汽車輕量化用金屬材料研究

李志光

摘 要：隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平得到了更高的提升，汽車成為了人們?nèi)粘Ｉ畛鲂械氖走x。汽車行業(yè)的發(fā)展得到了工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注，雖然發(fā)展速度非?？欤菍?duì)于能源的問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。我國(guó)為了保護(hù)環(huán)境提出了可持續(xù)發(fā)展的策略，為了汽車行業(yè)可以緊跟時(shí)代的步伐，在進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要充分采用輕量化金屬材料，這樣可以降低能源的消耗，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展。本文主要講述了金屬材料在汽車輕量化中應(yīng)用的實(shí)際意義，并且提出了一些個(gè)人的理解，希望可以幫助汽車輕量化的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：輕量化;鋁合金;鎂合金;高強(qiáng)度鋼

1引言

隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的不斷提升，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也逐漸提升。現(xiàn)在很多家庭已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了汽車，甚至有些家庭有不止一輛汽車。根據(jù)相關(guān)的權(quán)威數(shù)據(jù)可以得知，我國(guó)的汽車銷量位居世界前列，雖然汽車可以給人們的生活帶來(lái)了很多的好處，但是對(duì)于環(huán)境和資源的消耗也非常高，給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了很大的壓力。正是因?yàn)檫@種情況的存在，汽車輕量化金屬材料的研究工作具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)這種方式來(lái)降低汽車的能源消耗，并且這也是未來(lái)汽車的發(fā)展新方向。在進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用輕量化的金屬材料可以保證能源的消耗降低，進(jìn)一步推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

2汽車輕量化中應(yīng)用金屬材料的意義

汽車輕量化技金屬材料的應(yīng)用目的是降低在汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，并且需要保證這種金屬材料具有符合標(biāo)準(zhǔn)的抗震性能和抗撞性能，舒適度不會(huì)受到材料的影響，在這種基礎(chǔ)上盡最大可能的降低汽車自身的重量。從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)看，汽車的質(zhì)量對(duì)汽車行駛過(guò)程中的阻力有著很大的影響，這樣對(duì)于能源的消耗也是非常大的。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，在汽車行駛的過(guò)程中，有將近百分之六十的能源都用于克服汽車自身質(zhì)量帶來(lái)的阻力，所以當(dāng)汽車的質(zhì)量降低之后，汽車行駛過(guò)程中消耗的能源也會(huì)降低很多，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。一旦汽車的能源消耗降低之后，那么汽車尾氣的排放量也會(huì)降低，這樣對(duì)于汽車尾氣對(duì)于環(huán)境污染的影響會(huì)減弱。正是因?yàn)槿绱?，推?dòng)汽車輕量化金屬材料的研發(fā)和應(yīng)用對(duì)未來(lái)有著非常重要的意義。

3汽車輕量化中金屬材料的具體應(yīng)用

從目前汽車制造行業(yè)的情況來(lái)看，汽車的輕量化發(fā)展主要集中在使用材料和加工工藝水平上體現(xiàn)，在這其中最重要關(guān)鍵的就是采用輕量化的金屬材料。低密度的材料主要是鋁合金、鎂合金和高強(qiáng)度鋼材料，以及一些塑料與復(fù)合型材料，這些材料的特定都是密度低，自身重量輕，但是具有很出色的強(qiáng)度和延展性。但在汽車制造的過(guò)程中，需要注意的是減少塑料材料的使用，因?yàn)樗芰想y以降解，對(duì)于環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。

在當(dāng)前的汽車制造技術(shù)領(lǐng)域中，汽車輕量化金屬材料研究人員不足，需要大量的培養(yǎng)相關(guān)人才。汽車制造的輕量化金屬也在不斷的和現(xiàn)代化與信息化進(jìn)行接軌，希望可以在如今社會(huì)獲得更好的發(fā)展與進(jìn)步。相關(guān)的專業(yè)院校與培訓(xùn)機(jī)構(gòu)需要利用正確的培養(yǎng)方式來(lái)針對(duì)汽車制造的發(fā)展情況培養(yǎng)人才，這樣才能夠更好的保證汽車制造的活力和前進(jìn)的動(dòng)力，從而更好的利用相關(guān)的研究人員來(lái)提升輕量化金屬的強(qiáng)度和韌性，進(jìn)而在未來(lái)汽車制造的領(lǐng)域中有自己的發(fā)揮空間。

