因應(yīng)中國(guó)鋁工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展，交通用鋁對(duì)降低能源損耗和提高國(guó)民生活質(zhì)量起到越來(lái)越重要的作用，而交通運(yùn)輸領(lǐng)域的輕量化趨勢(shì)給鋁工業(yè)也帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。
2005年6月25日~28日，由中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)、重慶市人民政府、中國(guó)鋁業(yè)公司主辦，北京安泰科信息開發(fā)有限公司、西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限公司舉辦的“2005年中國(guó)交通用鋁國(guó)際研討會(huì)”在重慶舉行。在研討會(huì)上，中鋁公司、西南鋁、東北輕合金、美鋁、歐洲鋁協(xié)等24家鋁工業(yè)界知名企業(yè)發(fā)表了相關(guān)論文與演講，下文是我司涂總經(jīng)理發(fā)表的題為“自行車用鋁市場(chǎng)與生產(chǎn)現(xiàn)狀”的演講，文中分析了自行車用鋁的現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)鋁材料在自行車業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)做了科學(xué)的預(yù)測(cè)。作為自行車鋁工業(yè)材全國(guó)最大的供應(yīng)商，文中所列舉的事實(shí)依據(jù)具有很典型的代表意義。
本次研討會(huì)在鋁工業(yè)屆引起了熱烈的反響，并取得了預(yù)計(jì)的效果。
1、自行車材料的衍變
經(jīng)歷了近200年的時(shí)間，自行車開始走向設(shè)計(jì)個(gè)性化、功能綜合化、自重輕量化、操縱方便化、款式多樣化，自行車材料也進(jìn)入了多材料并存的格局，碳鋼、鉻鉬鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、碳纖維材料均有不同程度的應(yīng)用，并最終會(huì)向復(fù)合材料及高強(qiáng)度輕合金材料轉(zhuǎn)變。
自90年代以來(lái)，鋁材在自行車業(yè)的應(yīng)用進(jìn)入了飛速發(fā)展階段。臺(tái)灣出口的整車中，鋁合金零件所占比例1980年只有4.7%，1993年為8.9%，從1995年到2001年卻從10%躍升到70%，而且依然出現(xiàn)整體成長(zhǎng)之趨勢(shì)，這當(dāng)然與臺(tái)灣自行車的轉(zhuǎn)型有關(guān)，即從多檔次產(chǎn)品轉(zhuǎn)向高檔產(chǎn)品；
中國(guó)大陸雖然鋁合金自行車發(fā)展較遲，但近幾年也出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)之趨勢(shì)。自行車配件的鋁擠型也有相應(yīng)的增長(zhǎng)。這與中國(guó)自行車產(chǎn)品整體層次的提升有關(guān)。
２、自行車鋁材應(yīng)用的現(xiàn)狀分析
2.1 自行車為什么選擇鋁合金作為其基材？
a)鋁合金的輕質(zhì)為最重要的特性，也是自行車行業(yè)青睞的重要原因。
自行車速度和重量成反比關(guān)系，重量每降低10%，人力功效提高7%。為提高人力工效，降低整車重量就成了提高自行車功效的關(guān)鍵因素。
b)鋁合金良好的吸震功能。鋁材彈性模量低于鉻鉬鋼，用鋁材制成的車架能夠最大限度地吸收來(lái)自于地面的震動(dòng)。
c)鋁合金表面良好的色彩表現(xiàn)效果極大地滿足了消費(fèi)者對(duì)色彩的需求
鋁合金因輕質(zhì)、強(qiáng)度適中、加工便捷、陽(yáng)極后耐蝕性佳而被自行車業(yè)界所廣泛利用。
2.2 自行車市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
