1、輕質(zhì)材料在車身上的應(yīng)用前景，應(yīng)用輕質(zhì)材料在車身上的應(yīng)用前景，應(yīng)用的局限性及原因的局限性及原因1高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度鋼 近幾年，高強(qiáng)度鋼逐漸成為汽車工業(yè)中發(fā)展近幾年，高強(qiáng)度鋼逐漸成為汽車工業(yè)中發(fā)展最快的金屬輕質(zhì)材料之一，在汽車上的應(yīng)用比例最快的金屬輕質(zhì)材料之一，在汽車上的應(yīng)用比例不斷增加，已成為頗具競爭力的汽車輕量化材料，不斷增加，已成為頗具競爭力的汽車輕量化材料，它在抗碰撞性能、耐蝕性能和成本方面較其它材它在抗碰撞性能、耐蝕性能和成本方面較其它材料仍具有較大的優(yōu)勢。最新的應(yīng)用情況表明，有料仍具有較大的優(yōu)勢。最新的應(yīng)用情況表明，有些鋁合金、鎂合金零件，如保險(xiǎn)杠、車輪、骨架、些鋁合金、鎂合金零件，如保險(xiǎn)

2、杠、車輪、骨架、前門、后門、橫梁等，又轉(zhuǎn)而采用高強(qiáng)度鋼。安前門、后門、橫梁等，又轉(zhuǎn)而采用高強(qiáng)度鋼。安全法規(guī)是推動(dòng)高強(qiáng)度鋼應(yīng)用的重要?jiǎng)恿Γ瑸闈M足全法規(guī)是推動(dòng)高強(qiáng)度鋼應(yīng)用的重要?jiǎng)恿Γ瑸闈M足更為嚴(yán)格的安全法規(guī)要求更為嚴(yán)格的安全法規(guī)要求(如側(cè)面碰撞如側(cè)面碰撞)，各大汽，各大汽車公司均加快了高強(qiáng)度鋼在汽車車身、底盤、懸車公司均加快了高強(qiáng)度鋼在汽車車身、底盤、懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件上的應(yīng)用，高強(qiáng)度鋼在汽車中架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件上的應(yīng)用，高強(qiáng)度鋼在汽車中的應(yīng)用逐年增加。的應(yīng)用逐年增加。 采用高強(qiáng)度鋼，首先能改善汽車的安全和碰采用高強(qiáng)度鋼，首先能改善汽車的安全和碰撞性能，現(xiàn)代汽車必須滿足政府規(guī)定的各部分乘撞性能，現(xiàn)代

3、汽車必須滿足政府規(guī)定的各部分乘用空間的安全性，尤其是正面碰撞和側(cè)面碰撞的用空間的安全性，尤其是正面碰撞和側(cè)面碰撞的要求，雖然采用更大的質(zhì)量和安裝更多的安全裝要求，雖然采用更大的質(zhì)量和安裝更多的安全裝置置(如如ABS，安全氣囊等，安全氣囊等)也可使汽車更加安全，也可使汽車更加安全，但與降低燃油消耗和排放相悖。采用高強(qiáng)度鋼板，但與降低燃油消耗和排放相悖。采用高強(qiáng)度鋼板，既可減少汽車質(zhì)量，在降低燃油消耗的同時(shí)降低既可減少汽車質(zhì)量，在降低燃油消耗的同時(shí)降低排放，又可提高汽車的安全性。為強(qiáng)化競爭能力，排放，又可提高汽車的安全性。為強(qiáng)化競爭能力，包括提高汽車的性能與使用戶更為滿意包括提高汽車的性能與使用戶

4、更為滿意(車輛操縱、車輛操縱、制動(dòng)、噪音等制動(dòng)、噪音等)，并使汽車制造成本下降，就必然，并使汽車制造成本下降，就必然導(dǎo)致高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用。導(dǎo)致高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用。 上世紀(jì)上世紀(jì)80年代，重慶汽車研究所就開展了雙相鋼研究年代，重慶汽車研究所就開展了雙相鋼研究;一汽轎車、奇瑞汽車公司也在轎車車身上進(jìn)行了高強(qiáng)度鋼一汽轎車、奇瑞汽車公司也在轎車車身上進(jìn)行了高強(qiáng)度鋼板的初步應(yīng)用試驗(yàn)。中國奇瑞汽車公司與寶鋼合作，板的初步應(yīng)用試驗(yàn)。中國奇瑞汽車公司與寶鋼合作，2001年在試制樣車上使用的高強(qiáng)度鋼板用量年在試制樣車上使用的高強(qiáng)度鋼板用量262kg，占車，占車身鋼板用量的身鋼板用量的46%，對減重和改進(jìn)車身性能起到了

