淺析新材料在汽車輕量化中的應(yīng)用

陳桂海

摘要：在汽車輕量化處理工作開展時，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用新材料，以達到汽車輕量化處理目標(biāo)，如鋁合金材料、高強度鋼、鈦合金材料、鎂合金材料等。通過多種新型材料的合理應(yīng)用，可有效提升汽車的整體運行性能與燃油經(jīng)濟效益。本文就新材料在汽車輕量化中的合理應(yīng)用進行分析探討。

關(guān)鍵詞：汽車輕量化;新材料;實際應(yīng)用

一、汽車輕量化概述

汽車輕量化處理，主要是汽車安全、強度、質(zhì)量、性能得到保障的前提下，合理降低汽車的總質(zhì)量，進而有效提高汽車的燃油經(jīng)濟性，對汽車排放的尾氣進行合理控制。汽車輕量化工作開展時，應(yīng)當(dāng)各個部位進行輕量化設(shè)計優(yōu)化，并采用更多高新技術(shù)與材料，有效提升汽車的整體性能，對汽車的制造加工成本進行合理控制。

通過汽車輕量化設(shè)計制造，可推動汽車產(chǎn)業(yè)的整體升級。為實現(xiàn)汽車輕量化，可采取多種工作方法，如汽車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、引進新材料、完善制造工藝等，如現(xiàn)代汽車設(shè)計中鋁合金材料的應(yīng)用，有效保障了汽車的安全與性能，并實現(xiàn)了汽車輕量化發(fā)展目標(biāo)。

二、新材料在汽車輕量化中的應(yīng)用

現(xiàn)階段汽車輕量化工作開展過程中，主要通過內(nèi)部設(shè)計優(yōu)化、工藝水平提升、材料使用等領(lǐng)域進行實現(xiàn)。其中材料使用的更為頻繁，可更加高效地實現(xiàn)汽車輕量化。通過汽車加工生產(chǎn)的材料進行分類可知，主要包含低密度材料與高密度材料。高密度材料主要為鋼材料，而低密度材料主要包含鎂合金、鈦合金、鋁合金等。在使用相關(guān)材料時，應(yīng)當(dāng)進行合理分析選擇最佳的加工材料。目前，鋁合金、鎂合金、鈦合金、高強度鋼的應(yīng)用非常廣泛，通過相關(guān)材料的合理應(yīng)用，不僅滿足了汽車輕量化的工作要求，且汽車的主動安全性與被動安全性都得到有效提升[1]。

（一）鋁和鋁合金

通過對金屬鋁材料進行分析可知，該類材料的自身密度較低，僅有鐵材料密度的三分之一，且金屬鋁的導(dǎo)熱性能非常強，同時該類材料僅有很強的可塑性，可根據(jù)實際工作需求，對材料進行合理加工處理，以保證材料加工應(yīng)用的可行性與安全性。鑒于該類材料的整體結(jié)構(gòu)強度有限，無法滿足部分高強度結(jié)構(gòu)件的制作要求。在對該類材料的整體性能進行開發(fā)時，可將其制作為不同形式的合金，即鋁合金材料，有效提高材料的整體結(jié)構(gòu)強度，且該類材料的密度較低，自身重量非常小。

在鋁合金材料進行制備時，需要多種金屬元素的添加，才可保證材料制備的安全性與可靠性。鑒于鋁合金材料的超強可塑性，可進行一些復(fù)雜構(gòu)件的制作，如殼體零件、箱型零件的制作，可充分發(fā)揮出該材料的應(yīng)用優(yōu)勢。在對該類材料進行特殊的變形處理后，可制作鋁合金汽車輪轂，在汽車傳動部件、車身、發(fā)動機等設(shè)計時，可合理應(yīng)用該材料，實現(xiàn)汽車輕量化工作要求。

目前，很多汽車的發(fā)動機內(nèi)部零配件，都采取鋁合金材料進行制作，如機體、活塞、油底殼等，有效發(fā)揮出鋁合金材料的應(yīng)用優(yōu)勢與價值。其中，機體中鋁合金材料的應(yīng)用效率較高，可保證機體的整體安全性。在汽車散熱器部件設(shè)計時，可應(yīng)用鋁合金材料，使得整體尺寸得到有效控制，避免占用更多空間，達到汽車輕量化設(shè)計目標(biāo)。

在汽車底盤設(shè)計工作開展時，鋁合金材料的應(yīng)用效率非常高，如汽車變速器殼體、轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動鉗、輪轂等，在汽車其他部分設(shè)計時，合理應(yīng)用該材料，可使得汽車總重量得到有效降低。在鋁合金材料的應(yīng)用下，可有效發(fā)揮出該材料的快速散熱優(yōu)勢，有效規(guī)避爆胎問題的出現(xiàn)，保證汽車整體運行的安全性與可靠性[2]。

