摘要：當前車(chē)身輕量化目標的實(shí)現途徑主要是輕量化材料的應用，隨著(zhù)車(chē)身輕量化需求的提升，車(chē)身輕量化材料的應用也不斷增多。主要針對幾種車(chē)身輕量化材料的特征進(jìn)行了分析，針對車(chē)身結構性能及相關(guān)特點(diǎn)進(jìn)行了研究，闡述了輕量化材料在汽車(chē)車(chē)身中的實(shí)踐應用及發(fā)展前景。

在汽車(chē)設計與制造中，輕量化車(chē)身是發(fā)展的趨勢。汽車(chē)輕量化的實(shí)現是在確保汽車(chē)安全性與強度的基礎上，盡可能的將自身重量降低，從而使汽車(chē)的運載能力提升、油耗降低、污染氣體排放減少等。相關(guān)資料顯示，汽車(chē)重量降低 10%，燃油消耗可降低 6%-10%，因此汽車(chē)輕量化也是節能環(huán)保的要求?，F階段，車(chē)身輕量化研究的方向主要是車(chē)身結構的優(yōu)化和輕質(zhì)車(chē)身材料的選擇，而其中發(fā)展的空間較大的是對輕量
材料的研究，這也是車(chē)身輕量化實(shí)現的主要途徑。

1 新型高強度鋼

近年來(lái)，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在原高強度鋼的基礎上研究出高強度、深拉伸性、烘烤硬化等新型高強度鋼?，F階段，車(chē)身采用的主要板材與管材主要是高強度鋼，

如：（1）烘烤硬化鋼，該鋼板的強度在烘烤涂漆過(guò)程中強化，鋼板的厚度可以降低，但其抗凹陷性得到提高，在成形難和強度高的零件中應用較多，如車(chē)門(mén)、車(chē)頂等部位；

（2）相變誘發(fā)塑性鋼，屬于一種高強度結構件，在發(fā)生碰撞的時(shí)候可以將撞擊的能量吸收，主要用于車(chē)身框架結構中；

（3）馬氏體相位鋼，在防撞要求比較高的零件中應用較多，可在短時(shí)間內的碰撞行程中，將大量的能量吸收掉，主要用于車(chē)身側方防撞保護件中；

（4）硼鋼，在高成形度與高強度零件中應用較多。以上高強度鋼的應用，可以顯著(zhù)降低車(chē)身重量，降低整車(chē)總重量。

2 輕合金材料

2.1 鋁合金材料

在汽車(chē)輕量化材料中，鋁材是非常理想的材料，其重量輕、資源豐富，在節約資源、再生利用、耐腐蝕、吸收沖擊能等方面的作用非常明顯。鋁材在車(chē)身上應用，主要以變形鋁合金為主。不同的變形鋁合金的性能是不同的，可以根據性能用于車(chē)身不同部位，如根據剛度和強度，可用于發(fā)動(dòng)機罩、車(chē)廂蓋等位置?，F階段 AI-LI 型鋁合金以其高彈性模量、高強度、低密度、超塑性等優(yōu)勢，在車(chē)輛防震板中已經(jīng)得到
了廣泛的應用。鋁合金的成型性較好，車(chē)體結構采用鋁合金型材作為框架，通常中強度鋁材即可滿(mǎn)足要求。對于擠壓鋁合金型材，除了剛性高和重量輕以外，其耐腐蝕、耐高溫等特性也較為突出。一般鋁制車(chē)身選擇厚壁鍛鋁梁焊接而成，其強度與剛度高于沖壓薄鋼，框架整體穩定性更高。從鋁板覆蓋件的應用與發(fā)展來(lái)看，表面質(zhì)量?jì)?yōu)良、強度高、成型加工性好的鋁板會(huì )逐步取代鋼板成為車(chē)身輕量化發(fā)展中的主要材料。與鋼板相比，相同強度鋁板質(zhì)量降低了近 50%。受我國鋁的產(chǎn)量、價(jià)格及汽車(chē)制造水平等因素影響，鋁材現今在汽車(chē)中使用量還不是很大。因此，降低成本、提高質(zhì)量、增加品種已經(jīng)成為我國汽車(chē)行業(yè)與鋁加工行業(yè)向世界先進(jìn)水平發(fā)展的主要方向。

