汽車輕量化與化工新材料應(yīng)用發(fā)展分析

摘 要：當(dāng)前，世界正處于大發(fā)展大變革大調(diào)整時期，全球治理體系正在加速推進，堅持環(huán)境保護，合作應(yīng)對全球氣候變化，保護好全人類賴以生存的地球家園成為世界各國的共識，其中，節(jié)能減排是重要的方式，而汽車的輕量化發(fā)展是實現(xiàn)節(jié)能減排重要的手段，在提高環(huán)保方面有著極其重要的作用。要想實現(xiàn)汽車的輕量化發(fā)展，化工新材料的應(yīng)用必不可少。接下來，本文就對此展開詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：汽車輕量化;化工新材料;應(yīng)用發(fā)展

前言：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平日益提升，在出行方面，對汽車的舒適性、安全性和環(huán)保性方面提出了更高的要求，在汽車上安裝了安全氣囊、空調(diào)、GPS導(dǎo)航、隔音隔熱、廢氣凈化等裝置，這樣就增加了汽車自身的重量。根據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會發(fā)布的報告，每降低汽車自重的10%，燃油消耗就會降低7%左右，排放量也會相應(yīng)降低4%左右，而燃油消耗減少1升，二氧化碳的排放量就會相應(yīng)減少2.45公斤，因此，當(dāng)前汽車的發(fā)展方向就是輕量化，這也是21世紀汽車技術(shù)發(fā)展的前沿。

一、汽車輕量化發(fā)展實現(xiàn)的途徑

汽車輕量化發(fā)展實現(xiàn)的途徑主要有以下三個方面：

（一）采用先進設(shè)計理念優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)汽車的輕量化，設(shè)計人員應(yīng)采用先進的設(shè)計理念，借助現(xiàn)代化的信息技術(shù)，在汽車關(guān)鍵的零部件上，進行優(yōu)化和創(chuàng)新，通過綜合整合，將多余的零部件進行復(fù)合化，使汽車零部件的結(jié)構(gòu)更加科學(xué)、合理，從而切實減輕汽車的重量，實現(xiàn)輕量化發(fā)展。

（二）研究更先進的化工新材料

為了實現(xiàn)汽車的輕量化發(fā)展，還必須研究更先進的化工新材料，只有材料更加輕量化，才能降低汽車的重量，真正實現(xiàn)輕量化。隨著材料工程學(xué)的發(fā)展，當(dāng)前，我們在汽車制造方面采用的化工新材料主要是航空鋁材、鎂材以及高強度的鈦合金等金屬材料，此外，還有新型塑材聚合物、碳纖維材料、陶瓷材料高強度、輕質(zhì)材的化工材料。

（三）利用更科學(xué)的制造工藝和技術(shù)

在實際的汽車制造過程中，要想實現(xiàn)汽車零部件的輕量化，除了采用先進的設(shè)計理念和化工新材料外，還必須采用更科學(xué)的制造工藝和技術(shù)，研制出更科學(xué)、有效的材料加工設(shè)備以及工具，這樣才能更好地實現(xiàn)汽車的輕量化發(fā)展。

二、幾種化工新材料在汽車輕量化發(fā)展方面的應(yīng)用

（一）鋁合金

鋁合金在實際的應(yīng)用中，具有十分廣闊的應(yīng)用，特別是航空鋁材合金，材質(zhì)較輕但十分堅固，在航天航空和高鐵中應(yīng)用十分廣泛，將其應(yīng)用到汽車制造領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的鋼鐵材料相比較，能極大地減輕汽車的重量，同時還能保證汽車的質(zhì)量，因此，航空鋁材合金在汽車輕量化發(fā)展方面具有極大的應(yīng)用。

（二）鎂合金

鎂合金是以鎂材為基礎(chǔ)，在其中加入其他元素，特別是稀土元素而構(gòu)成的合金材料。這種化工新材料的特點是：密度較小，強度很高，而且具有較大的彈性模量和極高的消震性能。因此，這種材料在承受沖擊和載荷方面的能力較鋁合金更強，此外，由于加入了稀土元素，其耐有機物與堿的腐蝕性能更加強大。

