Automobile Lightweight Technology: Development Trends of Aluminum/Magnesium Alloys and Their Forming Technologies

1. 개요:

• 제목: Automobile Lightweight Technology: Development Trends of Aluminum/Magnesium Alloys and Their Forming Technologies
• 저자: Fu Penghuai, Peng Liming, Ding Wenjiang
• 발행 연도: 2018
• 발행 학술지/학회: Strategic Study of CAE
• Keywords: automobile, lightweight, aluminum alloy, magnesium alloy, forming technology, development trend

2. 연구 배경:

중국은 자동차 생산 및 소유 증가로 인해 심각한 에너지 소비, 안전 및 환경 문제에 직면하고 있다. 자동차 경량화 기술은 자동차 산업의 지속 가능한 발전을 추진하고 연비를 향상시키며 배출가스를 줄이는 중요한 수단이다. 경량화 기술은 경량 설계, 경량 소재, 경량 제조 공정의 세 가지 주요 요소로 구성된다.

새로운 경량화 기술의 실현 가능성은 비용 대비 효과에 달려 있으며, 이점이 비용 증가보다 훨씬 클 경우에만 구현된다. 본 연구는 새롭게 개발된 경량 알루미늄 및 마그네슘 합금과 자동차 분야에서의 알루미늄/마그네슘 성형 기술 개발에 초점을 맞춘다.

3. 연구 목적 및 연구 질문:

• 연구 목적: 알루미늄 및 마그네슘 합금의 개발 동향과 자동차 산업 적용의 장애 요인을 분석하고, 중국 자동차 산업에서 알루미늄 및 마그네슘 합금의 사용을 촉진하기 위한 방안을 제시한다.
• 핵심 연구 질문: 새로운 경량 알루미늄 및 마그네슘 합금 및 성형 기술의 발전 동향은 무엇이며, 자동차 산업에서의 적용에 따른 장벽은 무엇인가? 중국 자동차 산업에서 알루미늄 및 마그네슘 합금의 사용을 증진시키기 위한 실행 가능한 해결책은 무엇인가?
• 연구 가설: 새로운 소재, 새로운 성형 기술 및 새로운 응용 분야의 개발을 통해 알루미늄 및 마그네슘 합금의 자동차 산업 적용을 증진시킬 수 있다.

4. 연구 방법론:

• 연구 설계: 문헌 연구
• 데이터 수집 방법: 알루미늄 및 마그네슘 합금 관련 학술 논문 및 산업 보고서 검토.
• 분석 방법: 알루미늄 및 마그네슘 합금의 개발 동향과 자동차 산업 적용 장벽 분석, 해결책 제시.
• 연구 대상 및 범위: 알루미늄 및 마그네슘 합금, 성형 기술 및 자동차 산업 응용. 중국 내외 연구 및 응용을 모두 포함.

5. 주요 연구 결과:

• 핵심 발견사항:
  • 새로운 알루미늄 및 마그네슘 합금, 새로운 성형 기술, 새로운 응용 분야의 개발에 대한 리뷰.
  • 자동차 산업에서 알루미늄 및 마그네슘 합금 사용 증진을 위한 가능한 해결책 제시.
  • 알루미늄 합금의 경우, JDA1 및 JDA2 합금과 같은 새로운 합금, 진공 다이캐스팅, 유변 다이캐스팅과 같은 새로운 성형 기술, 엔진 브라켓, 자동차 차체와 같은 새로운 응용 분야의 개발 및 적용 사례가 제시
  • 마그네슘 합금의 경우, JDM1~JDM4 합금과 같은 고성능 합금, 유동 성형과 같은 새로운 성형 기술, 엔진 실린더 헤드, 자동차 차체와 같은 새로운 응용 분야의 개발 및 적용 사례가 제시
  • 자동차 경량화 기술의 장벽으로는 고가의 소재비, 높은 R&D 및 생산 비용, 유지보수 비용 증가, 부식 및 접합 기술의 미성숙 등 제시
• 통계적/정성적 분석 결과: 정성적 분석 결과 위주로 제시됨.
• 데이터 해석: 논문에 제시된 데이터, 연구 결과 분석 및 해석을 통해 알루미늄/마그네슘 합금의 개발 및 응용 동향을 파악하고, 장애 요인과 해결 방안을 제시.
• Figure Name List:
  • Figure 1. Engine bracket (chassis system) made from the JDA1 aluminum alloy,
  • Figure 2. Photographs of die cast aluminum alloy V6 engine blocks,
  • Figure 3. Calipers (chassis system) produced by rheo-die casting of semi-solid aluminum alloy and their internal microstructure,
  • Figure 4. Aluminum truck wheels produced via forging & flow forming by the Shandong Meika Wheel Co., Ltd,
  • Figure 5. Microstructure of the die-cast Mg-4A1-4Sm-0.3Mn alloy in the as-cast condition,
  • Figure 6. Production of magnesium alloy wheels via extrusion process,
  • Figure 7. JDM1 magnesium wheel produced by cast & flow forming technology,
  • Figure 8. Engine cylinder head made of JDM1 magnesium alloy

6. 결론 및 논의:

본 연구는 알루미늄 및 마그네슘 합금의 개발 동향과 자동차 산업 적용의 장애 요인을 분석하고 해결책을 제시하였다. 새로운 소재, 새로운 성형 기술, 새로운 응용 분야의 개발은 자동차 경량화에 기여할 수 있다.

그러나 고가의 소재비, 높은 R&D 및 생산 비용, 유지보수 비용 증가, 부식 및 접합 기술의 미성숙 등의 장벽이 존재한다. 중국 자동차 산업은 알루미늄/마그네슘 합금 경량화 기술의 개발 및 응용을 위해 소재 개발, 제조 공정 최적화, 기초 연구 심화, 다이캐스팅 공정 활용 등의 노력을 해야 한다.

7. 향후 후속 연구:

알루미늄/마그네슘 합금 관련 기초 연구 심화, 새로운 성형 기술 개발, 자동차 부품의 다양한 응용 분야 확대에 대한 추가 연구가 필요하다. 특히 마그네슘 합금의 부식 문제 해결 및 접합 기술 개선을 위한 연구가 중요하다. 또한 산업계와의 협력을 통해 기술 상용화를 위한 연구가 필요하다.

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9. Copyright:

본 자료는 Fu Penghuai, Peng Liming, Ding Wenjiang 저자의 논문: "Automobile Lightweight Technology: Development Trends of Aluminum/Magnesium Alloys and Their Forming Technologies" 를 기반으로 작성되었습니다.

DOI는 10.15302/J-SSCAE-2018.01.012 입니다.

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