汽車輕量化發(fā)展主要有三個方向：

除了第一項“新型材料”，后面兩項是什么呢？敬請期待明天的內(nèi)容

今天小編先從輕量化材料應用為大家梳理

輕量化材料的應用

1. 高強度鋼

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

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

如圖 2 的例子所示，車身上高強度鋼多用于車身側圍板、頂蓋、發(fā)動機罩和車門板等覆蓋件上，其中影響車身整體強度的車身框架部分又多選用超高強度鋼，如保險杠、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，且鋁的可回收性和耐腐蝕性較好，是最常見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，能夠得到復雜界面從而從結構上補償部件的剛度，因此在滿足剛性和強度等多方面力學性能的前提下，能夠大大降低材料消耗和制件的質(zhì)量，進而實現(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用于發(fā)動機罩內(nèi)外板上，如長城汽車某車型的零部件，通過應用鋁合金材料并優(yōu)化結構設計，實現(xiàn)了部件整體減重 50% 以上的目標（如表所示）。

由于鋁合金具有上述優(yōu)良特性，自 20 世紀 70年代石油危機以來，歐美日等汽車大國就開始在量產(chǎn)車上應用鋁合金，如鋁合金機罩、行李箱蓋、翼子板、保險杠、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 系列車型甚至實現(xiàn)了全鋁車身的設計和制造（見圖 3），實現(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，作為輕量化材料應該更合適，但鎂的化學活性高，加工過程中容易發(fā)生燃燒和爆炸，存在安全生產(chǎn)問題，且耐腐蝕性、蠕變強度和再生技術不如鋁，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，只應用于個別車型的發(fā)動機罩蓋、轉向盤、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 車型鎂合金轉向盤，相比傳統(tǒng)鋼材質(zhì)減重 0.83 kg。

4. 工程塑料和復合材料

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，又具有金屬鋼板不具備的外觀（顏色、光澤）和觸感，所以在汽車上應用廣泛，例如，前后保險杠、儀表板、前后車燈、后備箱蓋、翼子板及眾多內(nèi)外飾件等。

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

近年來復合材料主要應用于前端托架、儀表板骨架、電池托架、懸架和車架等汽車結構件上，如高強度有機纖維增強復合材料有很高的機械強度，能代替鋼架材料從而減輕車身質(zhì)量；碳纖維增強復合材料能夠代替鋼板彈簧運用于懸架系統(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)量僅 2.6 kg，卻能夠?qū)⒑蟛寇嚿韯傂詮姸忍岣?30%。