21世紀(jì)的人們將面臨能源短缺及環(huán)境污染的難題，長(zhǎng)期以來(lái)，都在積極探索如何最大限度的提高燃油效率、減少汽車(chē)尾氣中有害成分。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方向多種多樣，其中汽車(chē)輕量化舉足輕重，而新材料的使用將實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的夢(mèng)想。
現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身除滿足強(qiáng)度和使用壽命的要求外，還應(yīng)滿足性能、外觀、安全、價(jià)格、環(huán)保、節(jié)能等方面的需要。在上世紀(jì)八十年代，轎車(chē)的整車(chē)質(zhì)量中，鋼鐵占80％，鋁占3％，樹(shù)脂為4％。自1978年世界爆發(fā)石油危機(jī)以來(lái)，作為輕量化材料的高強(qiáng)度鋼板、表面處理鋼板逐年上升，有色金屬材料總體有所增加，其中，鋁的增加明顯；非金屬材料也逐步增長(zhǎng)，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的高性能工程塑料、復(fù)合材料，不僅替代了普通塑料，而且品種繁多，在汽車(chē)上的應(yīng)用范圍廣泛。本文著重介紹國(guó)內(nèi)外在新型材料應(yīng)用方面的情況及發(fā)展趨勢(shì)。
（一）車(chē)身新材料的種類(lèi)
（一）車(chē)身新材料的種類(lèi)
1.高強(qiáng)度鋼板
從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50％，故只適用于形狀簡(jiǎn)單、延伸深度不大的零件?，F(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭?，?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的2～3倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車(chē)身輕量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。
低合金高強(qiáng)度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼板等，車(chē)身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來(lái)選擇鋼板品種。
（1）含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板主要用于轎車(chē)外板、車(chē)門(mén)、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車(chē)駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高15％～25％；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長(zhǎng)率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20％；具有良好的點(diǎn)焊性能。
（2）烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過(guò)沖壓、拉延變形及烤漆高溫時(shí)效處理，屈服強(qiáng)度得以提高。這種簡(jiǎn)稱(chēng)為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車(chē)身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一。
（3） 冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服、屈強(qiáng)比低和加工硬化高、兼?zhèn)涓邚?qiáng)度及高塑性的特點(diǎn)，如經(jīng)烤漆后其強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。適用于形狀復(fù)雜且要求強(qiáng)度高的車(chē)身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車(chē)門(mén)加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等。
（4）超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤0.005％）中加入適量的鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了深沖性與高強(qiáng)度的結(jié)合，特別適用于一些形狀復(fù)雜而強(qiáng)度要求高的沖壓零件。
2.輕量化迭層鋼板
迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，表層鋼板厚度為0.2～0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車(chē)身底板等部件。
3.鋁合金
與汽車(chē)鋼板相比，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。首先在不改變汽車(chē)尺寸、不降低汽車(chē)舒適性和安全性的情況下使汽車(chē)的質(zhì)量至少減輕了40%，同時(shí)還降低了油耗；第二，提高了車(chē)身零部件的結(jié)構(gòu)剛性，從而便于生產(chǎn)，更主要的是提高了使用性能；第三，解決了車(chē)身腐蝕問(wèn)題，延長(zhǎng)了車(chē)身壽命；第四，鋁合金零件具有很高的回收率，而且回收生產(chǎn)1t鋁合金要比重新生產(chǎn)1t鋁合金少耗能95%；第五，加工這種合金時(shí)所需的工裝設(shè)備投資要比加工鋼、鐵少得多。
低合金高強(qiáng)度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼板等，車(chē)身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來(lái)選擇鋼板品種。
（1）含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板主要用于轎車(chē)外板、車(chē)門(mén)、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車(chē)駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高15％～25％；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長(zhǎng)率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20％；具有良好的點(diǎn)焊性能。
（2）烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過(guò)沖壓、拉延變形及烤漆高溫時(shí)效處理，屈服強(qiáng)度得以提高。這種簡(jiǎn)稱(chēng)為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車(chē)身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一。
