分析汽车轻量化及其材料的经济选用

摘  要：伴随着现代化技术的发展 ，汽车轻量化逐渐得到了人们的高度重视，由于它可以减少尾气排放、降低油耗、节约资源，目前在行业中已达成共识。本文旨在介绍汽车轻量化的基本信息，以及在材料方面的经济选用，为该课题的后续研究提供一定的参考。

关键词：汽车轻量化;材料;经济选用

1  汽车轻量化

汽车轻量化指的是减轻汽车本身的重量，具体来说是指在保证汽车的强度与安全性的基础下，通过采用轻质材料、计算机结构设计、车型规格优化、减薄车身板料厚度等方式降低汽车的整备质量，从而提升汽车的动力性能、减少排气污染、降低能源损耗。经过研究人员多次实验的尝试而得，如果把汽车的整体重量减少上它的10%，可以提高6%～8%的燃油效率;整车重量降低1%，可以减少0.7%的燃油;汽车的重量减少上100公斤，每一百公里可以减少0.3～0.6升的燃油损耗。因此，汽车轻量化的研究对汽车行业的发展具有重大意义。

2  轻量化材料的选用

（一）有色合金

（1）铝合金

①变形铝合金。在工业上常见的铝合金板带材、挤压型材和锻造材就是变形铝合金，往往用于汽车的空调冷凝器、蒸发器、车身面板、装饰件、发动机散热器、车身骨架、车轮和悬架系统零件等。经过资料的查阅：日本在1990年所销售的本田NSX车就采用了全铝承载式车身，铝材达到31.3%，内板使用5052-0合金，外板使用6000系列合金，骨架大部使用5182-0合金，车身重量比用冷轧钢板轻200kg，引起了世界性的轰动。由此可见，变形铝合金材料的轻量化效果比较明显。

②铸造铝合金。铝铸件在汽车工业市场运用较为广泛，比如日本77%的铝压铸件与76%的铝铸件均为汽车铸件，大多用于发动机悬置支架、车轮、进气歧管、离合器壳体、发动机气缸体、摇臂、活塞、空压机连杆、制动器零件、传动器壳体、气缸盖、把手及罩盖壳体类零件等。这是由于铸造铝合金的合金元素种类较多，具体有Mn、Si、Mg、Li、Cu、Zn等元素，经过多种元素的大量加工以及恰当的工艺可以生产出种类繁多的铝合金。

（2）钛合金。钛的密度为4.5g/cm3，具有高强度、耐高温以及耐腐蚀的优点。虽然钛的价格有点昂贵，但是不少汽车的生产还是采用了该原材料。科研人员在汽车材料应用方面，针对钛合金也进行了大量的的试验研究工作。研究表明：用α+β系钛合金制造的发动机连杆，强度相当于45钢调质的水平，而重量可以降低30%;β系钛合金经过超低温加工和时效处理，强度可达2000MPa，可用来制造悬架弹簧、气门弹簧和气门等，与拉伸强度为2100MPa的高强度钢相比，钛弹簧可降重20%。

（3）镁合金。镁在实际应用的金属中，质量是最轻，密度大概为铝的2/3。由镁元素合成的镁合金切削性能好、吸振能力强、易于铸造模型，是非常适合制造汽车零件的原材料。镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用，该合金零件的生产效率比铝高30%左右。镁铸件在汽车上使用最早的实例是车轮轮辋。在汽车上应用镁合金的具体情况还有仪表板骨架转向盘轮芯、离合器壳体、离合器踏板、变速箱壳体、座椅、转向柱部件、发动机悬置、制动踏板固定支架、气缸盖和气缸盖罩盖等。

（二）塑料

塑料也是轻质材料之一，是汽车制造的必选材料。汽车轻量化，使得聚乙烯、热固性复合材料、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龙以及聚氨酯等在内的塑料市场迅速发展。最近几年，聚丙烯是车用塑料的最大品种之一，每年以2.8%左右的速度迅速增长。目前国外汽车的内饰件已基本实现塑料化，塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装件、车身和结构件扩展[1]。今后的重点发展方向是外装件用的增强塑料复合材料、开发结构件、高性能树脂材料与塑料，并对塑料材料的回收予以高度重视。

（三）钢材料

由于轿车自重的25%在车身，因此车身材料的轻量化对于汽车的发展至关重要。早在上世纪90年代，全球有35家大型钢铁企业通过合作完成了“超轻钢质汽车车身”的研究。该研究表明，车身钢板的90%使用现已大量生产的高强度钢板，可以在不增加成本的前提下实现车身降重25%，且静态扭转刚度提高80%，静态弯曲刚度提高52%，第一车身结构模量提高58%，满足全部碰撞法规要求。在普通的IF钢板的基础上相继开发了高强度IF钢板和烘烤硬化IF钢板，在保持高成型性的同时提高了强度和抗凹陷性，为车身钢板的减薄和实现轻量化创造了条件。

3  轻量化技术的运用

轻量化技术已经被人们广泛运用，尤其是汽车的发动机、整车、悬架等各个领域。与国内常见的汽车轻量化技术手段相比，特别是“大运重卡”所采用的新材料、铝合金变速箱、合金车架、橡胶悬架等实现了整车的轻量化。在核心零件技术上有了比较新的发展与突破。不仅保证了车辆的稳定可靠，更为消费者提高了整体的运营效率。

4  结束语

本文通过对汽车轻量化的描述，引出在实现轻量化所选用的各种铝合金材料、高强度钢板材料以及塑料材料，进一步阐述了轻量化材料的使用所带的实际好处，以表明汽车轻量化造就我国的多种经济产业，带动国内经济的快速发展，提高人们的生活质量，减少各类资源的使用。

参考文献：

[1]王利等. 汽车轻量化用高强度钢板的发展[J].钢铁，2012（07）.

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