汽車輕量化發(fā)展主要有三個(gè)方向：

除了第一項(xiàng)“新型材料”，后面兩項(xiàng)是什么呢？敬請(qǐng)期待明天的內(nèi)容

今天小編先從輕量化材料應(yīng)用為大家梳理

輕量化材料的應(yīng)用

1. 高強(qiáng)度鋼

高強(qiáng)度鋼的分類和定義國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的定義和分類方法，一般按照強(qiáng)度劃分和強(qiáng)化機(jī)理劃分。車身輕量化實(shí)現(xiàn)的總體思路及途徑如圖 1 所示，將屈服強(qiáng)度小于 210 MPa 的鋼稱為“軟鋼”，210 ～ 550 MPa 之間的稱為“高強(qiáng)度”鋼，高于 550 MPa 的稱為“超高強(qiáng)度鋼”。

高強(qiáng)度鋼的價(jià)格相對(duì)較低，具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、優(yōu)越的碰撞吸能性和抗疲勞強(qiáng)度，且沖壓成形性、焊接性和可涂裝性優(yōu)良，關(guān)鍵是能夠利用現(xiàn)有汽車生產(chǎn)線生產(chǎn)從而節(jié)約設(shè)備投資，所以在現(xiàn)階段，高強(qiáng)度鋼是車身減重的首選材料。

如圖 2 的例子所示，車身上高強(qiáng)度鋼多用于車身側(cè)圍板、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和車門板等覆蓋件上，其中影響車身整體強(qiáng)度的車身框架部分又多選用超高強(qiáng)度鋼，如保險(xiǎn)杠、底板梁和頂蓋橫梁等。

2. 鋁合金材料

鋁合金材料密度是鋼的 1/3，吸能性是鋼的 2倍，在碰撞安全性方面有明顯優(yōu)勢(shì)，且鋁的可回收性和耐腐蝕性較好，是最常見(jiàn)的車身用輕金屬材料。雖然鋁材的彈性模量較低，但它有很好的擠壓性，能夠得到復(fù)雜界面從而從結(jié)構(gòu)上補(bǔ)償部件的剛度，因此在滿足剛性和強(qiáng)度等多方面力學(xué)性能的前提下，能夠大大降低材料消耗和制件的質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車身輕量化、提高整車燃油效率。

目前階段，鋁合金在車身上多應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板上，如長(zhǎng)城汽車某車型的零部件，通過(guò)應(yīng)用鋁合金材料并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了部件整體減重 50% 以上的目標(biāo)（如表所示）。

由于鋁合金具有上述優(yōu)良特性，自 20 世紀(jì) 70年代石油危機(jī)以來(lái)，歐美日等汽車大國(guó)就開(kāi)始在量產(chǎn)車上應(yīng)用鋁合金，如鋁合金機(jī)罩、行李箱蓋、翼子板、保險(xiǎn)杠、車廂地板和散熱器框架等，隨著鋁合金加工工藝和裝配工藝日漸成熟，奧迪 A8和捷豹路虎 XJ 系列車型甚至實(shí)現(xiàn)了全鋁車身的設(shè)計(jì)和制造（見(jiàn)圖 3），實(shí)現(xiàn)了車身減重 40% 以上的效果。

3. 鎂合金材料

鎂的密度是 1.74 kg/m3，是鋁的 2/3，且鎂合金材料吸振性好，生產(chǎn)模具壽命高、尺寸穩(wěn)定，作為輕量化材料應(yīng)該更合適，但鎂的化學(xué)活性高，加工過(guò)程中容易發(fā)生燃燒和爆炸，存在安全生產(chǎn)問(wèn)題，且耐腐蝕性、蠕變強(qiáng)度和再生技術(shù)不如鋁，所以現(xiàn)階段相比于鋁合金，鎂合金的研究和發(fā)展很不充分，只應(yīng)用于個(gè)別車型的發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、轉(zhuǎn)向盤(pán)、座椅支架、車內(nèi)門板和變速器外殼等方面。圖 4 所示的奇瑞 L11 車型鎂合金轉(zhuǎn)向盤(pán)，相比傳統(tǒng)鋼材質(zhì)減重 0.83 kg。

4. 工程塑料和復(fù)合材料

現(xiàn)代汽車為節(jié)約資源、滿足輕量化、防腐蝕、低成本和美觀等要求，材料方面正在大量采用非金屬材料，目前主要有工程塑料和復(fù)合材料。

汽車上的工程塑料主要有PP、PE、PVC、ABS 和 PA 等，這些工程塑料具有密度小、成形性好、耐腐蝕、防振和隔音隔熱等優(yōu)良特性的同時(shí)，又具有金屬鋼板不具備的外觀（顏色、光澤）和觸感，所以在汽車上應(yīng)用廣泛，例如，前后保險(xiǎn)杠、儀表板、前后車燈、后備箱蓋、翼子板及眾多內(nèi)外飾件等。

復(fù)合材料是指兩種或兩種以上物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)結(jié)合起來(lái)而制成的一種多相固體材料，通常由增強(qiáng)材料和基體材料復(fù)合而成，其中增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維和高分子材料。復(fù)合材料具有很多金屬材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如，防銹、隔熱、隔音、保護(hù)人體、密度小、強(qiáng)度高以及抗疲勞度大等特點(diǎn)。

近年來(lái)復(fù)合材料主要應(yīng)用于前端托架、儀表板骨架、電池托架、懸架和車架等汽車結(jié)構(gòu)件上，如高強(qiáng)度有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有很高的機(jī)械強(qiáng)度，能代替鋼架材料從而減輕車身質(zhì)量；碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料能夠代替鋼板彈簧運(yùn)用于懸架系統(tǒng)。如圖 5 所示，奧迪 A8 行李箱隔艙隔板采用碳纖維材質(zhì)，質(zhì)量?jī)H 2.6 kg，卻能夠?qū)⒑蟛寇嚿韯傂詮?qiáng)度提高 30%。