（3） 冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服、屈強(qiáng)比低和加工硬化高、兼?zhèn)涓邚?qiáng)度及高塑性的特點(diǎn)，如經(jīng)烤漆后其強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。適用于形狀復(fù)雜且要求強(qiáng)度高的車(chē)身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車(chē)門(mén)加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等。
（4）超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤0.005％）中加入適量的鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了深沖性與高強(qiáng)度的結(jié)合，特別適用于一些形狀復(fù)雜而強(qiáng)度要求高的沖壓零件。
2.輕量化迭層鋼板
迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，表層鋼板厚度為0.2～0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車(chē)身底板等部件。
3.鋁合金
與汽車(chē)鋼板相比，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。首先在不改變汽車(chē)尺寸、不降低汽車(chē)舒適性和安全性的情況下使汽車(chē)的質(zhì)量至少減輕了40%，同時(shí)還降低了油耗；第二，提高了車(chē)身零部件的結(jié)構(gòu)剛性，從而便于生產(chǎn)，更主要的是提高了使用性能；第三，解決了車(chē)身腐蝕問(wèn)題，延長(zhǎng)了車(chē)身壽命；第四，鋁合金零件具有很高的回收率，而且回收生產(chǎn)1t鋁合金要比重新生產(chǎn)1t鋁合金少耗能95%；第五，加工這種合金時(shí)所需的工裝設(shè)備投資要比加工鋼、鐵少得多。
德國(guó)大眾公司的新型奧迪A2型轎車(chē)，由于采用了全鋁車(chē)身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車(chē)身減輕了43％，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奧迪A8通過(guò)使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件，車(chē)身零件數(shù)量從50個(gè)減至29個(gè)，車(chē)身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車(chē)身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類(lèi)車(chē)型的鋼制車(chē)身車(chē)重減少50%。
目前，鋁合金主要是用于制造轎車(chē)車(chē)身覆蓋件中的發(fā)動(dòng)機(jī)罩，今后車(chē)門(mén)及行李艙蓋也將會(huì)愈來(lái)愈多的使用鋁合金制造。
4.鎂合金
鎂的密度為1.8g/cm3，僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％。此外它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鎂的儲(chǔ)藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含 3.7%的鎂。近年來(lái)鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率高達(dá)20％。
鑄造鎂合金的車(chē)門(mén)由成型鋁材制成的門(mén)框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車(chē)門(mén)，它由內(nèi)外車(chē)門(mén)板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門(mén)的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車(chē)門(mén)輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車(chē)身零件，如前、后擋板、儀表盤(pán)、方向盤(pán)等。
5.泡沫合金板
泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，僅為0.4～0.7g／cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。泡沫合金板種類(lèi)繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車(chē)制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等。
6.蜂窩夾芯復(fù)合板
蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車(chē)車(chē)身上獲得較多應(yīng)用，如車(chē)身外板、車(chē)門(mén)、車(chē)架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車(chē)身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。
7.工程塑料
與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型時(shí)能耗少。二十世紀(jì)七十年代起，以軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類(lèi)、襯墊類(lèi)、緩沖材料等塑料在汽車(chē)工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開(kāi)發(fā)的LTD試驗(yàn)車(chē)，塑料化后的車(chē)身取得了輕量化方面的明顯成果。
中國(guó)工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、設(shè)備陳舊、規(guī)模小、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價(jià)格高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)八十年代的水平。如上海桑塔納轎車(chē)塑料用量?jī)H為2.86kg/輛，紅旗CA7228型轎車(chē)為2.4kg/輛，而日本轎車(chē)平均為14kg/輛，寶馬則更高，為35.64kg/輛。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國(guó)內(nèi)最大的汽車(chē)用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。此項(xiàng)目引進(jìn)了世界先進(jìn)的工程塑料生成線和試驗(yàn)檢測(cè)儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15,000噸高性能ABS工程塑料的能力。
8.高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料
高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車(chē)用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，美國(guó)開(kāi)展的最好。