（三）鈦合金

鈦合金是以鈦金屬材料為基礎(chǔ)，添加了稀土元素而構(gòu)成的合金材料。這種材料具有更好的綜合性能，不僅密度小，同時強度極高。其密度介于鋁材和鐵器之間，強度高于鋁合金，在韌性方面又與鋼材相仿，而且抗腐蝕性能良好，比不銹鋼更具抗腐蝕性。同時，鈦合金還具有極強的耐熱性能，在工作溫度方面較鋁合金與鎂合金更強。此外，鈦合金還有一個明顯的優(yōu)勢，即其具有良好的加工性能和焊接性能。

（四）塑材聚合物

塑材聚合物是一種非金屬性材料，是一種塑料聚酯化合物，這種化工新材料具有密度小的優(yōu)點，但其在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐酸、耐堿和防老化方面的性能較差，易隨著天氣變化和時間的推移而變化，因此，我們要加強這種材料在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐酸堿和防老化方面的性能，以便于將其更好地應(yīng)用到汽車制造領(lǐng)域，更好地降低汽車的重量。

（五）碳纖維材料

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更輕質(zhì)的碳纖維材料逐漸被人們發(fā)現(xiàn)并大規(guī)模使用，尤其是石墨烯這種化工材料，不僅重量輕，性能還十分高強，在航天航空和軍事領(lǐng)域具有重要的用途。在汽車制造領(lǐng)域，采用石墨烯這種化工材料，在發(fā)動機、底盤、車頂和翼子板等結(jié)構(gòu)件中融入石墨烯，能有效降低這些零部件的重量，從而有效降低汽車整體的重量，使其實現(xiàn)輕量化的發(fā)展。但石墨烯這種材料的制作過于困難，在當(dāng)前條件下，還無法大規(guī)模使用，我們只能采用比石墨烯差一層次的碳纖維材料。以CFRP材料為例，據(jù)通用汽車公司發(fā)布的數(shù)據(jù)，采用CFRP制作的汽車零部件，相應(yīng)重量會降低一半以上（見下表）。

（六）其他新型化工材料

陶瓷材料是繼金屬材料、塑質(zhì)材料之后被廣泛應(yīng)用的一種新型化工材料。在實際的應(yīng)用中，陶瓷材料具有優(yōu)越的化學(xué)性能和力學(xué)性能，不僅質(zhì)輕，還具有良好的耐熱、耐磨和耐腐蝕的特性，將其應(yīng)用到汽車制造領(lǐng)域，尤其是汽車的發(fā)動機制造中，不但能減輕發(fā)動機的重量，同時還能極大地提高發(fā)動機的工作效率。此外，還有蜂窩夾層等新型化工材料，都是焗油膏強度、高硬度的輕質(zhì)材料，在汽車制造領(lǐng)域都具有很好的市場前景。

三、化工新材料的發(fā)展展望

隨著全球治理體系的加速推進，堅持可持續(xù)發(fā)展理念，保護環(huán)境，合作應(yīng)對全球氣候變化，保護好全人類賴以生存的地球家園成為世界各國的共識。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)研究更輕質(zhì)、更環(huán)保，同時還具有高強度和高硬度的化工新材料，就得到了有識之士的廣泛認同。目前，國內(nèi)外各個地區(qū)和政府都加強了對新材料工藝的重視，各大材料行業(yè)都投入了大量的人力、物力和財力，積極開展了新材料的研究工作，而其中很多材料都涉及到了稀土元素，因此，我們應(yīng)加強對稀土元素的研究，不斷借助稀土元素，在降低材料重量的同時，強化其硬度和強度。此外，我們還要深入研究石墨烯制作工藝，使其能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)成本，大規(guī)模地運用到工業(yè)生產(chǎn)和制造領(lǐng)域。

四、結(jié)束語

汽車輕量化發(fā)展是歷史的必然趨勢，發(fā)展的前景十分光明，但發(fā)展的道路必然十分艱巨，化工新材料是實現(xiàn)汽車輕量化發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我們必須充分認識到化工新材料在這方面的重要作用，謹慎選擇化工新材料，深入研究新材料、新工藝，使我國的汽車在朝著輕量化發(fā)展的過程中，不斷大踏步前進。

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作者簡介：

孫琦祥（1985-），男，上海人，漢，金融管理碩士，研究方向：化工行業(yè)證券市場分析.