5、良好的，對減重和改進(jìn)車身性能起到了良好的作用。吉利車身也大量采用了高強(qiáng)度鋼板、激光拼焊和液作用。吉利車身也大量采用了高強(qiáng)度鋼板、激光拼焊和液壓成形等技術(shù)，其中吉利汽車壓成形等技術(shù)，其中吉利汽車48個(gè)零件改用高強(qiáng)度鋼。同個(gè)零件改用高強(qiáng)度鋼。同時(shí)，在新開發(fā)車型中，高強(qiáng)度鋼板在車身中的重量己占時(shí)，在新開發(fā)車型中，高強(qiáng)度鋼板在車身中的重量己占30%以上，預(yù)計(jì)以上，預(yù)計(jì)09年要超過年要超過50%，保證車身強(qiáng)度及碰撞要，保證車身強(qiáng)度及碰撞要求。據(jù)悉，吉利汽車目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了汽車減重求。據(jù)悉，吉利汽車目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了汽車減重10%一一14%的初期目標(biāo)，的初期目標(biāo)，2008年吉利汽車輕量化的目標(biāo)是年吉利汽車輕量化

6、的目標(biāo)是13%一一16%。東風(fēng)汽車公司在減輕東風(fēng)商用汽車自重，提高有效。東風(fēng)汽車公司在減輕東風(fēng)商用汽車自重，提高有效載重量方面已經(jīng)取得了一定成果，目前已經(jīng)采用含磷鋼進(jìn)載重量方面已經(jīng)取得了一定成果，目前已經(jīng)采用含磷鋼進(jìn)行車身零件的試生產(chǎn)，如后圍外板、后圍內(nèi)板、地板、后行車身零件的試生產(chǎn)，如后圍外板、后圍內(nèi)板、地板、后下橫梁、前圍隔板、門外板、擋泥板等。下橫梁、前圍隔板、門外板、擋泥板等。 2008年年1月初，由中國汽車工程學(xué)會(huì)、中國月初，由中國汽車工程學(xué)會(huì)、中國第一汽車集團(tuán)公司、東風(fēng)汽車公司、吉林大學(xué)、第一汽車集團(tuán)公司、東風(fēng)汽車公司、吉林大學(xué)、寶山鋼鐵股份有限公司、西南鋁業(yè)等寶山鋼鐵股份有限公司

7、、西南鋁業(yè)等12家相關(guān)企家相關(guān)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)共同組成了產(chǎn)、學(xué)、研一體的汽車業(yè)及科研機(jī)構(gòu)共同組成了產(chǎn)、學(xué)、研一體的汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。汽車輕量化聯(lián)盟的輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。汽車輕量化聯(lián)盟的12個(gè)成員單位將獲國家撥款個(gè)成員單位將獲國家撥款1億元、企業(yè)自籌億元、企業(yè)自籌5億元億元的資金保障，聯(lián)盟將圍繞汽車輕量化共性關(guān)鍵技的資金保障，聯(lián)盟將圍繞汽車輕量化共性關(guān)鍵技術(shù)開展攻關(guān)，在術(shù)開展攻關(guān)，在2008年到年到2010年之間完成設(shè)計(jì)新年之間完成設(shè)計(jì)新型輕量化材料、輕量化材料先進(jìn)成型技術(shù)等型輕量化材料、輕量化材料先進(jìn)成型技術(shù)等3個(gè)個(gè)專題共專題共10個(gè)課題的工作，實(shí)現(xiàn)轎車減輕自重個(gè)課題的工作，實(shí)現(xiàn)轎