二十世紀(jì)八十年代后期，復(fù)合材料車(chē)身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車(chē)門(mén)、車(chē)頂板、導(dǎo)流罩、車(chē)廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車(chē)駕駛室和轎車(chē)車(chē)身。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美等國(guó)汽車(chē)復(fù)合材料的用量約占本國(guó)復(fù)合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，復(fù)合材料作為汽車(chē)車(chē)身的外覆件來(lái)說(shuō)，無(wú)論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從車(chē)身外覆件的使用向汽車(chē)的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。
4.鎂合金
鎂的密度為1.8g/cm3，僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％。此外它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鎂的儲(chǔ)藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含 3.7%的鎂。近年來(lái)鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率高達(dá)20％。
鑄造鎂合金的車(chē)門(mén)由成型鋁材制成的門(mén)框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車(chē)門(mén)，它由內(nèi)外車(chē)門(mén)板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門(mén)的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車(chē)門(mén)輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車(chē)身零件，如前、后擋板、儀表盤(pán)、方向盤(pán)等。
5.泡沫合金板
泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，僅為0.4～0.7g／cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。泡沫合金板種類(lèi)繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車(chē)制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等。
6.蜂窩夾芯復(fù)合板
蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車(chē)車(chē)身上獲得較多應(yīng)用，如車(chē)身外板、車(chē)門(mén)、車(chē)架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車(chē)身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。
7.工程塑料
與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型時(shí)能耗少。二十世紀(jì)七十年代起，以軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類(lèi)、襯墊類(lèi)、緩沖材料等塑料在汽車(chē)工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開(kāi)發(fā)的LTD試驗(yàn)車(chē)，塑料化后的車(chē)身取得了輕量化方面的明顯成果。
中國(guó)工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、設(shè)備陳舊、規(guī)模小、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價(jià)格高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)八十年代的水平。如上海桑塔納轎車(chē)塑料用量?jī)H為2.86kg/輛，紅旗CA7228型轎車(chē)為2.4kg/輛，而日本轎車(chē)平均為14kg/輛，寶馬則更高，為35.64kg/輛。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國(guó)內(nèi)最大的汽車(chē)用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。此項(xiàng)目引進(jìn)了世界先進(jìn)的工程塑料生成線和試驗(yàn)檢測(cè)儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15,000噸高性能ABS工程塑料的能力。
8.高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料
高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車(chē)用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，美國(guó)開(kāi)展的最好。
二十世紀(jì)八十年代后期，復(fù)合材料車(chē)身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車(chē)門(mén)、車(chē)頂板、導(dǎo)流罩、車(chē)廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車(chē)駕駛室和轎車(chē)車(chē)身。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美等國(guó)汽車(chē)復(fù)合材料的用量約占本國(guó)復(fù)合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，復(fù)合材料作為汽車(chē)車(chē)身的外覆件來(lái)說(shuō)，無(wú)論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從車(chē)身外覆件的使用向汽車(chē)的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。
（二）車(chē)身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀
目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)身輕量化的研究方向是開(kāi)發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過(guò)多年的探索，已取得了新的進(jìn)展。德國(guó)大眾九十年代末開(kāi)發(fā)的路波TDI車(chē)型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。