a）少量多樣化。目前自行車也進(jìn)入了DIY時(shí)代，滿足不同客戶在功能、樣式、規(guī)格方面的需要成為自行車廠商力爭(zhēng)的賣點(diǎn)。
b)中國(guó)成為全球自行車主要生產(chǎn)基地。2003年中國(guó)自行車產(chǎn)量高達(dá)7452.5萬(wàn)臺(tái)，占世界65%份額；2004年全國(guó)自行車產(chǎn)量7972.16萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6.97%；而中國(guó)又劃分為以廣東為主的華南生產(chǎn)中心、以天津?yàn)橹鞯娜A北生產(chǎn)中心以及以江浙為主的華東生產(chǎn)中心。2004年，天津共生產(chǎn)了自行車2671萬(wàn)輛，廣東為2400萬(wàn)輛；
同時(shí)，電動(dòng)車迅猛發(fā)展，98年全國(guó)電動(dòng)車產(chǎn)量5.8萬(wàn)輛，99年達(dá)14萬(wàn)輛，2000年為29萬(wàn)輛，2002年為158萬(wàn)輛，而2003年為400萬(wàn)輛，2004年為675.71萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)69.05%。
數(shù)據(jù)顯示，自行車需求增長(zhǎng)已趨減緩，其中電動(dòng)車需求增長(zhǎng)旺盛可謂自行車行業(yè)的一大沖擊；
2.3 自行車鋁合金的應(yīng)用實(shí)踐
2.3.1自行車用鋁材的牌號(hào)及擠壓機(jī)的選擇
目前自行車鋁管外徑大都在16mm~72mm之間，相應(yīng)的擠壓機(jī)噸位也在600T~1800T之間。
自行車材質(zhì)的選擇通常會(huì)考慮其穩(wěn)定性、熱處理的經(jīng)濟(jì)性、比強(qiáng)度以及價(jià)格。目前的實(shí)踐如下：
車架
鋁合金在自行車材料上的運(yùn)用上均選用焊接性良好的熱處理合金（鋁鎂硅合金與鋁鎂鋅合金），這些合金中最具代表性的是6061與7005這兩種熱處理型的鋁合金，強(qiáng)度適中，塑性及焊接性良好，可說(shuō)是車架界的最佳選擇。
鋁圈
鋁圈在材料選擇時(shí)需充分考慮其對(duì)強(qiáng)度、鋼性、拉力與外觀的要求。目前普遍采用的還是6061、6063及6005，也有廠商在開發(fā)7005，但因其擠性較差，沒(méi)有普遍推廣。
鋁圈因其表面比較光潔，摩擦性不好，對(duì)剎車有影響?，F(xiàn)在有通過(guò)對(duì)雙邊研磨、車削或改變剎車片的材質(zhì)來(lái)增加摩擦系數(shù)的。
2.3.2 鋁合金在自行車行業(yè)應(yīng)用中遇到的幾大困境
a)鋁合金專業(yè)技術(shù)人員不足導(dǎo)致了鋁合金材料后續(xù)加工的一些困難，從而造成了一些品質(zhì)問(wèn)題。
b)自行車整車廠競(jìng)爭(zhēng)激烈從而導(dǎo)致其通過(guò)對(duì)零配件廠商的競(jìng)相壓價(jià)來(lái)降低成本，而配件廠也各出新招，甚至有直接用鑄棒加工成齒輪，從而在后續(xù)應(yīng)用中存在諸多品質(zhì)問(wèn)題。
c)部分消費(fèi)者對(duì)鋁合金材料的拒絕，當(dāng)然這主要是因?yàn)閮r(jià)格因素，不過(guò)也存在消費(fèi)者對(duì)材料特性的固有理解。
3 自行車鋁材料之發(fā)展與研發(fā)趨勢(shì)
隨著自行車行業(yè)在外型上的不斷求新求變，6061與7005已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)的需求，所以很多工廠都在研發(fā)新的材料，譬如在7050的成分基礎(chǔ)上加鈧，在6000系、5000系基礎(chǔ)上加上其它稀有金屬，甚至有再加碳酸鎂晶須，亦有以納米鋁為金屬基，加陶瓷粉末等材料，亦有研發(fā)鋁鋰合金。
無(wú)論如何，鋁合金材質(zhì)在自行車行業(yè)的研究都是以更輕、更薄、更強(qiáng)，以及更高的延伸率為主軸進(jìn)行開展的。
