摘要 随着全球汽车产业向电动化、轻量化加速转型，铝合金挤压材料凭借其轻质高强、优异的吸能特性、耐腐蚀性以及设计灵活性，已成为新能源汽车制造的核心材料。本文系统阐述了铝合金挤压材料在新能源汽车电池包安全与热管理、车身结构与碰撞安全、底盘与动力系统三大领域的应用场景，深入分析了其轻量化效果、安全防护能力及耐久性能等核心优势。同时，文章从挤压成型工艺、材料科学应用、连接技术三个维度剖析了铝合金挤压材料的核心技术体系，并结合行业突破案例，探讨了其在子结构集成、大规模生产等方面面临的挑战与发展趋势。研究表明，铝合金挤压材料已从单纯的减重部件演变为构建新能源汽车轻量化车身、高安全电池包和高性能底盘的基石性材料，在提升续航里程、保障安全性能和延长车辆使用寿命方面发挥着不可替代的作用。关键词：铝合金挤压材料；新能源汽车；轻量化；电池包安全；车身结构
一、引言
汽车工业是全球经济的核心产业之一，其经济贡献和产业链带动效应显著。在新能源汽车产业高速发展的浪潮中，轻量化与材料革新成为车企竞逐的关键赛道。据测算，整车重量每减少10%，续航里程可提升约5%-8%。这一数据揭示了轻量化技术在新能源汽车领域的战略价值——在电池能量密度提升面临瓶颈的当下，车身减重成为提升续航最直接有效的技术路径。铝合金挤压材料在此背景下脱颖而出，成为汽车制造的关键材料。无论是内燃机汽车，还是电动汽车和混合动力汽车，都有相当数量的零配件是用挤压铝合金材料制造的，新设计的车型用的挤压铝材更多。从传统燃油车到新能源汽车，铝合金挤压型材在车身结构、电池防护、悬挂系统等领域的应用日益广泛，不仅显著降低车身重量，更提升了车辆的安全性和耐用性。本文旨在系统梳理铝合金挤压材料在新能源汽车中的主要应用场景，深入解析其核心优势领域的技术内涵，为相关研究和工程应用提供参考。
二、铝合金挤压材料的特性与优势
铝合金挤压材料之所以能在新能源汽车领域获得广泛应用，源于其多维度性能优势的有机统一。轻量化效果显著。铝合金密度约为钢的三分之一，是当前实现汽车轻量化的首选金属材料。新能源车对轻量化的极致追求，使其用铝量远超传统燃油车，约为后者的3至4倍。以电池包壳体为例，采用铝合金挤压型材可在不降低刚度的前提下实现40%至60%的减重。优异的力学性能。通过优化合金成分和挤压工艺，可以获得高精度、高强度和良好韧性的型材。例如，6061-T6铝合金的抗拉强度可达310MPa以上，6082-T6状态型材同样具备优异的强度表现，能够满足严苛的碰撞安全要求。同时，挤压铝材具有高断裂强度和吸能强度，能在碰撞时稳定溃缩，吸收大量冲击能量。卓越的耐腐蚀性能。铝合金表面能形成致密的氧化膜，赋予其优异的耐腐蚀能力。在冬季撒盐除冰的严苛环境下，铝合金材料的优势尤为突出。福特F-150皮卡采用铝合金车身，在盐泥腐蚀环境下运行10年后仍完好如初。设计灵活性与集成潜力。挤压工艺能够制造出截面形状极为复杂的型材，实现零部件的高度集成化设计。多腔体空心结构、薄壁大截面型材等均可通过挤压工艺一次成型，满足不同部位的刚度与吸能需求。这种设计自由度也为后续的功能集成奠定了基础。良好的导热性能与可回收性。铝合金优异的导热性能有助于电池模组散热，其空心结构还可作为冷却通道。同时，铝材回收价值高、再生能耗低，符合汽车产业绿色循环发展的要求。
三、主要应用场景
铝合金挤压材料在新能源汽车中的应用贯穿车身结构、三电系统及底盘部件，形成了覆盖全车的轻量化解决方案。
3.1 电池包安全与热管理系统
