需求领域：制造业;先进制造
背景＆内容：(1)项目竞争优势

新能源汽车作为工程建设的标配装备之一，在近现代建设中均扮演了重要角色，运行条件恶劣，对于车辆的动力性、操纵性、减震性、燃油经济性和安全性等提出了较高的要求，新能源汽车轻量化是一个很好的解决方案。

铝合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀、成形性好等诸多优点，如采用铝合金替代汽车上的钢铁零部件，将能在降低油耗的同时，提高车辆操纵稳定性、乘坐舒适性和安全性，是目前汽车轻量化的主要发展趋势。但由于新能源汽车对于零件的性能要求较高，目前铝合金的性能还较难满足军车严苛的性能要求，故军车上铝合金零件的应用较少。为了降低新能源汽车的重量，实现节能减排，提高汽车操纵稳定性和安全性，急需通过技术手段，提高铝合金的性能，增加铝合金在军用汽车上的应用，实现军车轻量化的目标，本研究具有重大实际意义。

（2）预期目标成果

本项目以复杂新能源汽车关键零部件（新能源汽车发动机、驾驶室浮动式前悬支架等铝合金产品）为研究对象，在Al-Si-Mg-Cu合金的基础上，通过调控合金成分、三维打印复杂铸造砂型（芯）、优化成形工艺和热处理工艺等手段，快速、批量、稳定地制备满足军车使用性能的高强铝合金零件，并阐明铝合金性能强化机理。

预期实现铝合金铸件的抗拉强度≥390 MPa，屈服强度≥310 MPa，延伸率≥5%，布氏硬度≥125 HBW，零件无铸造缺陷；成形性优良，能够快速、低成本地铸造复杂军用汽车关键零件，为军用汽车轻量化提供理论基础，为申报企业开发新产品、新材料，开辟新的利润增长点。

项目总投资及资金构成项目预计总投资3000万元，其中：固定资产投资1800万元，占项目总投资的60%；流动资金1200万元，占项目总投资的40%。该项目现阶段投资均由企业自筹。

（3）社会或经济效益

为落实《2025中国制造》的目标，公司产学研合作“汽车轻量化新材料项目”按照国家基本建设程序的有关法规和实施指南要求进行建设，本期为疫情防控车辆及军用救灾车辆，轻量化新材料研发批量生产科学的规划设计，前景广阔。

项目预期达产年新增营业收入3650万元，总成本费用3150万元，实现利税500万元；达产年投资利润率12%，投资回报率20%，全部投资回收期8年，提供就业职位45个。
需解决的主要技术难题：（1）总的研究方案与技术路线

1）在Al-Si-Mg-Cu合金的基础上，通过调整主元素比例和微量元素种类及含量，获得一种新的高强铝合金成分；

2）采用低压铸造、差压铸造或挤压铸造技术，结合高质量合金熔炼及半固态制浆技术等，获得高成形精度铝合金零件；

3）采用模拟仿真技术优化的成形工艺及工艺参数，获得无缺陷的目标零件；

4）使用优化的热处理对目标零件进行热处理，进一步改善其力学性能，使其最终能够满足军车使用性能的要求。

按照上述研究方法制定了如图1所示的技术路线图。首先选择合适的合金体系。由于军用汽车关键零部件的结构复杂、壁厚较小，因此，需要选择铸造性能较好的Al-Si系合金。合金体系确定后，通过调整合金成分（主元素比例和微量元素的含量）、成型工艺优化（成型方法，工艺参数）和热处理工艺优化（热处理方法、热处理参数）得到不同状态的铝合金零件，对合金进行组织和性能测试，得到较优性能的合金成分、成型工艺和热处理方法。