4 鋁合金在自行車行業(yè)應(yīng)用的前景展望
4.1 鋁材在自行車業(yè)的比重將會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但價(jià)格趨于穩(wěn)定，行業(yè)利潤(rùn)呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)；
4.2 自行車鋁管在目前偏好的6000系列中會(huì)向本系高錳銅合金轉(zhuǎn)移（如6013），雖然高錳銅合金有利于自行車的輕量化，但由于其擠型性較差，因此這些材質(zhì)能否被自行車業(yè)所普遍使用還要依賴于擠壓技術(shù)的發(fā)展。
4.3 6000系合金中增加微量元素以增強(qiáng)其性能，目前已經(jīng)進(jìn)入試驗(yàn)者視野的有鈧、鍺、高硅等，甚至有考慮陶瓷復(fù)合材料等。
4.4 7000系因其容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的缺陷影響了其在自行車行業(yè)中的使用，其將逐漸被6000系之材質(zhì)所取代。
５ 總結(jié)
鋁合金對(duì)自行車業(yè)的貢獻(xiàn)是有目共睹的，由于合金設(shè)計(jì)已趨多樣化，配合加工技術(shù)的提升，爾后自行車材料依賴鋁合金可望正面的成長(zhǎng)，預(yù)期有無(wú)止境的市場(chǎng)空間，但隨競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)一步惡化，自行車鋁材已趨微利。
目前有許多工業(yè)擠型廠紛紛推出利用已成熟的鋁合金材質(zhì)再稍微修改并添加微量元素如鈧、釩、鑭、鈮……等去改善合金的性能作為自己的Know-how以推出更熱門的產(chǎn)品，也普遍受到自行車業(yè)界的青睞。另外，應(yīng)值得注意的是鋁合金加溫到330℃～500℃后其具備極強(qiáng)的塑性，因此利用熱間液壓成型技術(shù)(Hydro-Forming Process)來(lái)突破車架Frame零焊道是有待去研究的，而且沒(méi)有任何其它材料可取代的。
總而言之，鋁合金在自行車材料用途上將有一段很長(zhǎng)的時(shí)間去開發(fā)與利用。
2005年6月25日~28日，由中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)、重慶市人民政府、中國(guó)鋁業(yè)公司主辦，北京安泰科信息開發(fā)有限公司、西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限公司舉辦的“2005年中國(guó)交通用鋁國(guó)際研討會(huì)”在重慶舉行。在研討會(huì)上，中鋁公司、西南鋁、東北輕合金、美鋁、歐洲鋁協(xié)等24家鋁工業(yè)界知名企業(yè)發(fā)表了相關(guān)論文與演講，下文是我司涂總經(jīng)理發(fā)表的題為“自行車用鋁市場(chǎng)與生產(chǎn)現(xiàn)狀”的演講，文中分析了自行車用鋁的現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)鋁材料在自行車業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)做了科學(xué)的預(yù)測(cè)。作為自行車鋁工業(yè)材全國(guó)最大的供應(yīng)商，文中所列舉的事實(shí)依據(jù)具有很典型的代表意義。
本次研討會(huì)在鋁工業(yè)屆引起了熱烈的反響，并取得了預(yù)計(jì)的效果。
1、自行車材料的衍變
經(jīng)歷了近200年的時(shí)間，自行車開始走向設(shè)計(jì)個(gè)性化、功能綜合化、自重輕量化、操縱方便化、款式多樣化，自行車材料也進(jìn)入了多材料并存的格局，碳鋼、鉻鉬鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、碳纖維材料均有不同程度的應(yīng)用，并最終會(huì)向復(fù)合材料及高強(qiáng)度輕合金材料轉(zhuǎn)變。
