基于鋁基復合材料的汽車輕量化研究

基于鋁基復合材料的汽車輕量化研究

全球的汽車制造業都在開發和利用先進的輕量化材料和尖端技術來生產制造效率更高、更可靠、更安全、更少污染的新車型，而且不損壞車輛的其它屬性，如尺寸、有效載荷、額定功率和最大加速度。為滿足車輛燃料經濟性和減排的要求，各大汽車企業都在致力于研究減輕車輛質量、提高車輛效率。其中，汽車輕量化材料的使用必須滿足法規和立法對環境的要求。輕質高強度汽車材料有先進高強度鋼（AHSS）、鋁（鋁基復合材料）、鎂及其復合材料。研究了鋁基復合材料作為汽車零部件制造中鋼和鋁合金替代材料的潛力，以及其未來在汽車輕量化中的應用趨勢。

鋁基復合材料在汽車中普遍應用歸因于鋁金屬的基本屬性，如密度、比強度、沖擊負荷下高彈性、低溫下高韌性、可成形性和高導電性。通過合金化與不同材料的復合可提高鋁的這些性能，且改善了鋁金屬強度不足的缺點。與同等鋼結構相比，鋁基復合材料能夠減輕車身質量50%，且其車身結構剛度和耐沖擊性更好。

由于鋁基復合材料的一次加工和二次加工成本高，而且鋁的成本是鋼成本的4～5倍，因此鋁基復合材料的成本高是限制其廣泛應用的主要原因。需要開發鋁基復合材料的一次、二次加工技術。新技術（如碳納米管和納米技術）、一體化結構和多材料復合制造的理念將促進鋁基復合材料代替鎂、先進高強度鋼和聚合物復合材料生產汽車。其它技術，如功能分級材料（FGM）能夠降低鋁基復合材料二次加工的成本。開發新的鋁合金用于諸如碰撞管理等領域，為鋁基復合材料提供新的發展機會，挖掘其在汽車中的應用潛力。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2015年第128期

作者：Nturanabo Francis et al

編譯：趙喚