2.2 鎂合金材料

與鋁合金相比，鎂合金的密度更小，重量更輕，而且其耐腐蝕、耐擠壓、耐高溫的特性都要高于鋁材，并且便于回收，是當前汽車(chē)節能環(huán)保的重要結構材料?，F階段應用在汽車(chē)車(chē)身上的鎂合金材料有日本生產(chǎn)的 IM Mg-Y 系變形鎂合金、美國生產(chǎn)高強度 ZK60 變形鎂合金，以及一些可以進(jìn)行加工的鎂合金板材。目前，西方國家正在研究應用于汽車(chē)零部件的鎂合金汽車(chē)零部件已經(jīng)近百種，如果這些零部件能夠對現有汽車(chē)零部件全部進(jìn)行成功替換，那么車(chē)身重量會(huì )大大降低。我國屬于鎂資源生產(chǎn)大國，而且鎂礦產(chǎn)品種類(lèi)多、儲量大，占世界可用鎂資源的七成左右。而且鎂合金生產(chǎn)企業(yè)在我國也非常多，關(guān)于鎂合金汽車(chē)用零配件項目在多個(gè)企業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)并生產(chǎn)。在汽車(chē)上鎂合金材料的應用逐漸增加，從其發(fā)展的趨勢來(lái)看，鎂合金材料在以后的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展中，必定是車(chē)身輕量化發(fā)展中的重要材料。

3 工程塑料及復合材料

在汽車(chē)輕量化材料中，工程塑料與復合材料是也重要的類(lèi)型。

工程塑料和一般的塑料相比，具有尺寸穩定、耐磨、耐熱、耐化學(xué)性、機械性能良好等優(yōu)勢，并且質(zhì)量非常輕，如果取代車(chē)身部分金屬零部件，車(chē)身質(zhì)量必定會(huì )大大降低?，F階段，工程塑料主要用在車(chē)體內飾和外飾等裝飾件上，如儀表盤(pán)、車(chē)門(mén)內板、頂棚、車(chē)門(mén)防撞條、散熱器罩、車(chē)床、座椅支架等，和金屬材料相比，重量可減輕 40%左右。工程塑料對輕微碰撞與腐蝕有較好的耐受性，低速碰撞條件下，不需要維修。從制造角度看，其成形方便，零件集成容易，是理想的輕量化材料。

纖維增強塑料屬于一種復合材料，比較常用的是帶有熱固性樹(shù)脂和玻璃纖維的纖維增強塑料。這種材料設計靈活、密度小、耐腐蝕、易成型、抗震、抗沖擊、強度高、具有和金屬材料類(lèi)似的機械性能，在一些特定條件下，有金屬薄板所達不到的優(yōu)勢，降低車(chē)身重量的能力高于鋁材，而且生產(chǎn)成本較低。當前在車(chē)身使用的主要是玻璃纖維增強不飽和聚酯片狀模塑料，用于前擋泥板延伸部件、燈罩、前翼子板、發(fā)動(dòng)機罩等部位。此外，碳纖維也是一種纖維狀復合材料，碳纖維增強聚合物基復合材料的抗拉強度與韌性較好，質(zhì)量?jì)H為鋼材的 1/4，而強度高、重量輕的性能正適應了當前車(chē)身輕量化發(fā)展的需求，但由于該材料的成本相對較高，因此當前只應用于高端汽車(chē)中。

4 結語(yǔ)

現階段，大多數的車(chē)輛車(chē)身材料主要有高強度鋼、鋁、鎂及工程塑料等材料。而基于這些基礎材料而出現的一些新技術(shù)、新工藝、新材料的研發(fā)，使汽車(chē)產(chǎn)品設計中可采用多種輕量化材料，大大降低了車(chē)身重量，提高了車(chē)輛的運載能力、降低了油耗、保護了環(huán)境。因此，輕量化車(chē)身設計是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。