电池包是新能源汽车的核心部件，也是价值最高的构件，其安全性能至关重要。挤压铝材是制造电池组壳体的上乘材料，能很好地保护电池。电池托盘与壳体。电池托盘是挤压铝型材最典型的应用，采用多腔体空心结构设计的挤压铝型材，在车辆遭受撞击时能通过变形有效吸收冲击能量，保护内部电芯模组不受损害。空心挤压材的这种吸能特性，使其成为电池包的理想防护结构。兴发研究院联合三水公司、兴发精密制造公司耗时8个月，攻克了薄壁多腔体铝型材的模具设计制造、精密挤压、搅拌摩擦焊连接等关键技术，成功开发出新能源汽车动力电池托盘铝型材及铝托盘。热管理功能。铝合金优异的导热性能有助于电池模组散热，确保电池温度平稳，不超过安全限度。挤压铝材的空心结构也利于热量散发，这种双重优势使其成为电池热管理的理想材料。以特斯拉Model Y为例，其搭载4680电池组，总质量达771kg，相较同款燃油车型增重约725kg，对散热和轻量化的要求极为迫切。在新能源重卡领域，宏桥轻量化总公司开发的新能源重卡超级电池PACK项目，主体框架选用6061-T6材料，承载点选用6082-T6材料，通过7500T至9000T大型挤压机挤压成型。各个下箱体模块相互独立，既保障了电池包内各单元安全可靠，还便于维护与检修，轻量化程度高达28%。
3.2 车身结构与碰撞安全系统
在车身结构领域，挤压铝型材是构筑乘客安全舱的关键防线。门槛梁。门槛梁位于车门下方，是重要的结构件，保护乘客安全，是防冲撞的第一道防线。它应用高的断裂强度铝材制造，吸收冲击能而不破坏。一旦材料发生断裂，其他构件如电池包等仍应是安全的，其他结构都应完整无损。山东豪门铝业自主研发的6061-T6高强铝合金材料，通过独特的热处理工艺，使抗拉强度达到320MPa以上，成功应用于比亚迪海豹系列车型的防撞梁系统。防撞梁。防撞梁位于塑料保险杠壳之下，其作用是吸收冲击能，将其传给连接结构件。铝合金防撞梁在汽车中有着广泛的应用，采用再生挤压铝材制造更为经济实惠。以挤压材制造汽车结构件优点显著：设计快捷，材料质量轻，刚性强，断裂强度高，吸能强度大，扭转刚性也大。多腔体空心型材的应用。2015年福特F-150皮卡车的车身采用铝合金制造，使用了36kg挤压铝材，其中包含多孔的空心型材。这种设计在保证强度的同时实现了显著的减重效果。
3.3 底盘与动力系统
底盘和动力系统部件对材料的强度、刚性和耐久性要求极高，铝合金挤压材料在此领域同样表现出色。副车架。副车架是支撑发动机、传动系统或电机的结构支承件，还要承受装载的货物，以及路面上碎石的冲击与盐泥的腐蚀。铝合金副车架完全能抵挡盐泥的腐蚀。副车架可用钢材或铝材制造，也可用单一的铝合金铸件构成，或完全用铝合金挤压材焊接而成。美国雪佛兰Impala汽车的副车架采用铝合金铸件和挤压材组合而成，奥迪e-tron SUV的副车架则采用挤压材和四个连接角铸件制成，具有很强的吸震能力。全铝副车架用挤压铝材和铝铸件制成，速度快，成本也较低。电机壳体。电机壳体通常由内外两个挤压铝型材通过搅拌摩擦焊焊接而成，对精度要求极高。这类产品需要在恒温环境下进行精密加工，并采用航空级X光探伤检测，确保内部组织力学性能满足长期可靠性要求。铝合金斜支撑组件。国科轻金开发的铝合金斜支撑组件是新能源重卡电池PACK的重要固定组件，应用于后背式电池框纵向的加固。主体框架采用自研的高强高韧铝合金，型材壁厚由3.0mm减至2.5mm，较传统铝合金进一步减重16%。
四、核心技术体系
铝合金挤压材料在新能源汽车领域的深度应用，依赖于一套完整的技术体系支撑。
4.1 挤压成型工艺技术
