汽車材料的輕量化發(fā)展現(xiàn)狀分析

宋孟欣

摘要：當(dāng)今時(shí)代，汽車行業(yè)的發(fā)展速度驚人。由于汽車的生產(chǎn)與使用都會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染，給生態(tài)造成巨大的壓力，使得這一行業(yè)的發(fā)展面臨著時(shí)代的更多考驗(yàn)。因此這一行業(yè)力求向節(jié)能減排的目標(biāo)突破。汽車材料的創(chuàng)新為新型汽車的節(jié)能減排提供了更多的物質(zhì)基礎(chǔ)保障，讓汽車不論從車型上還是重量、質(zhì)量上都有了大的改進(jìn)。本文就來(lái)分析汽車材料輕量化發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：汽車材料 ；輕量化 ；發(fā)展現(xiàn)狀

引言：

在汽車發(fā)展初期，汽車由于價(jià)格比較昂貴，只能在貴族或者有錢人之間使用。那時(shí)候汽車不僅造價(jià)昂貴，就連外形也顯得笨重。汽車生產(chǎn)初期一般采用的是鋼材、鋁材等材料。經(jīng)過汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的汽車外殼與零部件的材料均有變革，大力提高了汽車的綜合性能[1]。

一、汽車輕量化對(duì)汽車工業(yè)發(fā)展的意義。

（一）有效地節(jié)能減排。

據(jù)研究表明，汽車的耗能情況與汽車的重量有著極大地關(guān)系。在發(fā)動(dòng)機(jī)的功率相當(dāng)?shù)那闆r下， 汽車的重量越大， 油耗也就越大，因此減輕汽車本身的重量成為汽車節(jié)能減排的關(guān)鍵。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，公車材料的輕量化發(fā)展對(duì)改善大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有著重要的意義。

（二）有效提高汽車行駛過程中的安全性。

汽車本身的重量和汽車的負(fù)荷有著極大地關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)當(dāng)汽車的重量比較重，帶給發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷就比較重，在汽車行駛過程中，就會(huì)讓發(fā)動(dòng)機(jī)承受過大的壓力導(dǎo)致車輛諸多的安全隱患。從這個(gè)角度上講，采用輕量化材料減輕汽車的重量對(duì)于提高汽車駕駛中的安全性有著重要的意義。

（三）有效提高汽車性能。

一輛汽車的綜合性能考量的是發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車零部件之間的完美配合，當(dāng)然現(xiàn)代的汽車還要考慮綜合系統(tǒng)。研究表明， 汽車的重量減輕， 對(duì)于汽車性能的提升也是一個(gè)很好的保障， 具體說(shuō)來(lái)， 可以分為兩個(gè)方面：首先， 汽車的控制作用。為了提高汽車的性能，汽車的零部件應(yīng)該采用更加持久耐用的新型材料，不僅能夠有效的減輕汽車本身的重量，對(duì)于提高汽車綜合性能與質(zhì)量安全有著重要的意義。此外，輕量化的新型材料在散熱方面的效果也比較好，汽車的長(zhǎng)途駕駛會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)以及零部件造成較高的熱量，因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的熱量如果不能及時(shí)散熱的話就會(huì)導(dǎo)致汽車的綜合性能下降[2]。從這個(gè)角度來(lái)講，使用輕量化的新型材料對(duì)于提高汽車的綜合性能有著重要的意義。

二、汽車制造材料輕量化的發(fā)展現(xiàn)狀。

（一）新材料的應(yīng)用。

1.有色合金。

有色合金作為一種新型輕量化材料被應(yīng)用到汽車制造當(dāng)中，從發(fā)展之處到現(xiàn)在為止，仍然是汽車制造業(yè)中使用量最大與應(yīng)用范圍最廣的輕量化材料。并且這種材料每年的使用率量都在不同程度的增長(zhǎng)，也就是說(shuō)有色材料是汽車制造輕量化材料中認(rèn)可度最高的，可以預(yù)測(cè)到在未來(lái)她將成為汽車輕量化材料發(fā)展的大趨勢(shì)。

2.鋁合金。

鋁的密度是鋼的三分之一，因此鋁合金說(shuō)可以算比較輕的合金材料。從目前汽車零部件應(yīng)用 材料的情況來(lái)看，汽車的零部件中有50%是鋁合金壓制而成，而日本的汽車零部件中鋁合金壓制而成的應(yīng)用率高達(dá)70%，可以說(shuō)鋁合金成為當(dāng)前汽車零部件發(fā)展中應(yīng)用最廣泛的材料鋁合金作為輕量化材料而言，雖然在鑄件工藝上的難度比較大，但是它的應(yīng)用成為當(dāng)汽車制造業(yè)勢(shì)不可擋的趨勢(shì)。