自90年代以來(lái)，鋁材在自行車業(yè)的應(yīng)用進(jìn)入了飛速發(fā)展階段。臺(tái)灣出口的整車中，鋁合金零件所占比例1980年只有4.7%，1993年為8.9%，從1995年到2001年卻從10%躍升到70%，而且依然出現(xiàn)整體成長(zhǎng)之趨勢(shì)，這當(dāng)然與臺(tái)灣自行車的轉(zhuǎn)型有關(guān)，即從多檔次產(chǎn)品轉(zhuǎn)向高檔產(chǎn)品；
中國(guó)大陸雖然鋁合金自行車發(fā)展較遲，但近幾年也出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)之趨勢(shì)。自行車配件的鋁擠型也有相應(yīng)的增長(zhǎng)。這與中國(guó)自行車產(chǎn)品整體層次的提升有關(guān)。
２、自行車鋁材應(yīng)用的現(xiàn)狀分析
2.1 自行車為什么選擇鋁合金作為其基材？
a)鋁合金的輕質(zhì)為最重要的特性，也是自行車行業(yè)青睞的重要原因。
自行車速度和重量成反比關(guān)系，重量每降低10%，人力功效提高7%。為提高人力工效，降低整車重量就成了提高自行車功效的關(guān)鍵因素。
b)鋁合金良好的吸震功能。鋁材彈性模量低于鉻鉬鋼，用鋁材制成的車架能夠最大限度地吸收來(lái)自于地面的震動(dòng)。
c)鋁合金表面良好的色彩表現(xiàn)效果極大地滿足了消費(fèi)者對(duì)色彩的需求
鋁合金因輕質(zhì)、強(qiáng)度適中、加工便捷、陽(yáng)極后耐蝕性佳而被自行車業(yè)界所廣泛利用。
2.2 自行車市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
a）少量多樣化。目前自行車也進(jìn)入了DIY時(shí)代，滿足不同客戶在功能、樣式、規(guī)格方面的需要成為自行車廠商力爭(zhēng)的賣點(diǎn)。
b)中國(guó)成為全球自行車主要生產(chǎn)基地。2003年中國(guó)自行車產(chǎn)量高達(dá)7452.5萬(wàn)臺(tái)，占世界65%份額；2004年全國(guó)自行車產(chǎn)量7972.16萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6.97%；而中國(guó)又劃分為以廣東為主的華南生產(chǎn)中心、以天津?yàn)橹鞯娜A北生產(chǎn)中心以及以江浙為主的華東生產(chǎn)中心。2004年，天津共生產(chǎn)了自行車2671萬(wàn)輛，廣東為2400萬(wàn)輛；
同時(shí)，電動(dòng)車迅猛發(fā)展，98年全國(guó)電動(dòng)車產(chǎn)量5.8萬(wàn)輛，99年達(dá)14萬(wàn)輛，2000年為29萬(wàn)輛，2002年為158萬(wàn)輛，而2003年為400萬(wàn)輛，2004年為675.71萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)69.05%。
數(shù)據(jù)顯示，自行車需求增長(zhǎng)已趨減緩，其中電動(dòng)車需求增長(zhǎng)旺盛可謂自行車行業(yè)的一大沖擊；
2.3 自行車鋁合金的應(yīng)用實(shí)踐
2.3.1自行車用鋁材的牌號(hào)及擠壓機(jī)的選擇
目前自行車鋁管外徑大都在16mm~72mm之間，相應(yīng)的擠壓機(jī)噸位也在600T~1800T之間。
自行車材質(zhì)的選擇通常會(huì)考慮其穩(wěn)定性、熱處理的經(jīng)濟(jì)性、比強(qiáng)度以及價(jià)格。目前的實(shí)踐如下：
車架
鋁合金在自行車材料上的運(yùn)用上均選用焊接性良好的熱處理合金（鋁鎂硅合金與鋁鎂鋅合金），這些合金中最具代表性的是6061與7005這兩種熱處理型的鋁合金，強(qiáng)度適中，塑性及焊接性良好，可說(shuō)是車架界的最佳選擇。
鋁圈