挤压成型是铝型材生产的核心环节，其工艺水平直接影响最终产品的性能和成本。精密挤压技术。新能源汽车结构件对尺寸精度要求极高，以门槛梁为例，其轮廓度需控制在0.8毫米以内。山东豪门铝业5500吨级新能源汽车门槛梁专用挤压生产线采用全球领先的短行程前上料挤压技术，配备智能温控系统和闭环反馈控制系统，可实现±0.05mm的超高精度控制。润滑技术创新。闽发铝业获得授权的“一种新能源汽车电池包铝合金型材挤压成型工艺”专利，通过微型抽吸泵和喷头配合喷洒润滑油，同时使用电机、锥齿轮、转杆、两个齿轮和两个齿圈带动环板旋转，实现均匀喷洒。借助润滑油降低铝棒表面的摩擦力，可显著提高加热后铝棒的挤压成型效果。热处理与冷却控制。挤压成型后的在线淬火是决定型材最终力学性能的关键。对于6系和7系等高强度铝合金，冷却速度不足会导致强度下降，而冷却不均则会引起型材扭曲变形。现代挤压生产线通过配备多级、可调风量的冷却系统，确保大截面型材获得均匀冷却，在获得高强度的同时保持优异平整度。
4.2 材料科学应用体系
不同的应用场景对材料的性能要求存在显著差异，这催生了多种专用铝合金牌号的开发与应用。6系铝合金的广泛应用。6系铝合金是目前汽车结构件中最主流的合金系列，包括6061、6063、6082等牌号。6063合金以其优异的挤压性能和表面光洁度著称，常用于对强度要求稍低但形状复杂的部件，如电机壳体、座椅滑轨等。6061和6082合金具有更高的强度和良好的焊接性能，是制造防撞梁、门槛梁、副车架等结构件的理想选择。坚美铝业研制的合金规格包括6063G、6063W、6061T、6061Q、6082G等，可满足不同产品特性需求。7系铝合金的突破性应用。7系铝，特别是7075合金，拥有比6系更高的强度。将7系铝应用于电池包下箱体，可以大幅提升能量密度和整车减重效果。然而，7系铝存在应力腐蚀开裂的风险，需要通过精密的合金成分调控和特殊的热处理工艺来消除内应力。宁德时代通过上百项实验和工艺改善，成功将7系铝应用于电池包下箱体。高强高韧铝合金的自主研发。国科轻金采用自研的WQAL®-WHS系列高强高韧铝合金，应用于新能源重卡电池PACK固定组件。豪门铝业自主研发的6061-T6高强铝合金材料，通过独特的热处理工艺使抗拉强度达到320MPa以上。
4.3 连接与组装技术
铝型材的应用离不开可靠的连接技术，如何将铝型材部件与铸件、板材可靠连接，是行业面临的核心技术挑战。搅拌摩擦焊。搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，利用高速旋转的搅拌头通过摩擦热使材料软化并产生塑性流动，形成致密的锻压组织。这种方法能避免熔化焊带来的气孔和裂纹，焊缝强度高、变形小。兴发研究院在开发电池托盘过程中，正是通过搅拌摩擦焊技术克服了焊接变形等技术难题。自冲铆接与热融自攻丝。对于异种材料连接或对热影响敏感的区域，机械连接成为主流选择。自冲铆接通过液压或伺服机构将半空心铆钉冲压入多层板料，形成机械互锁，无需预先钻孔且对涂层无损伤。热融自攻丝则通过高速旋转和轴向压力使螺钉自攻入材料，单侧操作即可完成，适用于封闭截面或难以进行双边操作的部位。铆接与螺接工艺。宏桥轻量化在新能源重卡电池PACK项目中，涉及机加工、铆接、焊接等多种工艺。铝合金斜支撑组件采用焊接工艺，使用M14螺栓与电池PACK螺接，既保证了组件强度又便于总成安装，易于维护检修。
五、行业突破案例
中国企业在铝合金挤压领域不断突破技术瓶颈，实现了从跟随到引领的转变。宝武镁业的高强度门槛梁。门槛梁是车身侧碰防护的核心，需要在轻量化与安全性之间取得精密平衡。宝武镁业通过引入两种微量稀土元素，成功实现了抗拉强度超过310MPa、轮廓度控制在0.8毫米以内的双重目标。同时通过工艺优化，模具寿命提升一倍以上，为大规模量产奠定了基础。安安新材料的全产业链整合。安安新材料不仅具备熔铸、挤压、精密加工、焊接等全流程能力，还通过与高校合作不断深化产品研发。其生产的电机壳体，原材料配方完全自主研发，采用内外双壳体设计，通过搅拌摩擦焊连接，在恒温环境下进行精密加工，最后采用航空级X光探伤检测，确保万无一失。豪门铝业的专用产线建设。山东豪门铝业5500吨级新能源汽车门槛梁专用挤压生产线，达产后将形成年产2万吨新能源汽车专用铝材的生产能力，预计可新增销售收入8亿元。其产品成功应用于比亚迪海豹系列车型的防撞梁系统，为小米汽车定制开发的ABS阀块专用铝材已通过德国TÜV认证。