3.鎂合金。

鎂的密度是是鋁的三分之二，是汽車材料中重量最輕的金屬材料，因此說(shuō)鎂合金應(yīng)用到汽車制造業(yè)中對(duì)于減輕汽車的重量有著不可替代的重要作用。作為合金材料中最輕的材料，鎂合金具有吸振能力強(qiáng)，切削性能好與鑄造性能佳的優(yōu)勢(shì)。主要應(yīng)用在汽車離合踏板、制動(dòng)踏板、座椅以及氣缸蓋等諸多部位。從重量上看，應(yīng)用鎂合金材料對(duì)于車輛降重可以高達(dá)45%，果然是名不虛傳的輕量化材料。此外，鎂合金之應(yīng)用率比較高的另一原因是應(yīng)為鎂合金的鑄件生產(chǎn)率是鋁合金的30%-50%[3]。

4.鈦合金。

鈦合金作為汽車輕量化材料以高強(qiáng)度、耐高溫與耐腐性特點(diǎn)著稱，成為汽車輕量化材料的又一選擇。雖然鈦合金的性能特點(diǎn)比較好，但是由于鈦合金的成本比較高，作為汽車元件的造價(jià)就比較高，目前來(lái)說(shuō)只應(yīng)用與價(jià)格比較昂貴的汽車中。世界上對(duì)于鈦合金的研究還在不斷地深入過程中，科學(xué)家在研究鈦合金的結(jié)構(gòu)，想要尋找到一種與鈦合金結(jié)構(gòu)相似又價(jià)格相對(duì)便宜的新型材料，希望能夠用到跟多大眾化汽車中，提高普通汽車的綜合性能與安全性。

（二）新工藝的應(yīng)用。

1.高強(qiáng)度鋼板。

高強(qiáng)度壓板工藝的應(yīng)用使得汽車的自重重量明顯降低，并且還有效的提高了鋼材的抗壓性與韌性。

2.結(jié)構(gòu)鋼。

汽車中的彈簧、齒輪都是利用結(jié)構(gòu)鋼工藝加工，不僅有效的提高了汽車齒輪與彈簧的耐磨性，重要的是使得零部件小型化與緊湊化，也不同程度降低了汽車的重量。

3.高強(qiáng)度鑄鐵。

高強(qiáng)度鑄鐵工藝使得汽車中鋼材料的厚度、體積都向更加輕便發(fā)展，與此同時(shí)還保證了鋼材料的韌性、強(qiáng)度，在不改變質(zhì)量的情況下有效的降低了汽車的重量。

4.粉末冶金材料。

粉末冶金材料是在近幾年才發(fā)展起來(lái)的汽車輕量化新型材料，從使用的狀況來(lái)看，主要用于汽車的空心軸。利用粉末鍛造工藝加工而成的空心軸將汽車的重量減輕了11%，并且粉末冶金材料的生產(chǎn)成本比較低，應(yīng)用這一新型的輕量化材料還能有效的幫助生產(chǎn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（三）輕量化技術(shù)的應(yīng)用。

輕量化技術(shù)主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)體的輕量化以及合金鑄造時(shí)的輕量化。發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化不僅能夠有效的提升發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，并且能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本，在當(dāng)前汽車業(yè)的制造中已經(jīng)廣泛應(yīng)用了發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化工藝，合金的鑄造工藝也應(yīng)為輕量化工藝的應(yīng)用使得汽車的整體重量有效降低。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，汽車材料的輕量化發(fā)展在如今的汽車制造業(yè)中有著大的發(fā)展空間，從當(dāng)前各國(guó)對(duì)于汽車輕量化材料使用的現(xiàn)狀來(lái)看，輕量化新型材料將是汽車制造發(fā)展的主要趨勢(shì)。相信在不斷的探索中，汽車業(yè)的發(fā)展中還會(huì)出現(xiàn)更多新型的輕量化材料服務(wù)于汽車制造業(yè)，從而提高汽車的綜合性能。最主要的是輕量化材料的應(yīng)用為汽車節(jié)能減排做出了突出的貢獻(xiàn)，此外還降低了生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了汽車零部件的鑄件工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]高亞楠，溫龍飛. 淺談汽車材料的輕量化發(fā)展態(tài)勢(shì)[J]. 汽車工業(yè)研究，2007（03）：33-35.

[2]王慧. 汽車材料的輕量化前景分析[J]. 當(dāng)代化工研究，2016（11）：123-124.

[3]. 輕量化汽車材料市場(chǎng)2017年將破千億美元[J]. 汽車零部件，2012（02）：109.