有了这些材料，你的汽车会越来越轻！

有了这些材料，你的汽车会越来越轻！...







汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。为了实现轻量化，汽车行业一直在进行新的探索与开发。那么汽车企业是如何实现汽车轻量化的呢？



如今汽车轻量化的实现主要从结构、材料等方面着手：

• 汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量；
• 采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；
• 采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等；
• 采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。

虽说有以上几种实现轻量化的方式，但是当前汽车轻量化的主要措施是采用轻质材料。那这些车企又是如何使用这些轻质材料来减重呢？

采用轻质材料的主要方式有以下3种：

• 一是结构部件以金属为主，利用碳纤维及复合材料加强，可减重10%至20%，这种技术已被很多车企采用，也是传统燃油车轻量化的主要方法；
• 二是车体上部采用碳纤维等复合材料，底盘为铝合金结构，这种技术可使复合材料在全车用料中的所占比例接近50%，减重效果达30%。宝马首款电动车已采用这一技术；
• 三是采用金属复合材料等多种材料组合，复合材料用料比例更高，减重效果可达50%，代表车型是德累斯顿工业大学轻量化及材料技术研究所、德国萨克森州轻量化中心和蒂森－克虏伯公司联合开发的超轻结构四座电动轿车InEco；

看了上述的轻质材料的主要方式，我们能发现钢铁、铝材、镁合金、碳纤维属于较为常见的轻质材料。这些材料听上去很熟悉，可是作为轻质材料它们在应用上各有什么优缺点？

钢铁

在车辆碰撞时，高强度钢（AHSS）和超高强度钢（UHSS）的应用可以更好地保护驾驶舱和乘客。使用高强度钢可以减少25%的零件重量。因此，设备制造商和供应商使用高强度钢和超高强度钢来生产汽车的关键安全部件。优点：

• 材料成本低，刚度、强度高；
• 成形性好；
• 设计和制造方面的完善基础设施使得它在车辆使用中具有很高的成本效益；

缺点：

• 超高强度钢的接合、压制、成型工艺仍存在不足，电流点焊可能会造成腐蚀；
• 仿真软件不能全面测试高强度钢或超高强度钢的物理性能。

铝材

由于消费者和行业整体强调燃油经济和碳环保，铝替代钢成为最好的选择。汽车制造商用铝制作发动机、后轴、悬挂部件和外壳，并且推出了全铝体模型。铝的应用使新型汽车空间更大，更轻也更环保。优点：

• 密度为钢的三分之一，而且使用铝材可以减少30-40%的重量；

缺点：

• 成形性差；
• 高温下强度较差；
• 焊接技术没有发展完备；
• 需要投资新的设备；
• 回收利用成本高；

镁合金

镁合金是当前最理想且最轻的金属结构材料,是成为汽车减轻自重以提高其节能性和环保性的首选材料。目前在汽车制造业中，镁合金已经有部分应用，比如变速器和发动机的某些部件，方向盘以及镁合金轮圈等。



优点：

• 密度小，比强度、比刚度高，阻尼减震性强；
• 镁合金的储量是铝的4倍，压铸效率是铝的125%；

缺点：

• 镁合金压铸机的投入成本比铝合金高；
• 耐氧化性比铝低；
• 模具相对成本比较高；
• 镁合金的回收成本比铝合金要高；

碳纤维

尽管高强度钢和铝有各有所长，但在减轻重量方面，碳纤维材料有更大的发展空间。在汽车行业中碳纤维主要用于车辆的外壳、防护罩、框架和内部面板。优点：

• 材料具有良好的强度质量比，可以比钢材轻50%-60%的重量

缺点：

• 较高的材料成本和回收技术花费，使得难以进行汽车的量产；
• 材料的电阻和刚度也是一个缺点，使其在碰撞过程中更易变形而难以吸收能量；

尽管制造商在钢材、铝材等材料的研发与生产进行了大量的投资，但他们也必须与供应商的合作，最大限度地利用这些轻量材料。目前情况下最好的选择是高强度钢和铝，但是寻找更优的轻量材料是永远不会停止的。

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