汽车制造中轻量化材料应用现状及发展前景

汽车制造中轻量化材料应用现状及发展

前景

内容摘要：随着人们生活水平的不断提高，科学技术在不断改善着我们的生活质量。在世界范围内汽车的利用率在不断提高，也给我们的生活带来了极大的便利，但是随着汽车制造业的快速发展，汽车保有量的不断增加，对于交通安全、环保指数、能源消耗等多方面都在面临许多严峻的问题。汽车制造中轻量化材料的应对可以有效的降低车辆油耗，减少排放，对保护环境有着重要的现实意义。本文就针对汽车制造中的轻量化材料应用现状与发展前景展开了探讨。

关键词：汽车制造；轻量化材料；应用现状；发展前景

引言：随着全球范围内的能源危机与环节污染的情况发生，在全世界各个国家都开始认识到如何降低能源消耗与汽车的排放污染的控制，通过在汽车制造中轻量化材料可以有效降低汽车能耗，控制车辆的污染与排放，对于汽车制造的轻量化材料的研发也受到了全世界多个国家的关注。通过研究发现，汽车重量的下降，对于燃油的消耗也会相应的降低若干个百分点，因此，汽车轻量化发展是实现节能减排的重要途径与重要方式。

一．轻量化材料概述

轻量化材料，大多数采用的都是质量较轻、强度较高的金属与非金属材料，主要包括了工程塑料与其他多种复合材料。现如今在整个汽车行业的发展过程中对于车辆轻量化制造也成为了发展必然趋势。在不影响车身强度的情况下，采取更多的铝合金、镁合金等降低车身质量，让车辆的燃油性更节能。根据目前我国汽车制造行业的数据统计发现，生产一辆普通家用轿车，整个车身的主要材料的占比结构为：钢铁百分之七十、有色金属百分之十、非金属材料百分之二十。在汽车轻量化的发展趋势下，越来越多的新型轻量化材料都会应用在汽车制造中，这些轻量化材料会占据传统汽车材料的比例。在整个汽车制造行业发展的过程中

对于钢铁的材料应用比例在不断下降，复合材料的应用数量在不断增加。例如：铝镁合金的密度仅为钢铁的四分之一，自身的强度更高。弹性更强这些都成为了特带钢铁材料的优势，在汽车中的应用比例在不断上升。但是由于受到了技术与成本等限制，在国内的汽车制造中采取镁合金的应用比例不高，国内的汽车平均应用镁合金的每辆车只会有大概3千克，在发达国家汽车平均应用镁合金的质量也仅仅为10千克。作为性能优异的轻量化材料，碳纤维材料前景更好，但是还面临着许多科技难题，生产造价与制造成本较高。

二．轻量化材料在汽车制造中的应用现状

因为全球能源危机与自然环境不断恶化的多方面因素的影响，在全球范围内都开始对汽车制造的轻量化材料展开了研发，特别是日本在这方面的研究已经开始领先全世界。在上个世纪默契，日本生产的丰田车辆开始使用全铝车身，这种铝材料的车身质量相比钢材料的车身重量可以减轻200千克。其次，在目前轻量化材料中最常见的就是铝合金，目前铝合金材料的应用主要用于较为昂贵的豪华车以及对质量要求较高的纯电动汽车。德国对车辆的排放与油耗的要求十分严苛，新型材料的应用会提高汽车的整体质感与科技感，德国的奥迪、宝马、奔驰等豪华品牌都开始使用轻量化材料。例如：奥迪的车身采取铝合金、宝马的车身开始使用碳纤维包裹、这些生产与制造技术在整个汽车行业中都是领先发展的地位。

在国内，汽车的轻量化制造技术也受到人们的关注，由于我国对汽车的研发与制造技术起步较晚，采用的都是结构轻量化的发展，车身上搭配了许多热成钢以及不同厚度的钢板，在车辆的主要结构配件上没有采用新型的轻量化材料，只有在高端车型中才会在发动机的缸体、防撞钢梁以及下支臂等配件上采取铝合金，整体的汽车生产与制造的结构中采取的铝合金整体占比较低。

1.

汽车制造中轻量化材料的发展前景

1.

.技术发展前景

从目前的发展情况来看，在汽车轻量化发展与制造的过程中主要是对车身的整体结构进行优化设计；其次，在进行对车辆材料的轻量化设计，通过一些质量较轻的材料来替代传统的钢铁材料；最后，在进行轻量化材料的进行车辆的制造，通过轻量化的制造技术实现车辆的轻量化制造设计。在未来的技术发展中，对汽车的轻量化设计，会更加确保车辆的结构合理与制造的精准，提高车辆的主要部件的承受能力，降低非主要部件的承受能力，满足车辆的性能基础上，最大程度实现车辆的轻量化制造与生产，对于材料进行精准合理的选择，实现了车辆结构上的轻量化生产与设计。其次，使用新型的轻量化材料替代原始的钢铁材料。

（二）.提高安全系数降低生产成本

对于汽车制造的轻量化发展，减轻了汽车重量但不会降低车辆的安全性。汽车的安全性主要取决于车辆的整体设计与材料的选择与合理的应用。随着汽车的轻量化发展，在许多的车型中都采取了更高级、高强度的新型复合材料。例如：采用了碳纤维、铝合金等材料。

轻量化发展不仅是减轻了汽车的重量，更提高了汽车制造的工艺、车辆性能、制造成本等，如果单一的改变汽车的制造材料也无法满足汽车性能要求。汽车的轻量化发展的未来前景一定是多种新型材料的混合应用，在恰当的零部件采取最适合的材料。大多数的轻量化材料的应用在短时间会增加正本，在技术层面也会面临许多成本压力。但是，在未来一定会功课难关，在减轻汽车质量的同时也会提高车辆的安全性能，在保证汽车整体质量与性能不受到影响基础上最大程度上降低车辆的零部件质量，达到了减少排放的目的，对保护环境等多方面都有着重要的促进意义。

（三）.主流轻量化材料分析

1.轻金属材料

主要的轻金属材料包括了铝合金、镁合金以及铝镁合金材料等，这些轻金属的材料密度较低，可以有效的降低车辆的自身重要，提高车辆的环保与节能效果。铝合金作为一种轻金属，不仅有效的降低了车辆的重量与对能源的消耗，可以提高车辆内部的车座舒适感与安全。新型材料也更适合二次回收利用，在整个未来

汽车制造行业中也必然会有着广泛应用。上世纪七十年代，铝合金材料就已经收到了企业的重视，成为了汽车轻量化生产的主要材料。从目前的发展现状来看，铝合金材料主要应用与汽车的车门、防撞梁、车底悬挂等。轻金属材料有许多优势，在满足汽车的机械性能的前提下，整体重量相比钢材降低了百分之六十，在发生碰撞后可以吸能，铝材料不容易生锈，也不需要进行防锈处理。在未来铝合金会促进汽车的轻量化发展也能降低生产成本，车辆对于铝合金的应用汇不断增加，在提高汽车强度降低成本，铝合金都有着重要的作用。

表1铝合金材料性能

2.高强度钢

相比不同钢材而言，高强度钢拥有着更高的强度，高强度钢的制造成本要比铝合金以及镁合金的制造成本更低，高强度钢也会成为未来汽车发展的主要材料。高强度钢的应用范围会在汽车的车身制造、悬挂配件等。在汽车的轻量化制造的过程中出了应用高强度钢以外，还会采取激光焊接的方式，对汽车车身的一体化制造与生产工艺要求更高，车身强度也更高，更符合现代化的生产工艺要求，满足车辆的安全性能需要，得到广泛推广与使用。