新材料在汽車輕量化技術中的運用

孫海影

摘 要：汽車輕量化是實現汽車節能減排、提高汽車性能、增加汽車安全性的有效措施。全球經濟的發展，資源的緊缺和環保問題的日益突出，使得汽車工業的綠色節能成為發展的主要方向之一。要想實現汽車工業的環保節約，減少汽車的重量并不影響汽車的使用質量，是當前可行性最高、制約因素最少、也最節約的方式。而汽車輕量化需要材料技術的支持和應用。本文研究了當前我國在實現汽車輕量化中運用新材料的現狀，出現的問題，并介紹了目前應用廣泛的新材料，闡述了應用新材料中需要注意的問題和應對策略。

關鍵詞：汽車輕量化；新材料；技術

實現汽車輕量化的策略有減小汽車尺度、結構優化達到輕量、運用創新輕質材料如鋁合金、合成塑料等，其中新型輕量材料的創新和應用是最為高效可行的。目前汽車輕量化新材料的應用上，雖然很多汽車生產廠家已經意識到材料的優化，并著力開發運用新型輕質材料，但是新材料在汽車產品材料應用中所占比重不高。合理開發研究新型材料，在保障汽車的安全性和質量的前提下，將汽車的重量降低，來達到節約燃料、節省能源、減少對環境的破壞、提升汽車性能的目的。

1 我國汽車輕量化運用新材料中存在的問題

1）新材料技術制約。雖然新材料對于減輕汽車整體質量有顯著效果，但是要求新材料能夠滿足汽車的安全要求和性能要求，這就給新材料的開發提供了很大難度。當材料的質量降低、變薄變輕后，強度必須更高才能滿足要求。如鋼板材料的使用上，高強度鋼的生產技術不過關，熱沖壓技術不夠先進，必然導致高強鋼的使用率偏低。而許多高端材料的核心研發生產技術，我國國內企業掌握的不多。這些導致我國新型材料應用量很少，所占比例很低。

2）輕量化成效不顯著。我國在實現汽車輕量化進行了大量研究和嘗試，也取得了很多成果，但是受技術等因素的限制，導致我國汽車輕量化新材料運用方面存在很多缺陷，和發達國家比還有一定差距。我國自主研發生產的品牌車，雖然很多應用了新材料減少質量，但是汽車的安全性降低。若在保障安全性的基礎上，我國自主研發品牌汽車則比國外同類型產品質量更重，耗油量也更高，節約能源的效果不明顯。

2 常見汽車輕量化材料

2.1 高強度鋼

鋼鐵材料在汽車材料中運用最廣泛。高強度鋼、超高強度鋼能夠實現有效地減輕汽車質量同時保障材料強度的要求。高強度鋼板應用于汽車零件和車架等部位，取代普通鋼和鑄鐵使得車身質量大幅度減小。高強度鋼可應用于汽車轉向零件等對強度要求極高的部件，也可用于車身、底盤等部位，實現輕量化。

2.2 鎂合金

鎂是一種輕質金屬材料，鎂合金在汽車輕量化技術中也起到越來越重要的作用，成為一個有效的研究方向。鎂合金可應用于汽車底盤和車身，還可應用于一些零件和結構件。鎂合金材料中鑄造鎂合金的應用最為廣泛，如AM、AZ系列。此外變形鎂合金可以運用到車身組件和框架等車身部位，有效地減輕車身重量。

2.3 鋁合金

鋁合金在汽車輕量化中運用比較廣泛，尤其是在輕型車的應用上更是逐年增長。鎂合金質量較輕，且我國輕量化技術中對鎂合金材料研究深入，發展比較成熟。鋁合金中的鑄造鋁合金大量應用于發動機零件和底盤零件等，能夠滿足汽車安全要求，變形鋁合金則多應用于車身零件和車身構件等汽車部位，如保險杠、車門、車輪等。此外，鋁合金中的超塑性鋁合金、粉末冶金鋁合金等材料也不斷被研發投入使用，在汽車輕量化中發揮重要作用。

2.4 塑料及復合材料

塑料以及非金屬基復合材料也開始在汽車輕量化技術中得到重視和應用。塑料自重極輕，而且不易腐蝕，不會出現銹蝕等問題，能夠比較方便地加工成型，而且還比較經濟。工程塑料、塑料合金等塑料類型可以應用于各種內裝件，如儀表盤、汽車頂棚、各種箱蓋等部位，隨著技術的發展成熟，塑料材料也可以應用在結構件和外裝件上，實現塑料材料的廣泛應用。

3 實現汽車輕量化新材料應用策略

1）推動新材料核心技術創新。要實現新材料在汽車輕量化中的有效應用，必須保證新材料的性能過關，必須加大對新材料研究投入，大量開展輕量化材料的創新研發工作。科研機構、高校、企業技術部門都要加大技術攻關力度，相互合作，可以共建實驗室等實現共同突破，將研發與產品結合起來，提高效率，加快科研成果、科學技術盡快轉化為產品，不斷改進和發展。要鼓勵企業重視新技術的學習和引進，吸收利用，自主研發新產品，并加強政策支持和資金鼓勵。2）合理選用新型材料。新型材料的性能不同，優缺點和實用性也各不相同，在選用時要充分了解各種材料的特性，選用適宜的材料。安全是首要考慮因素，選用新材料要保障車輛整體性能和安全，注意材料的強度指數和抗沖擊能力。如鋼合金強度較高，抗碰撞沖擊性能較好，但是質量相比較其它新材料要高，而鎂合金雖然質量較輕，研究技術成熟，但是力學性能較差，應用于重點構件時安全性較低，要充分考慮材料各種因素，科學合理選用材料。3）擴大新材料應用規模。實現新材料在汽車輕量化中的廣泛應用，規模化生產新型材料。要提高新材料的性能，優化產品，使產品具有更廣泛的適用范圍和更高的實用性，有更多的市場，從而使新材料得到大規模應用。要處理好材料大規模應用與成本的關系，降低生產成本，注意材料的再利用，從而增加材料的需求市場。

4 總結

新型輕量化材料，在實現汽車輕量化、實現汽車節能減排方面具有極大的發展潛力。結合我國新材料在汽車輕量化技術中的應用現狀和出現問題，結合當前研發新型材料的性能特點，要想實現大規模的汽車輕量化，必須合理選用材料，將汽車的使用性能和安全作為第一考慮要素，加快產品的研發和升級，加快材料核心技術的研究，彌補材料的缺陷，不斷開發研究新材料，降低生產成本，提高產品的適應性，促進產品的大規模使用，以低成本來實現汽車的輕量化，以高市場需求來實現產品的大規模應用。

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