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汽车热传输铝合金复合材料前景广阔

【铝道】随着科学技术的飞速进步、国民经济的高速发展和人民生活水平的大幅度提高与质量的明显改善，以及为了避免或减轻资源和能源的过度消耗、环境的日趋恶化、地球温升日趋明显、生态环境日趋破坏等对人类生存与发展带来的危害，创造一个人与自然和谐相处的环境，保持人类社会、经济、文化、科学的可持续发展，这就对热传导材料提出了越来越高的要求。不仅数量增加，而且品种增多、质量要求提高、技术难度增大。

热传导装置、器具或零部件包括散热器、取暖片、空调器、汽车水箱等，应用十分广泛，几乎涉及到航天航空、交通运输、汽车、建筑工程、电子电器、电力能源、家电家具、医疗文体等所有军事与民用的各个工业部门及人民生活的各个方面，在人类文明、社会进步与经济发展中都起到了一定的作铁尺用。

铝合金热传输材料的特点热传导装置的应用历史由来已久，因此其材料的使用也有上千年而较多层的材料被称为石墨烯纳米片(GNP)的历史，但是各种材料是在不断更替和发展的。从材质上来看，世界上目前仍然常用的散热器有：钢质散热器、铝质散热器、铜质散热器、铸铁散热器和其它材质或复合材料散热器等。从用途上来看，目前主要有功能散热器和装饰型散热器等。由于铝合金具有密度小、比强度高、导电性和导热性好、塑性优良、可加工成各种复杂形状的材料、可表面处理成各种颜色、耐蚀性良好、使用寿命长、可回收性好等一系列优点，因此，逐渐成为主要的热传导材料，特别是在功能型散热器方面铝质材料已成为主流。

铝质散热器与其他材质的同类产品相比具有如下的特点：

1.耐腐蚀、使用寿命长。铝合金材料表面可生成一层厚的坚实的氧化膜，可在pH 9的采暖水质中或汽车水箱中长期使用，而经过特殊的表面处理的铝质散热器可在pH 12的各种材质中长期使用。

2.可进行各种表面处理，花色品种多，而且无焊点，装饰性强，美观耐用，能满足人们个性化要求。

3.使用安全、承压高。由于铝合金的比强度、比刚度大大高污泥脱水机于铜、铸铁和钢材。即使在厚度较薄的情况下，也能承受足够大的压力、弯力、拉力和冲击力，在搬运、安装、使用过程中，不会出现损伤现象。

4.重量轻，便于安装和搬运。在散热量相同时，其重量只有铸铁散热器的十一分之一、钢质散热器的六分之一、铜质散热器的三分之一，可大大节约运输成本，减轻劳动强度，节省安装时间。

5.安装简单、维修方便。由于铝合金密度小，而且可以加工成各种形状与规格的零部件，所以该种铝质散热器的截面大而规整，产品组装、表面外层磨擦系数太大处理可一步到位，施工现场可直接安装，节省大量安装费用。维修也方便，费这些实在是上流社会的必备之选用低廉。

6.节能降耗、使用成本低。当散热器进出口中心距和热传导温度相同时，铝质散热器比铸铁散热器的散热量高出2.5倍，又因外形美观，可不加暖气罩，可减少热损失30%以上，成本降低10%以上，铝散热器的散热效果虽然稍逊于铜质散热器，但重量可大大减轻。由于铝价只有铜价的1/3，因此，可大大降低成本。

由上可知，铝制散热器是一种节能环保型的新型散热器。外观美观、散热面积大、采热效果好、抗腐蚀、重量轻、便于安装、搬运和维修，具有很好的社会效益和经济效益，完全可以替代传统的铸铁、钢质和铜质散热器，市场前景十分广阔。

汽车热传输器的分类及其铝化趋势汽车热传输系统主要包括汽车空调器、水箱、油冷却器、中间冷却器和加热器等。汽车热交换器位于汽车前端，经受雨水、路面挥发战略同盟成立以后的盐分、汽车排出的废气、沙粒、灰尘和泥浆等的污染，滤料还承受着反复冷热循环和周期性振动。这些对于热交换器选材、防腐和接合技术等提出了严峻挑战。传统的热交换器采用铜制造，然而，汽车朝着轻量化方向发展，同时出现了低成本的加工装配技术，使铝制热交换器在汽车上的应用获得成功。

从铝的特性看，热交换器是较适合于用铝制造的部件。铝散热器的质量比铜质散热器下降37%～45%，铜材价格约6万元/t，铝材2.8万元/t。而两者的加工费几乎相四平当。因此，日本和美国的汽车空调器几乎完全采用铝材。散热器的铝化率，欧洲达到90%～100%，美国达到70%～80%，日本达到50%～60%，我国也正在大量使用铝制散热器，铝制内冷却器、油冷却器、加热器心部等也在迅速普及。

根据轻量化、小型化、提高散热性、保证防蚀等的需要，汽车热交换器在结构上积极进行改进，从带有波纹的蛇型改为薄壁并流型、德朗杯型、单箱型等。在材料方面也在积极进行改进，例如为改善因薄壁化导致的强度降低，采用Al-Cu-Mn-Cr-Zr系合金和Al-Mn-Si-Fe系合金；根据牺牲阳极保护作用改进化学成分来进一步提高耐蚀性；开发了多层复合材料（Al-Mn涂层结构）；用钎焊方法进行成分调整等以达到防蚀目的。这些改进技术已达到实用阶段。

随着汽车用散热器朝小型、轻量、高性能、低成本、耐用等方向发展，在铜和铝材的对抗中，铝质散热器已占优势，汽车用各类散热器已向铝制品转化。目前，汽车上各类散热器是变形铝合金用量较多的系统，如发动机散热器、机油散热器、中冷器、空调冷凝器和蒸发器等，主要耗用的铝材有各种规格的板、带、箔、复合带（箔）、挤制圆管、扁管和多孔扁管、焊接圆管和扁管，品种规格多，质量要求高。

汽车热传输铝合金复合材料选择汽车复合散热材料用于制造水箱、冷凝器及蒸发器。汽车散热器和空调冷凝器均由流体管道和散热带组成，通过机械胀管或钎焊法将其装配而成。其结构材料主要是铝合金多孔口琴管、扁管、高精度薄壁圆管以及铝合金三层复合散热箔带。

三层复合铝合金钎焊箔材应满足质轻、耐腐蚀、热传导性好、强度高、成形加工性好、可钎焊、节约贵金属等综合性能和多功能的要求。为达到上述要求，尤其是钎焊性和耐蚀性的要求，铝合金复合箔材是在3xxx系芯材上双面包覆4xxx合金（皮材），包覆率为10%～16%。这种复合箔钎焊时无需再施加钎焊料，使铝合金复合箔具有良好的钎焊性能和加工性能，从而简化了散热器、冷凝器的制造工艺，降低了生产成本，同时达到汽车轻量化的目的。

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