金代号由字母“Z”，“L”（它们分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母）及其后的三个阿拉伯数字组成.ZL后面第一个数字表示合金系列，分别用数字1.2、3.4表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三两个数字表示产品题序号。需见的铸造铝合金牌号有ZL101.ZL102。ZL1301等。ZL102合金具有密度小、可塑性好、耐耐蚀、中等强度的特性，适合制造发动机活塞、油底壳等有复杂结构但受力不大的零件。
各种铝合金材料特性表
压铸铝合金的代号于铸造铝合金的代号基本一致，只是前面的两个字母变更为“YL”（“Y”。“L”分别为“压”、“铝”的汉语拼音第一个字母），常见压符铝台金有YL102，YL113，YL302等。YL102具有较好的抗热裂性和气密性，一般用于承受低负荷形状复杂的薄壁铸件，如仪表壳体，活塞等。YL113合金具有流动性好，高耐磨性和低的热膨胀系数，主要用于发动机机体、刹车块、带轮等耐腾零件、2.2常见铝合金的成型工艺铝合金以其密度小、比强度和比刚度高、耐腐蚀、耐磨、良好的加工成型性以及高的回收再生性等优良特性获得了汽车工业的青睐。铝合金在汽车工业被广泛利用的同时，其成型工艺的选择在零件设计过程中也是备受关注。目前铝合金在汽车工业内需用的成型工艺主要有三种：冲压、挤压和铸造，铝合金零件的冲压艺方案与钢板的冲压工艺基本一致：由铝合金的村料差异原因引起的起皱、开裂、回弹等问题均可以参照需规钢板冲压工艺解决。车身外板零件通需会采用冲压工艺。铝合金的挤压成型工艺则是该材料的强项，具体工艺方案可以直接象考需规的挤压工艺·挤压产生的铝合金型村具有截面复杂，壁厚可以根据需要变化，结构稳定抗冲击能力强等特点。车架纵梁、窗框等受力要求较高的部件一般都采用挤压成型。对于铝合金来说，铸造工艺较前两种工艺使用更成熟，目前大量运用在发动机机体、轮毅、自动变递器克体、转向管柱等部件的制造上。但普通铸造的产品外形尺寸、表面质量、孔洞类欠符等缺陷及生产效率低等问题严重的阻碍的铝合金在汽车工业的前景。直到以压力铸造为代表的精密铸造工艺陆续被尝试使用，铝合金材料的使用和开发才再上一个新的台阶。
压力铸造是将熔融或者半熔融状态的熔融合金浇入压铸机的压室。在压力机高压的作用下，熔融合金以极高的速度充入压铸模的型腔内，并在高压状态下冷却凝固成型的高效精密铸造方法，简称压铸。压力铸造最大的特点就是高压力和高速度，也与其他铸造方法最根本的区别所在。压铸工艺生产主要有一下几个优点：
（1）铸件的尺寸精度高、表面质量好。
（2）铸件的表面硬度较高，整体强度好。
（3）压铸可以生产外形较为复杂的薄壁零件。
（4）可简化或省略装配操作或制造工序，生产率极高，基于以上高质高效适应性广的优点，欧美车型的铝合金压铸零件已经日益增多：部分研发实力比较强的工厂在其高端车型的车门内板这样的大型零件上也采用了铝合金压铸工艺。
压铸过程中合金熔液充型速度极快，型腔中的气体难以迅速完全排出，容易导致铸件内部或者表面产生气孔：因此压铸件不便于热处理以免气孔内的空气膨胀，影响质量与外观。压铸的高温激冷生产过程对铝合金材料限制比较多，另外压符的生产设备投入费用较高等这些暂时的难题阻碍了铝合金压铸在国内汽车工业的普通使用，随着铝合金压铸工艺的优点被大家认可，同步开发的用于压铸的铝合金材料的品种也越来越多，用于生产的设备成本也有所降低，铝合金压铸件也将迎来在汽车工业广泛使用的春天。
车门零件的铝合金材料选择车门位于车辆乘员舱的两侧，基本的功用是方便乘员的上下车。在汽车工业飞速发展的今天，车门不仅要题畅开闭满足上下车的基本功能，还在整车的美观、安全性和舒适性等方面扮演着重要角色。由于门系统的独立性好，制造工艺几乎囊括了整车制造的所有工艺环节，比较典型。所以在整车研发过程中，车门本体及其附件通需作为整车的一个子系统来进行研究-正因如此车门子系统也通雷成为车身新技术，新材料的应用和推广载体。
车门主要包括车门本体和附件两部分。本体结构主要包括车门内外板、腰部内外加强板、防撞梁和链接、锁具等附件的安装板。附件主要包括玻璃、玻璃升降器、扬声器、锁具、密封胶等。对于汽车企业来讲，研发产品即要满足的是国家法规，也要市场定位准确，还要求整车制造成本低。经过多年的市场推进，各个汽车企业在整车轻量化方面获取了丰富的经验，兼顾轻量化过程中更换材料以及更换材料所带来的附加成本，使之达到合理的低水平。所以材料的选择十分考究。鉴于本文只是研究铝合金车门的设计方法及性能分析验证，本章节对钢板的选择就不做详细描述。下表为某车型车门系统开发时拟定的主要零件板料明细，为本文研究提供零部件村料的性能參考。
某车型门系统零部件材料
根据车门结构的特点，车门外板除满足基本强度、刚度外，还注重外观，抗凹性等。由于外板形状比较简单，我们考虑仍采用传统的冲压工艺制造，所以重点考虑延伸率，表面硬度、抗拉强度等，对比原钢板H180YD-ZF90的物理参数，外板的铝合金材料选择6016T4.6016的强度显不能与2xxx系或7xxx，相比，但其镁、硅合金特性多具有优良的加工性能，电钱、抗腐蚀和焊接性能良好：6016-T4是指6016在固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态的产品，其延伸率能够满足外板的拉延要求，届服强度与原选型钢板參数基本一致，硬度能够达到布氏95HB（雷规钢板硬度相当于160HB）满足使用要求：由于抗拉强度偏低，需要通过适当增加厚度来弥补。
针对铝合金压铸工艺的尺寸精度高、可以变厚度铸造等特点，可以考虑将内板，窗框，各加强板等零件进行结构模块化-将大部分加强件以增加厚度或加强结构的形式融入主体零件提升局部的强度、刚度性能，对原薄板结构进行局部补强。窗框部位结构相对车门本体比较长、细，在压铸时难以达到快速充型和同步冷却的效果，为提升制造效率和质量，考虑将窗框部分独立为一个零件。所以原本的窗框，内板加强板等零件简化为内板和窗框两个零件。内板采用压铸工艺可以预埋螺母或者铸孔攻丝，所以防撞梁可以考虑用螺钉固定在车门内板上，总装操作较为简便。
目前在国内外压铸行业所广泛使用的压铸铝合金多为铝硅铜素合金，在日本此类合金ADC10和ADC2用量的占全部压铸铝合金的95%以上，美国情况也大致如此，A380，A383，A384的用量也达90%以上：这些年来国内也增强了这个领域的村料研究，LY113和LY117的化学成份和性能与ADC12基本样一致，成型后结构的致密性，可如工性，表面光洁性，氧化保护层等均比较优秀。基于成本考虑本文内板件选用LY113作为压铸材料，见表：
车门内外板及窗框材料表
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