鋁圈在材料選擇時(shí)需充分考慮其對(duì)強(qiáng)度、鋼性、拉力與外觀的要求。目前普遍采用的還是6061、6063及6005，也有廠商在開發(fā)7005，但因其擠性較差，沒(méi)有普遍推廣。
鋁圈因其表面比較光潔，摩擦性不好，對(duì)剎車有影響?，F(xiàn)在有通過(guò)對(duì)雙邊研磨、車削或改變剎車片的材質(zhì)來(lái)增加摩擦系數(shù)的。
2.3.2 鋁合金在自行車行業(yè)應(yīng)用中遇到的幾大困境
a)鋁合金專業(yè)技術(shù)人員不足導(dǎo)致了鋁合金材料后續(xù)加工的一些困難，從而造成了一些品質(zhì)問(wèn)題。
b)自行車整車廠競(jìng)爭(zhēng)激烈從而導(dǎo)致其通過(guò)對(duì)零配件廠商的競(jìng)相壓價(jià)來(lái)降低成本，而配件廠也各出新招，甚至有直接用鑄棒加工成齒輪，從而在后續(xù)應(yīng)用中存在諸多品質(zhì)問(wèn)題。
c)部分消費(fèi)者對(duì)鋁合金材料的拒絕，當(dāng)然這主要是因?yàn)閮r(jià)格因素，不過(guò)也存在消費(fèi)者對(duì)材料特性的固有理解。
3 自行車鋁材料之發(fā)展與研發(fā)趨勢(shì)
隨著自行車行業(yè)在外型上的不斷求新求變，6061與7005已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)的需求，所以很多工廠都在研發(fā)新的材料，譬如在7050的成分基礎(chǔ)上加鈧，在6000系、5000系基礎(chǔ)上加上其它稀有金屬，甚至有再加碳酸鎂晶須，亦有以納米鋁為金屬基，加陶瓷粉末等材料，亦有研發(fā)鋁鋰合金。
無(wú)論如何，鋁合金材質(zhì)在自行車行業(yè)的研究都是以更輕、更薄、更強(qiáng)，以及更高的延伸率為主軸進(jìn)行開展的。
4 鋁合金在自行車行業(yè)應(yīng)用的前景展望
4.1 鋁材在自行車業(yè)的比重將會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但價(jià)格趨于穩(wěn)定，行業(yè)利潤(rùn)呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)；
4.2 自行車鋁管在目前偏好的6000系列中會(huì)向本系高錳銅合金轉(zhuǎn)移（如6013），雖然高錳銅合金有利于自行車的輕量化，但由于其擠型性較差，因此這些材質(zhì)能否被自行車業(yè)所普遍使用還要依賴于擠壓技術(shù)的發(fā)展。
4.3 6000系合金中增加微量元素以增強(qiáng)其性能，目前已經(jīng)進(jìn)入試驗(yàn)者視野的有鈧、鍺、高硅等，甚至有考慮陶瓷復(fù)合材料等。
4.4 7000系因其容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的缺陷影響了其在自行車行業(yè)中的使用，其將逐漸被6000系之材質(zhì)所取代。
５ 總結(jié)
鋁合金對(duì)自行車業(yè)的貢獻(xiàn)是有目共睹的，由于合金設(shè)計(jì)已趨多樣化，配合加工技術(shù)的提升，爾后自行車材料依賴鋁合金可望正面的成長(zhǎng)，預(yù)期有無(wú)止境的市場(chǎng)空間，但隨競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)一步惡化，自行車鋁材已趨微利。
目前有許多工業(yè)擠型廠紛紛推出利用已成熟的鋁合金材質(zhì)再稍微修改并添加微量元素如鈧、釩、鑭、鈮……等去改善合金的性能作為自己的Know-how以推出更熱門的產(chǎn)品，也普遍受到自行車業(yè)界的青睞。另外，應(yīng)值得注意的是鋁合金加溫到330℃～500℃后其具備極強(qiáng)的塑性，因此利用熱間液壓成型技術(shù)(Hydro-Forming Process)來(lái)突破車架Frame零焊道是有待去研究的，而且沒(méi)有任何其它材料可取代的。
總而言之，鋁合金在自行車材料用途上將有一段很長(zhǎng)的時(shí)間去開發(fā)與利用。