TDI所有車(chē)身部件都是輕質(zhì)金屬制成的，包括前擋泥板、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和尾門(mén)，其中尾門(mén)的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成的。汽車(chē)的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤(pán)的內(nèi)骨架是鎂制成。乘客艙和發(fā)動(dòng)機(jī)室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。
為解決新材料的防腐蝕保護(hù)和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術(shù)。
路波TDI的自重為830kg，包括417kg（50.5％）的鋼、136kg輕質(zhì)金屬（16.4％，包括3.7kg的鎂）、116kg塑料（14.0％）。在保證車(chē)身抗扭剛度、使用壽命和安全性的前提下，車(chē)身的重量減輕了50kg，汽車(chē)的總重減輕了154kg。由于汽車(chē)自重大幅度減輕，使得百公里油耗降至2.99升，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車(chē)的一半。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳?xì)浠衔锏呐欧帕拷档剿姆种?，是典型的環(huán)保型轎車(chē)，也是世界上批量生產(chǎn)的最經(jīng)濟(jì)轎車(chē)之一。
（三）新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
1.新材料回收再用性的研究
研究汽車(chē)新材料的最終處置問(wèn)題至關(guān)重要，從某種程度上講，關(guān)系到它的生存與發(fā)展。目前，汽車(chē)上約占自重25％的材料無(wú)法回收再用，其中三分之一為各種塑料，三分之一為橡膠，還有三分之一為玻璃、纖維。鑒于這種情況，世界各國(guó)都花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行材料的回收再生問(wèn)題的研究?，F(xiàn)在可以通過(guò)三種途徑進(jìn)行回收：顆粒回收，重新碾磨；化學(xué)回收，高溫分解；能源回收，將廢棄物作為燃料。
德國(guó)在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確，即首先是避免產(chǎn)生，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。1991年規(guī)定回收塑料中的60％必須是機(jī)械性回收，另有40％可以機(jī)械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通過(guò)十年的努力，現(xiàn)在的回收率已高達(dá)87％。日本是循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法最全面的國(guó)家，其目的是建立一個(gè)資源“循環(huán)型社會(huì)”。為此，日本對(duì)廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。此外，日本還大力支持以廢塑料為主的工業(yè)垃圾發(fā)電事業(yè)。計(jì)劃到2010年在全國(guó)建立150個(gè)廢塑料發(fā)電設(shè)備。
2.減少材料的品種
未來(lái)汽車(chē)在工程塑料類(lèi)型的選擇上將會(huì)發(fā)生巨大的變化。目前汽車(chē)使用的塑料由幾十種高分子材料組成，當(dāng)前世界各大汽車(chē)公司致力于減少車(chē)用塑料的種類(lèi)，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
3.降低成本
制約汽車(chē)車(chē)身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。作為主要新材料的高強(qiáng)度鋼、玻璃纖維增強(qiáng)材料、鋁和石墨增強(qiáng)，其成本分別為普通碳鋼的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材料進(jìn)入批量生產(chǎn)。如玻璃纖維增強(qiáng)材料將在成本上成為鋼材的有力競(jìng)爭(zhēng)者，雖然它的重量減輕有限，但價(jià)格卻能為用戶(hù)接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車(chē)工業(yè)上很難有所作為。
4.先進(jìn)的制造工藝的研發(fā)
采用新材料與先進(jìn)的制造工藝是相輔相成的，汽車(chē)工業(yè)正在努力開(kāi)發(fā)新的制造方法，對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行更新。例如：適用于輕量化設(shè)計(jì)的連接工藝今年來(lái)有所發(fā)展，如德國(guó)某汽車(chē)公司在大批生產(chǎn)的轎車(chē)上采用CO2激光束焊接，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強(qiáng)度鋼板車(chē)身的強(qiáng)度提高了50％。又如，一些復(fù)合材料的SMC殼體的材料較厚，大約為2.5～3mm，限制了輕量化的幅度。法國(guó)雷諾公司采用新的A級(jí)表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車(chē)殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。
5.車(chē)身設(shè)計(jì)方法的革命
據(jù)歐洲汽車(chē)界人士預(yù)測(cè)，在今后十年中，轎車(chē)自身質(zhì)量還將減輕20％，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外，車(chē)身設(shè)計(jì)方法也將發(fā)生重大變化。
由于大量采用新型材料，傳統(tǒng)的車(chē)身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學(xué)增長(zhǎng)規(guī)律的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)法，這種設(shè)計(jì)方法即能減少零件質(zhì)量，又延長(zhǎng)了零件的使用壽命。此外，采用新的設(shè)計(jì)方法還能使車(chē)身零件數(shù)大幅度減少。如某車(chē)型的零件數(shù)已由400個(gè)減少到75個(gè)，質(zhì)量減輕30％。美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司尚未投放市場(chǎng)的概念車(chē)由于采用了創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)法，使整車(chē)自重降至544kg。這說(shuō)明輕量化設(shè)計(jì)具有極大的潛力。
目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)身輕量化的研究方向是開(kāi)發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過(guò)多年的探索，已取得了新的進(jìn)展。德國(guó)大眾九十年代末開(kāi)發(fā)的路波TDI車(chē)型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。