（二）高強度鋼

在汽車輕量化工作開展時，可合理應(yīng)用高強度鋼，也就是鋼材料的屈服強度超過1380兆帕，且該類鋼材料的拉伸強度超過1630兆帕。鑒于該類鋼材料，具有非常好的屈服強度與抗拉強度，在汽車設(shè)計工作開展時，將得到廣泛應(yīng)用，進而有效提高整體的安全性，并對車身的質(zhì)量進行有效控制。

由于多數(shù)汽車的車身都為鋼材料，如汽車的鋼材料由高強度鋼材料對其進行很好的替換，可有效控制車身鋼材的厚度，進而實現(xiàn)對車身質(zhì)量的合理控制。通過對普通鋼材料的車身與高強度鋼材料車身進行比較分析可知，車身的鋼材厚度，可以減少1毫米到2毫米之間，進而使得汽車的總質(zhì)量降低15%到22%之間。由此可見，在汽車輕量化工作開展過程中，為實現(xiàn)預(yù)期工作效果，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用高強度鋼材料，使得汽車的總質(zhì)量得到有效控制，并降低汽車的運行油耗，進而實現(xiàn)預(yù)期汽車輕量化工作處理目標(biāo)[3]。

（三）鈦和鈦合金

鈦合金材料的應(yīng)用成本較高，主要在一些高端汽車生產(chǎn)中進行應(yīng)用。通過鈦合金材料的合理應(yīng)用，可有效提高汽車的環(huán)保性能，且實際的應(yīng)用效果非常好。由于該類材料的特殊性，應(yīng)當(dāng)選擇合適的材料應(yīng)用技術(shù)方案，才可充分發(fā)揮出該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

鑒于鈦合金材料的自身密度較小，而鈦合金的韌性非常強。在實際汽車生產(chǎn)加工過程中，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用鈦合金材料，進而充分發(fā)揮出該材料的應(yīng)用優(yōu)勢與價值。通過對鈦合金材料的彈性模量進行分析可知，該類數(shù)據(jù)值偏低，使得該類材料在彈性元件制作中可發(fā)揮出一定價值。通過鈦合金材料的合理應(yīng)用，可有效控制汽車的總質(zhì)量，保證汽車運行的安全性與可靠性。

（四）鎂和鎂合金

通過汽車應(yīng)用的材料進行比較分析可知，其中鎂材料的金屬密度最小。鑒于鎂合金材料的應(yīng)用特殊性，在實際應(yīng)用過程中，主要在交通工具中得到大量應(yīng)用。通過對其材料的合理應(yīng)用，可制作很多復(fù)雜的精密設(shè)備零件，進而充分發(fā)揮出該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與價值[4]。

在現(xiàn)代汽車生產(chǎn)加工過程中，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用鎂合金材料，并在壓鑄件、殼體類、支架類等構(gòu)件中得到靈活應(yīng)用，如汽車的剎車架、方向盤、轉(zhuǎn)向支架等，都可合理應(yīng)用相關(guān)材料，以保證鎂合金材料應(yīng)用的可行性與合理性。在該類材料實際應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)對其應(yīng)用不足進行明確，即鎂合金材料在實際應(yīng)用過程中，由于鎂合金材料的外部抗性比較差，無法有效提高汽車運行的安全與穩(wěn)定。為此，在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)對相關(guān)材料進行合理優(yōu)化處理，進而實現(xiàn)汽車輕量化處理目的。

（五）CFRP復(fù)合材料

CFRP復(fù)合材料，即碳纖維增強聚合物基復(fù)合材料的簡稱。為有效推動汽車輕量化設(shè)計應(yīng)用，在應(yīng)用新型材料時，可嘗試應(yīng)用碳纖維增強聚合物基復(fù)合材料。在該種材料的合理應(yīng)用下，可推動汽車結(jié)構(gòu)的模塊化與整體化發(fā)展，使得汽車加工的效率與質(zhì)量得到有效提升。如部分汽車部件進行加工時，采取整體化加工技術(shù)方案，可有效減少加工配制安裝工作程序，有效提高了汽車生產(chǎn)的效率，對汽車生產(chǎn)的成本進行有效控制。鑒于該種材料應(yīng)用的特殊性，在汽車輕量化工作開展時，可發(fā)揮出該材料的應(yīng)用價值。

三、結(jié)束語

綜上，文中對新材料，在汽車輕量化中的實際應(yīng)用進行分析探討，旨在說明汽車輕量化工作開展過程中，新材料應(yīng)用的必要性與重要性。今后，汽車輕量化工作開展階段，應(yīng)當(dāng)基于輕量化的工作要求，選擇合適的新材料，推動我國汽車產(chǎn)業(yè)的升級換代。

參考文獻

[1]丁偉，張艷.汽車輕量化中的化工材料的運用分析[J].化工管理，2021（09）：68-69.