汽車材料的輕量化發展現狀分析

宋孟欣

摘要：當今時代，汽車行業的發展速度驚人。由于汽車的生產與使用都會造成不同程度的環境污染，給生態造成巨大的壓力，使得這一行業的發展面臨著時代的更多考驗。因此這一行業力求向節能減排的目標突破。汽車材料的創新為新型汽車的節能減排提供了更多的物質基礎保障，讓汽車不論從車型上還是重量、質量上都有了大的改進。本文就來分析汽車材料輕量化發展現狀。

關鍵詞：汽車材料 ；輕量化 ；發展現狀

引言：

在汽車發展初期，汽車由于價格比較昂貴，只能在貴族或者有錢人之間使用。那時候汽車不僅造價昂貴，就連外形也顯得笨重。汽車生產初期一般采用的是鋼材、鋁材等材料。經過汽車行業的不斷發展，現代的汽車外殼與零部件的材料均有變革，大力提高了汽車的綜合性能[1]。

一、汽車輕量化對汽車工業發展的意義。

（一）有效地節能減排。

據研究表明，汽車的耗能情況與汽車的重量有著極大地關系。在發動機的功率相當的情況下， 汽車的重量越大， 油耗也就越大，因此減輕汽車本身的重量成為汽車節能減排的關鍵。從這個角度來說，公車材料的輕量化發展對改善大氣環境，實現節能減排有著重要的意義。

（二）有效提高汽車行駛過程中的安全性。

汽車本身的重量和汽車的負荷有著極大地關系，一般來說當汽車的重量比較重，帶給發動機的負荷就比較重，在汽車行駛過程中，就會讓發動機承受過大的壓力導致車輛諸多的安全隱患。從這個角度上講，采用輕量化材料減輕汽車的重量對于提高汽車駕駛中的安全性有著重要的意義。

（三）有效提高汽車性能。

一輛汽車的綜合性能考量的是發動機與汽車零部件之間的完美配合，當然現代的汽車還要考慮綜合系統。研究表明， 汽車的重量減輕， 對于汽車性能的提升也是一個很好的保障， 具體說來， 可以分為兩個方面：首先， 汽車的控制作用。為了提高汽車的性能，汽車的零部件應該采用更加持久耐用的新型材料，不僅能夠有效的減輕汽車本身的重量，對于提高汽車綜合性能與質量安全有著重要的意義。此外，輕量化的新型材料在散熱方面的效果也比較好，汽車的長途駕駛會給發動機以及零部件造成較高的熱量，因為摩擦產生的熱量如果不能及時散熱的話就會導致汽車的綜合性能下降[2]。從這個角度來講，使用輕量化的新型材料對于提高汽車的綜合性能有著重要的意義。

二、汽車制造材料輕量化的發展現狀。

（一）新材料的應用。

1.有色合金。

有色合金作為一種新型輕量化材料被應用到汽車制造當中，從發展之處到現在為止，仍然是汽車制造業中使用量最大與應用范圍最廣的輕量化材料。并且這種材料每年的使用率量都在不同程度的增長，也就是說有色材料是汽車制造輕量化材料中認可度最高的，可以預測到在未來她將成為汽車輕量化材料發展的大趨勢。

2.鋁合金。

鋁的密度是鋼的三分之一，因此鋁合金說可以算比較輕的合金材料。從目前汽車零部件應用 材料的情況來看，汽車的零部件中有50%是鋁合金壓制而成，而日本的汽車零部件中鋁合金壓制而成的應用率高達70%，可以說鋁合金成為當前汽車零部件發展中應用最廣泛的材料鋁合金作為輕量化材料而言，雖然在鑄件工藝上的難度比較大，但是它的應用成為當汽車制造業勢不可擋的趨勢。

3.鎂合金。

鎂的密度是是鋁的三分之二，是汽車材料中重量最輕的金屬材料，因此說鎂合金應用到汽車制造業中對于減輕汽車的重量有著不可替代的重要作用。作為合金材料中最輕的材料，鎂合金具有吸振能力強，切削性能好與鑄造性能佳的優勢。主要應用在汽車離合踏板、制動踏板、座椅以及氣缸蓋等諸多部位。從重量上看，應用鎂合金材料對于車輛降重可以高達45%，果然是名不虛傳的輕量化材料。此外，鎂合金之應用率比較高的另一原因是應為鎂合金的鑄件生產率是鋁合金的30%-50%[3]。

4.鈦合金。

鈦合金作為汽車輕量化材料以高強度、耐高溫與耐腐性特點著稱，成為汽車輕量化材料的又一選擇。雖然鈦合金的性能特點比較好，但是由于鈦合金的成本比較高，作為汽車元件的造價就比較高，目前來說只應用與價格比較昂貴的汽車中。世界上對于鈦合金的研究還在不斷地深入過程中，科學家在研究鈦合金的結構，想要尋找到一種與鈦合金結構相似又價格相對便宜的新型材料，希望能夠用到跟多大眾化汽車中，提高普通汽車的綜合性能與安全性。

（二）新工藝的應用。

1.高強度鋼板。

高強度壓板工藝的應用使得汽車的自重重量明顯降低，并且還有效的提高了鋼材的抗壓性與韌性。

2.結構鋼。

汽車中的彈簧、齒輪都是利用結構鋼工藝加工，不僅有效的提高了汽車齒輪與彈簧的耐磨性，重要的是使得零部件小型化與緊湊化，也不同程度降低了汽車的重量。

3.高強度鑄鐵。

高強度鑄鐵工藝使得汽車中鋼材料的厚度、體積都向更加輕便發展，與此同時還保證了鋼材料的韌性、強度，在不改變質量的情況下有效的降低了汽車的重量。

4.粉末冶金材料。

粉末冶金材料是在近幾年才發展起來的汽車輕量化新型材料，從使用的狀況來看，主要用于汽車的空心軸。利用粉末鍛造工藝加工而成的空心軸將汽車的重量減輕了11%，并且粉末冶金材料的生產成本比較低，應用這一新型的輕量化材料還能有效的幫助生產企業降低生產成本，提高經濟效益。

（三）輕量化技術的應用。

輕量化技術主要應用于發動機體的輕量化以及合金鑄造時的輕量化。發動機的輕量化不僅能夠有效的提升發動機的效率，并且能夠降低發動機的生產成本，在當前汽車業的制造中已經廣泛應用了發動機輕量化工藝，合金的鑄造工藝也應為輕量化工藝的應用使得汽車的整體重量有效降低。

結語：

綜上所述，汽車材料的輕量化發展在如今的汽車制造業中有著大的發展空間，從當前各國對于汽車輕量化材料使用的現狀來看，輕量化新型材料將是汽車制造發展的主要趨勢。相信在不斷的探索中，汽車業的發展中還會出現更多新型的輕量化材料服務于汽車制造業，從而提高汽車的綜合性能。最主要的是輕量化材料的應用為汽車節能減排做出了突出的貢獻，此外還降低了生產成本，簡化了汽車零部件的鑄件工藝。

參考文獻：

[1]高亞楠，溫龍飛. 淺談汽車材料的輕量化發展態勢[J]. 汽車工業研究，2007（03）：33-35.

[2]王慧. 汽車材料的輕量化前景分析[J]. 當代化工研究，2016（11）：123-124.

[3]. 輕量化汽車材料市場2017年將破千億美元[J]. 汽車零部件，2012（02）：109.