TDI所有車(chē)身部件都是輕質(zhì)金屬制成的，包括前擋泥板、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和尾門(mén)，其中尾門(mén)的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成的。汽車(chē)的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤(pán)的內(nèi)骨架是鎂制成。乘客艙和發(fā)動(dòng)機(jī)室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。
為解決新材料的防腐蝕保護(hù)和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術(shù)。
路波TDI的自重為830kg，包括417kg（50.5％）的鋼、136kg輕質(zhì)金屬（16.4％，包括3.7kg的鎂）、116kg塑料（14.0％）。在保證車(chē)身抗扭剛度、使用壽命和安全性的前提下，車(chē)身的重量減輕了50kg，汽車(chē)的總重減輕了154kg。由于汽車(chē)自重大幅度減輕，使得百公里油耗降至2.99升，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車(chē)的一半。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳?xì)浠衔锏呐欧帕拷档剿姆种?，是典型的環(huán)保型轎車(chē)，也是世界上批量生產(chǎn)的最經(jīng)濟(jì)轎車(chē)之一。
（三）新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
1.新材料回收再用性的研究
研究汽車(chē)新材料的最終處置問(wèn)題至關(guān)重要，從某種程度上講，關(guān)系到它的生存與發(fā)展。目前，汽車(chē)上約占自重25％的材料無(wú)法回收再用，其中三分之一為各種塑料，三分之一為橡膠，還有三分之一為玻璃、纖維。鑒于這種情況，世界各國(guó)都花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行材料的回收再生問(wèn)題的研究?，F(xiàn)在可以通過(guò)三種途徑進(jìn)行回收：顆粒回收，重新碾磨；化學(xué)回收，高溫分解；能源回收，將廢棄物作為燃料。
德國(guó)在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確，即首先是避免產(chǎn)生，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。1991年規(guī)定回收塑料中的60％必須是機(jī)械性回收，另有40％可以機(jī)械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通過(guò)十年的努力，現(xiàn)在的回收率已高達(dá)87％。日本是循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法最全面的國(guó)家，其目的是建立一個(gè)資源“循環(huán)型社會(huì)”。為此，日本對(duì)廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。此外，日本還大力支持以廢塑料為主的工業(yè)垃圾發(fā)電事業(yè)。計(jì)劃到2010年在全國(guó)建立150個(gè)廢塑料發(fā)電設(shè)備。
2.減少材料的品種
未來(lái)汽車(chē)在工程塑料類(lèi)型的選擇上將會(huì)發(fā)生巨大的變化。目前汽車(chē)使用的塑料由幾十種高分子材料組成，當(dāng)前世界各大汽車(chē)公司致力于減少車(chē)用塑料的種類(lèi)，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
3.降低成本
制約汽車(chē)車(chē)身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。作為主要新材料的高強(qiáng)度鋼、玻璃纖維增強(qiáng)材料、鋁和石墨增強(qiáng)，其成本分別為普通碳鋼的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材料進(jìn)入批量生產(chǎn)。如玻璃纖維增強(qiáng)材料將在成本上成為鋼材的有力競(jìng)爭(zhēng)者，雖然它的重量減輕有限，但價(jià)格卻能為用戶(hù)接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車(chē)工業(yè)上很難有所作為。
4.先進(jìn)的制造工藝的研發(fā)
采用新材料與先進(jìn)的制造工藝是相輔相成的，汽車(chē)工業(yè)正在努力開(kāi)發(fā)新的制造方法，對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行更新。例如：適用于輕量化設(shè)計(jì)的連接工藝今年來(lái)有所發(fā)展，如德國(guó)某汽車(chē)公司在大批生產(chǎn)的轎車(chē)上采用CO2激光束焊接，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強(qiáng)度鋼板車(chē)身的強(qiáng)度提高了50％。又如，一些復(fù)合材料的SMC殼體的材料較厚，大約為2.5～3mm，限制了輕量化的幅度。法國(guó)雷諾公司采用新的A級(jí)表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車(chē)殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。
5.車(chē)身設(shè)計(jì)方法的革命
據(jù)歐洲汽車(chē)界人士預(yù)測(cè)，在今后十年中，轎車(chē)自身質(zhì)量還將減輕20％，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外，車(chē)身設(shè)計(jì)方法也將發(fā)生重大變化。
由于大量采用新型材料，傳統(tǒng)的車(chē)身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學(xué)增長(zhǎng)規(guī)律的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)法，這種設(shè)計(jì)方法即能減少零件質(zhì)量，又延長(zhǎng)了零件的使用壽命。此外，采用新的設(shè)計(jì)方法還能使車(chē)身零件數(shù)大幅度減少。如某車(chē)型的零件數(shù)已由400個(gè)減少到75個(gè)，質(zhì)量減輕30％。美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司尚未投放市場(chǎng)的概念車(chē)由于采用了創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)法，使整車(chē)自重降至544kg。這說(shuō)明輕量化設(shè)計(jì)具有極大的潛力。
制造汽車(chē)所用的材料，由于節(jié)省能源、節(jié)省資源、輕量化的需要而有所變化。在這種情況下新材料被相繼推出、應(yīng)用，在應(yīng)用得比較成熟的金屬材料中，鋼鐵材料和輕金屬材料也出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)。
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