在實(shí)際的汽車制造過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)合理的減少塑料材料的使用，盡可能的采用一些對(duì)環(huán)境無(wú)污染并且可以重復(fù)利用的環(huán)境友好型材料。在目前汽車制造行業(yè)中采用最多的就是鋁合金、鎂合金和高強(qiáng)度鋼這三種材料。將這三種材料進(jìn)行搭配使用，可以使汽車達(dá)到輕量化的目的，并且汽車自身的安全性和穩(wěn)定性也得到了很好的提升和保證。

3.1鋁和鋁合金

對(duì)于金屬鋁和鋁合金來(lái)說(shuō)，這種金屬自身的密度較低，與鐵相比只有它的三分之一密度，并且自身的導(dǎo)熱性能很高，在汽車常用的金屬中只有銅的導(dǎo)熱性比鋁更高。除此之外，鋁和鋁合金還有著更好的延展性，可塑性非常高，所以在汽車的加工和生產(chǎn)過(guò)程中，鋁合金發(fā)揮了很大的作用。在進(jìn)行鋁合金加工的過(guò)程中，需要注意的是鋁的硬度較低，所以鋁制造的器件不能用于承受很大的壓力，但是因?yàn)殇X合金制造的器件整體性能非常顯著，將鋁制作成不同種類的合金，可以保留鋁自身的低密度和高延展性與可塑性，并且還可以提升自身的硬度和強(qiáng)度，從而能夠滿足汽車制造行業(yè)的要求。

從當(dāng)前情況來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的零件已經(jīng)逐漸采用鋁合金進(jìn)行制造，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體外殼和活塞等等零件。在輕量化金屬材料應(yīng)用于散熱器的時(shí)候，可以使整體的尺寸得到更好的降低，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)整體的質(zhì)量降低，具有更好的安全性和穩(wěn)定性。

3.2鎂和鎂合金

在現(xiàn)有的汽車輕量化金屬材料中，鎂的密度是最低的，比鋁的密度還要低百分之三十七。從目前的汽車生產(chǎn)中可以看出，鎂可以制造很多精密的零件，經(jīng)過(guò)調(diào)整之后制作成鎂合金就可以有很高的強(qiáng)度和剛性，從而保證更好的汽車輕量化生產(chǎn)和制造。

在當(dāng)前的汽車生產(chǎn)和制造行業(yè)中，鎂和鎂合金被廣泛用于生產(chǎn)壓鑄件，基本是應(yīng)用于汽車殼體和內(nèi)部支架，比如汽車的方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向支架就采用的這類合金材料。

3.3高強(qiáng)度鋼

高強(qiáng)度鋼自身有著較好的剛性和抗拉伸強(qiáng)度，一般應(yīng)用于車身的構(gòu)建從而保證車身主體的穩(wěn)定性，可以降低車身的自重。目前在汽車制造行業(yè)中，普遍采用普通鋼材制造車身，如果將這些鋼材用高強(qiáng)度鋼替代，在同樣的車身剛性前提下，可以降低車身的重量以及車板的厚度。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，高強(qiáng)度鋼制造的車身重量可以減輕百分之二十。從這里便可以得知，汽車的整體質(zhì)量會(huì)隨著高強(qiáng)度鋼的普遍使用而下降，進(jìn)而減輕汽車行駛過(guò)程中的阻力，達(dá)到節(jié)約能源的目的，對(duì)于汽車的節(jié)能減排有著重要意義。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于汽車在人們的生活中已經(jīng)成為了不可缺少的部分，是人們出行的重要交通工具。在未來(lái)汽車的設(shè)計(jì)中，需要采用輕量化金屬材料制造汽車，采用低密度高強(qiáng)度的合金材料降低汽車的質(zhì)量，進(jìn)而降低汽車在行駛過(guò)程中消耗的能源。這樣不僅可以節(jié)約汽車使用的能源，并且還可以降低汽車的尾氣排放量，對(duì)環(huán)境保護(hù)有一定的積極意義。

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