新材料在汽车轻量化技术中的运用

摘 要：汽车轻量化是实现汽车节能减排、提高汽车性能、增加汽车安全性的有效措施。全球经济的发展，资源的紧缺和环保问题的日益突出，使得汽车工业的绿色节能成为发展的主要方向之一。要想实现汽车工业的环保节约，减少汽车的重量并不影响汽车的使用质量，是当前可行性最高、制约因素最少、也最节约的方式。而汽车轻量化需要材料技术的支持和应用。本文研究了当前我国在实现汽车轻量化中运用新材料的现状，出现的问题，并介绍了目前应用广泛的新材料，阐述了应用新材料中需要注意的问题和应对策略。

关键词：汽车轻量化；新材料；技术

实现汽车轻量化的策略有减小汽车尺度、结构优化达到轻量、运用创新轻质材料如铝合金、合成塑料等，其中新型轻量材料的创新和应用是最为高效可行的。目前汽车轻量化新材料的应用上，虽然很多汽车生产厂家已经意识到材料的优化，并着力开发运用新型轻质材料，但是新材料在汽车产品材料应用中所占比重不高。合理开发研究新型材料，在保障汽车的安全性和质量的前提下，将汽车的重量降低，来达到节约燃料、节省能源、减少对环境的破坏、提升汽车性能的目的。

1 我国汽车轻量化运用新材料中存在的问题

1）新材料技术制约。虽然新材料对于减轻汽车整体质量有显著效果，但是要求新材料能够满足汽车的安全要求和性能要求，这就给新材料的开发提供了很大难度。当材料的质量降低、变薄变轻后，强度必须更高才能满足要求。如钢板材料的使用上，高强度钢的生产技术不过关，热冲压技术不够先进，必然导致高强钢的使用率偏低。而许多高端材料的核心研发生产技术，我国国内企业掌握的不多。这些导致我国新型材料应用量很少，所占比例很低。

2）轻量化成效不显著。我国在实现汽车轻量化进行了大量研究和尝试，也取得了很多成果，但是受技术等因素的限制，导致我国汽车轻量化新材料运用方面存在很多缺陷，和发达国家比还有一定差距。我国自主研发生产的品牌车，虽然很多应用了新材料减少质量，但是汽车的安全性降低。若在保障安全性的基础上，我国自主研发品牌汽车则比国外同类型产品质量更重，耗油量也更高，节约能源的效果不明显。

2 常见汽车轻量化材料

2.1 高强度钢

钢铁材料在汽车材料中运用最广泛。高强度钢、超高强度钢能够实现有效地减轻汽车质量同时保障材料强度的要求。高强度钢板应用于汽车零件和车架等部位，取代普通钢和铸铁使得车身质量大幅度减小。高强度钢可应用于汽车转向零件等对强度要求极高的部件，也可用于车身、底盘等部位，实现轻量化。

2.2 镁合金

镁是一种轻质金属材料，镁合金在汽车轻量化技术中也起到越来越重要的作用，成为一个有效的研究方向。镁合金可应用于汽车底盘和车身，还可应用于一些零件和结构件。镁合金材料中铸造镁合金的应用最为广泛，如AM、AZ系列。此外变形镁合金可以运用到车身组件和框架等车身部位，有效地减轻车身重量。

2.3 铝合金

铝合金在汽车轻量化中运用比较广泛，尤其是在轻型车的应用上更是逐年增长。镁合金质量较轻，且我国轻量化技术中对镁合金材料研究深入，发展比较成熟。铝合金中的铸造铝合金大量应用于发动机零件和底盘零件等，能够满足汽车安全要求，变形铝合金则多应用于车身零件和车身构件等汽车部位，如保险杠、车门、车轮等。此外，铝合金中的超塑性铝合金、粉末冶金铝合金等材料也不断被研发投入使用，在汽车轻量化中发挥重要作用。

2.4 塑料及复合材料

塑料以及非金属基复合材料也开始在汽车轻量化技术中得到重视和应用。塑料自重极轻，而且不易腐蚀，不会出现锈蚀等问题，能够比较方便地加工成型，而且还比较经济。工程塑料、塑料合金等塑料类型可以应用于各种内装件，如仪表盘、汽车顶棚、各种箱盖等部位，随着技术的发展成熟，塑料材料也可以应用在结构件和外装件上，实现塑料材料的广泛应用。

3 实现汽车轻量化新材料应用策略

1）推动新材料核心技术创新。要实现新材料在汽车轻量化中的有效应用，必须保证新材料的性能过关，必须加大对新材料研究投入，大量开展轻量化材料的创新研发工作。科研机构、高校、企业技术部门都要加大技术攻关力度，相互合作，可以共建实验室等实现共同突破，将研发与产品结合起来，提高效率，加快科研成果、科学技术尽快转化为产品，不断改进和发展。要鼓励企业重视新技术的学习和引进，吸收利用，自主研发新产品，并加强政策支持和资金鼓励。2）合理选用新型材料。新型材料的性能不同，优缺点和实用性也各不相同，在选用时要充分了解各种材料的特性，选用适宜的材料。安全是首要考虑因素，选用新材料要保障车辆整体性能和安全，注意材料的强度指数和抗冲击能力。如钢合金强度较高，抗碰撞冲击性能较好，但是质量相比较其它新材料要高，而镁合金虽然质量较轻，研究技术成熟，但是力学性能较差，应用于重点构件时安全性较低，要充分考虑材料各种因素，科学合理选用材料。3）扩大新材料应用规模。实现新材料在汽车轻量化中的广泛应用，规模化生产新型材料。要提高新材料的性能，优化产品，使产品具有更广泛的适用范围和更高的实用性，有更多的市场，从而使新材料得到大规模应用。要处理好材料大规模应用与成本的关系，降低生产成本，注意材料的再利用，从而增加材料的需求市场。

4 总结

新型轻量化材料，在实现汽车轻量化、实现汽车节能减排方面具有极大的发展潜力。结合我国新材料在汽车轻量化技术中的应用现状和出现问题，结合当前研发新型材料的性能特点，要想实现大规模的汽车轻量化，必须合理选用材料，将汽车的使用性能和安全作为第一考虑要素，加快产品的研发和升级，加快材料核心技术的研究，弥补材料的缺陷，不断开发研究新材料，降低生产成本，提高产品的适应性，促进产品的大规模使用，以低成本来实现汽车的轻量化，以高市场需求来实现产品的大规模应用。

参考文献：

[1] 梁乾.浅析新材料在汽车轻量化中的应用[J].现代企业文化，2015，（6）：125.

[2] 郭玉琴，朱新峰，杨艳等.汽车轻量化材料及制造工艺研究现状[J].锻压技术，2015，40（3）：1-6.

[3] 刘建兰.汽车轻量化材料的应用及发展[J].企业技术开发（学术版），2015，34（5）：59-60，87.