六、发展趋势与挑战
子结构市场的主导地位。市场研究显示，到2035年，包括底盘和车身底部部件在内的子结构部分，预计将占据汽车铝挤压件市场超过36.5%的份额。这表明，铝型材正从单独的零部件向高度集成的模块化结构发展。一体化压铸与挤压型材组合方案。车企正加速采用一体化压铸与挤压铝材组合方案，以优化生产效率和结构强度。普拉迪针对新能源汽车对结构集成化的需求，率先突破大型一体化压铸件的高效加工技术。大规模生产的挑战。尽管前景广阔，但铝型材在大批量生产方面仍面临挑战。目前的挤压和连接设备速度与自动化水平，尚难以完全匹敌传统钢制零件的大规模生产效率，这在一定程度上推高了制造成本。如何提升节拍、实现更高效的自动化连接，是未来行业需要持续攻克的课题。新技术趋势的适应。面对4680电池、CTC等新技术趋势，铝合金挤压材料需要不断适应新的应用场景。通过AI视觉检测、数字孪生工厂等智能制造技术，实现加工过程零缺陷管控，将成为行业竞争的新焦点。
七、结论
铝合金挤压材料凭借其轻质高强、优异的吸能特性、耐腐蚀性以及设计灵活性，在新能源汽车领域获得了广泛应用。从电池包的安全防护与热管理，到车身结构的碰撞安全，再到底盘与动力系统的承载支撑，挤压铝型材已渗透到整车的每一个关键系统。其轻量化效果对提升续航里程贡献显著，吸能特性保障了车辆安全，耐腐蚀性能延长了车辆使用寿命。随着挤压成型工艺的精细化、材料科学的深入发展以及连接技术的不断创新，铝合金挤压材料在新能源汽车中的应用将持续扩大。从单独的零部件向高度集成的模块化结构发展，从传统合金向高强高韧新型合金演进，从单一制造向全产业链协同转型——这些趋势共同勾勒出铝合金挤压材料在新能源汽车领域的广阔前景。在汽车工业向绿色化、智能化发展的浪潮下，铝合金挤压技术正成为行业不可或缺的一环，为汽车产业的未来提供更轻、更强、更安全的解决方案。[1]王祝堂.挤压铝材在汽车产业中的应用[N].中国有色金属报, 2025-10-13.[2]宏桥轻量化助力新能源重卡“轻装上阵”[N].魏桥创业集团, 2025-05-06.[3]挤压铝合金材料成汽车轻量化核心，助力新能源汽车安全升级[N].中国有色金属报, 2025-10-17.[4]挤压铝材在汽车产业中的应用[N].铝工业展快讯, 2026-01-03.[5]普拉迪：新能源汽车轻量化革命的幕后助力[EB/OL].普拉迪加工中心新闻, 2025-02-26.[6]闽发铝业获得发明专利授权：“一种新能源汽车电池包铝合金型材挤压成型工艺”[EB/OL].证券之星, 2025-10-29.[7]兴发研究院成功开发新能源汽车动力电池托盘铝型材及铝托盘[N].中国有色金属报, 2023-01-21.[8]山东豪门铝业5500吨级铝基新材料产线进入最后攻坚阶段[N].临沂日报, 2025-08-22.[9]广东坚美铝型材厂（集团）有限公司[EB/OL].中国汽车工程学会.[10]兴发研究院成功开发新能源汽车动力电池托盘铝型材及铝托盘[EB/OL].科创中国, 2023-02-10.
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