汽车材料的轻量化发展现状分析

宋孟欣

摘要：当今时代，汽车行业的发展速度惊人。由于汽车的生产与使用都会造成不同程度的环境污染，给生态造成巨大的压力，使得这一行业的发展面临着时代的更多考验。因此这一行业力求向节能减排的目标突破。汽车材料的创新为新型汽车的节能减排提供了更多的物质基础保障，让汽车不论从车型上还是重量、质量上都有了大的改进。本文就来分析汽车材料轻量化发展现状。

关键词：汽车材料 ；轻量化 ；发展现状

引言：

在汽车发展初期，汽车由于价格比较昂贵，只能在贵族或者有钱人之间使用。那时候汽车不仅造价昂贵，就连外形也显得笨重。汽车生产初期一般采用的是钢材、铝材等材料。经过汽车行业的不断发展，现代的汽车外壳与零部件的材料均有变革，大力提高了汽车的综合性能[1]。

一、汽车轻量化对汽车工业发展的意义。

（一）有效地节能减排。

据研究表明，汽车的耗能情况与汽车的重量有着极大地关系。在发动机的功率相当的情况下， 汽车的重量越大， 油耗也就越大，因此减轻汽车本身的重量成为汽车节能减排的关键。从这个角度来说，公车材料的轻量化发展对改善大气环境，实现节能减排有着重要的意义。

（二）有效提高汽车行驶过程中的安全性。

汽车本身的重量和汽车的负荷有着极大地关系，一般来说当汽车的重量比较重，带给发动机的负荷就比较重，在汽车行驶过程中，就会让发动机承受过大的压力导致车辆诸多的安全隐患。从这个角度上讲，采用轻量化材料减轻汽车的重量对于提高汽车驾驶中的安全性有着重要的意义。

（三）有效提高汽车性能。

一辆汽车的综合性能考量的是发动机与汽车零部件之间的完美配合，当然现代的汽车还要考虑综合系统。研究表明， 汽车的重量减轻， 对于汽车性能的提升也是一个很好的保障， 具体说来， 可以分为两个方面：首先， 汽车的控制作用。为了提高汽车的性能，汽车的零部件应该采用更加持久耐用的新型材料，不仅能够有效的减轻汽车本身的重量，对于提高汽车综合性能与质量安全有着重要的意义。此外，轻量化的新型材料在散热方面的效果也比较好，汽车的长途驾驶会给发动机以及零部件造成较高的热量，因为摩擦产生的热量如果不能及时散热的话就会导致汽车的综合性能下降[2]。从这个角度来讲，使用轻量化的新型材料对于提高汽车的综合性能有着重要的意义。

二、汽车制造材料轻量化的发展现状。

（一）新材料的应用。

1.有色合金。

有色合金作为一种新型轻量化材料被应用到汽车制造当中，从发展之处到现在为止，仍然是汽车制造业中使用量最大与应用范围最广的轻量化材料。并且这种材料每年的使用率量都在不同程度的增长，也就是说有色材料是汽车制造轻量化材料中认可度最高的，可以预测到在未来她将成为汽车轻量化材料发展的大趋势。

2.铝合金。

铝的密度是钢的三分之一，因此铝合金说可以算比较轻的合金材料。从目前汽车零部件应用 材料的情况来看，汽车的零部件中有50%是铝合金压制而成，而日本的汽车零部件中铝合金压制而成的应用率高达70%，可以说铝合金成为当前汽车零部件发展中应用最广泛的材料铝合金作为轻量化材料而言，虽然在铸件工艺上的难度比较大，但是它的应用成为当汽车制造业势不可挡的趋势。

3.镁合金。

镁的密度是是铝的三分之二，是汽车材料中重量最轻的金属材料，因此说镁合金应用到汽车制造业中对于减轻汽车的重量有着不可替代的重要作用。作为合金材料中最轻的材料，镁合金具有吸振能力强，切削性能好与铸造性能佳的优势。主要应用在汽车离合踏板、制动踏板、座椅以及气缸盖等诸多部位。从重量上看，应用镁合金材料对于车辆降重可以高达45%，果然是名不虚传的轻量化材料。此外，镁合金之应用率比较高的另一原因是应为镁合金的铸件生产率是铝合金的30%-50%[3]。

4.钛合金。

钛合金作为汽车轻量化材料以高强度、耐高温与耐腐性特点著称，成为汽车轻量化材料的又一选择。虽然钛合金的性能特点比较好，但是由于钛合金的成本比较高，作为汽车元件的造价就比较高，目前来说只应用与价格比较昂贵的汽车中。世界上對于钛合金的研究还在不断地深入过程中，科学家在研究钛合金的结构，想要寻找到一种与钛合金结构相似又价格相对便宜的新型材料，希望能够用到跟多大众化汽车中，提高普通汽车的综合性能与安全性。

（二）新工艺的应用。

1.高强度钢板。

高强度压板工艺的应用使得汽车的自重重量明显降低，并且还有效的提高了钢材的抗压性与韧性。

2.结构钢。

汽车中的弹簧、齿轮都是利用结构钢工艺加工，不仅有效的提高了汽车齿轮与弹簧的耐磨性，重要的是使得零部件小型化与紧凑化，也不同程度降低了汽车的重量。

3.高强度铸铁。

高强度铸铁工艺使得汽车中钢材料的厚度、体积都向更加轻便发展，与此同时还保证了钢材料的韧性、强度，在不改变质量的情况下有效的降低了汽车的重量。

4.粉末冶金材料。

粉末冶金材料是在近几年才发展起来的汽车轻量化新型材料，从使用的状况来看，主要用于汽车的空心轴。利用粉末锻造工艺加工而成的空心轴将汽车的重量减轻了11%，并且粉末冶金材料的生产成本比较低，应用这一新型的轻量化材料还能有效的帮助生产企业降低生产成本，提高经济效益。

（三）轻量化技术的应用。

轻量化技术主要应用于发动机体的轻量化以及合金铸造时的轻量化。发动机的轻量化不仅能够有效的提升发动机的效率，并且能够降低发动机的生产成本，在当前汽车业的制造中已经广泛应用了发动机轻量化工艺，合金的铸造工艺也应为轻量化工艺的应用使得汽车的整体重量有效降低。

结语：

综上所述，汽车材料的轻量化发展在如今的汽车制造业中有着大的发展空间，从当前各国对于汽车轻量化材料使用的现状来看，轻量化新型材料将是汽车制造发展的主要趋势。相信在不断的探索中，汽车业的发展中还会出现更多新型的轻量化材料服务于汽车制造业，从而提高汽车的综合性能。最主要的是轻量化材料的应用为汽车节能减排做出了突出的贡献，此外还降低了生产成本，简化了汽车零部件的铸件工艺。

参考文献：

[1]高亚楠，温龙飞. 浅谈汽车材料的轻量化发展态势[J]. 汽车工业研究，2007（03）：33-35.

[2]王慧. 汽车材料的轻量化前景分析[J]. 当代化工研究，2016（11）：123-124.

[3]. 轻量化汽车材料市场2017年将破千亿美元[J]. 汽车零部件，2012（02）：109.