汽車輕量化材料種類及未來發(fā)展走勢

汽車輕量化可以有效地減輕汽車的重量，是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的主要方向之一。 汽車輕量化主要采用輕量化替代材料，改進車身零部件制造技術(shù)，優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)設計三種方法。 主要從三種方法之一的輕量化替代材料著手，通過對五種替代材料的分類介紹，簡要分析了應用趨勢，那么，下面一起了解下汽車輕量化材料種類及未來發(fā)展走勢吧!  　　

汽車行駛所需的動力和動力傳動系統(tǒng)與汽車質(zhì)量成正相關，減輕質(zhì)量后，汽車可以以較低的牽引動力發(fā)揮同等的性能; 汽車行駛中燃料消耗量的75%與整車質(zhì)量有關，降低汽車質(zhì)量可以有效降低油耗和排放量，質(zhì)量每下降10%油耗下降8%，排放量下降4%。 

因此，從汽車工業(yè)發(fā)展和社會環(huán)境要求的角度來看，降低汽車質(zhì)量、提高燃油經(jīng)濟性和環(huán)境性能具有重要意義。  　　汽車輕量化材料的應用涉及車身、結(jié)構(gòu)零件及零部件  　　1)高強度鋼板的抗拉強度和屈服強度性能高，主要應用于車輛的重要結(jié)構(gòu)物。 其高拉伸強度和高屈服強度的特性，可以使鋼板變薄，減少車體重量，同時維持性能。 

近年來，多應用于汽車結(jié)構(gòu)零件，按其特性可分為低強度剛、高強度鋼和超高強度剛。 

這種材料主要應用于AB柱、地板、門檻等車輛的重要結(jié)構(gòu)物，例如寶馬在某些車型的中通道、地板、B柱、車門防撞桿上應用了高強度鋼; 凱迪拉克在部分車型的AB柱內(nèi)板、地板下通道、梁等關鍵零部件上采用先進的高強度鋼，使鋼制下車身結(jié)構(gòu)比原鋁制車身重6公斤。  　　2)鋁合金耐腐蝕性、耐磨損性優(yōu)異，適用于從內(nèi)部零件蓋體向全鋁合金殼體的過渡。 密度小，強度和剛性高，彈性和抗沖擊性良好，加之優(yōu)良的耐腐蝕性和耐磨性，是汽車輕量化的理想材料。 鎂鋁合金早期應用于汽車發(fā)動機罩和行李箱蓋，現(xiàn)在發(fā)展到全鋁車身的應用。 其中，用于汽車的應用材料為鎂鋁合金和鋁復合材料，目前國外已經(jīng)達到車身80%以上的鎂鋁合金和鋁復合材料的應用。 應用于汽車的鎂鋁合金分為鑄造鎂鋁合金和變形鎂鋁合金，具體細分應用如表2所示。 目前，業(yè)內(nèi)60%以上的汽車用鎂鋁合金材料為再生鋁，回收1t鎂鋁合金比加工制造1t耗電量少95%。  　　3)鎂合金彎曲強度和隔音性能好，應用于車身結(jié)構(gòu)構(gòu)件和零件。 在彎曲剛性不變化的條件下，用鎂代替鋼可以減少61%，在彎曲強度不變化的條件下，用鎂代替鋼可以減少74%，每使用1 kg鎂，轎車的壽命就可以減少30 kg 目前在歐洲開發(fā)和使用的鎂合金車用零件超過60種，自行車用鎂合金使用量9.3~20.3公斤北美鎂合金汽車零件超過100種，使用量5.8公斤~26.3公斤的國內(nèi)開發(fā)， 所用鎂合金車用零件只有20多種，整體技術(shù)水平還有很大提高空間，目前商業(yè)上使用的平均自行車鎂用量不足1公斤。  　　4)片狀模制塑料可根據(jù)零件的需要調(diào)整力學及耐腐蝕高溫性能，適用于某些車身、承重結(jié)構(gòu)物和耐高溫腐蝕零件。 該材料的商業(yè)化應用目前主要集中在車身后門，其他應用多處于試驗階段。 雷諾汽車的尾門比原來的鋼制尾門減少了10%，注塑、組裝工序簡單，大大降低了生產(chǎn)成本。  　　5)汽車用碳纖維復合材料性能高但成本高，目前多用于賽車等領域。 該材料由兩種以上不同性質(zhì)的材料復合壓制而成，其綜合性能強于原材料性能的總和，能夠滿足不同車用零部件的要求。 其中，碳纖維復合材料(CFRP )重量輕、強度高)鋼強度5倍，耐高溫、耐腐蝕，是非常理想的汽車輕量化材料。 這類材料最初制造成本較高，主要在賽車等車型上有少量應用，隨著制造成本的降低逐漸滲透到民間領域。  　　

汽車輕量化材料是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向之一，可以有效減輕車身重量，是目前實現(xiàn)汽車節(jié)能減排直接、有效的手段。 汽車質(zhì)量與油耗和排放量下降呈正相關，比例為5:4:2; 汽車輕量化的五種替代材料的應用涉及車身、結(jié)構(gòu)零件和零件，其中高強度鋼是汽車輕量化的基礎，鎂鋁合金是目前汽車輕量化的重要材料，鎂合金、片狀模具塑料和復合材料是該領域的新材料; 未來要結(jié)合五種材料的特點，確立汽車輕量化材料的優(yōu)化配置。  　

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