8、車減輕自重8%一一10%的目標(biāo)。汽車工業(yè)共性關(guān)鍵核心技術(shù)的缺失，的目標(biāo)。汽車工業(yè)共性關(guān)鍵核心技術(shù)的缺失，是制約我國汽車創(chuàng)新發(fā)展的瓶頸。輕量化技術(shù)是是制約我國汽車創(chuàng)新發(fā)展的瓶頸。輕量化技術(shù)是一項(xiàng)基礎(chǔ)的共性技術(shù)，汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略一項(xiàng)基礎(chǔ)的共性技術(shù)，汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的出現(xiàn)，對于提升我國汽車行業(yè)的自主研發(fā)聯(lián)盟的出現(xiàn)，對于提升我國汽車行業(yè)的自主研發(fā)能力和國際競爭力，有著里程碑式的重要意義。能力和國際競爭力，有著里程碑式的重要意義。 國內(nèi)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)和使用相對于國外落后，國內(nèi)先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)和使用相對于國外落后，在熱軋先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板方面，寶鋼、武鋼、鞍鋼可生產(chǎn)一在熱軋先進(jìn)高強(qiáng)度

9、鋼板方面，寶鋼、武鋼、鞍鋼可生產(chǎn)一些低級別的雙相鋼些低級別的雙相鋼;冷軋先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板方面，寶鋼可生冷軋先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板方面，寶鋼可生產(chǎn)一部分。我國已成功開發(fā)了抗拉強(qiáng)度分別為產(chǎn)一部分。我國已成功開發(fā)了抗拉強(qiáng)度分別為540、590和和640MPa等級別的等級別的DP鋼，但是產(chǎn)量很低，大批量工業(yè)生鋼，但是產(chǎn)量很低，大批量工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用還未見報(bào)道，在汽車中的應(yīng)用范圍有待進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)及應(yīng)用還未見報(bào)道，在汽車中的應(yīng)用范圍有待進(jìn)一步擴(kuò)大。總體而言，先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在國內(nèi)大部分還處在研發(fā)大?？傮w而言，先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在國內(nèi)大部分還處在研發(fā)階段。階段。 總之，我國汽車工業(yè)在應(yīng)用高強(qiáng)度鋼上存在以下急待總之，我國汽車工業(yè)

10、在應(yīng)用高強(qiáng)度鋼上存在以下急待解決問題，自主開發(fā)能力不足，新產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)主要解決問題，自主開發(fā)能力不足，新產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)主要依靠引進(jìn)技術(shù)與裝備依靠引進(jìn)技術(shù)與裝備;品種少，沒有形成完整的產(chǎn)品系列，品種少，沒有形成完整的產(chǎn)品系列，不能完全滿足國內(nèi)汽車工業(yè)的需求，以致目前有部分汽車不能完全滿足國內(nèi)汽車工業(yè)的需求，以致目前有部分汽車薄板需從國外進(jìn)口薄板需從國外進(jìn)口;大部分企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平與國外存在大部分企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平與國外存在較大差距。較大差距。 表表1顯示在過去的顯示在過去的10多年中，國際上針對汽車輕量化多年中，國際上針對汽車輕量化開展的一些代表性研究項(xiàng)目及其實(shí)現(xiàn)輕量化的技術(shù)路線。開展的一些

11、代表性研究項(xiàng)目及其實(shí)現(xiàn)輕量化的技術(shù)路線。表表1近年來國際上的主要輕量化項(xiàng)目近年來國際上的主要輕量化項(xiàng)目 2 有色金屬 目前，用于汽車配件上的有色金屬一般有電解銅、目前，用于汽車配件上的有色金屬一般有電解銅、鋅合金、鋁合金、鎂合金及鈦合金等，其中鋁合金和鎂合鋅合金、鋁合金、鎂合金及鈦合金等，其中鋁合金和鎂合金是汽車配件輕量化的主要研究方向。鋁在汽車中的應(yīng)用金是汽車配件輕量化的主要研究方向。鋁在汽車中的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，并將成為僅次于鋼的第二大汽車材料。范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，并將成為僅次于鋼的第二大汽車材料。鋁是一種很好的車用材料，質(zhì)量只及鋼的鋁是一種很好的車用材料，質(zhì)量只及鋼的1/3，回收簡便，

12、回收簡便，是鋼鐵以外能大限度回收利用的材料，幾乎是鋼鐵以外能大限度回收利用的材料，幾乎90%的汽車用的汽車用鋁可以回收并循環(huán)利用。對于車身系統(tǒng)、底盤和動(dòng)力總成鋁可以回收并循環(huán)利用。對于車身系統(tǒng)、底盤和動(dòng)力總成系統(tǒng)，可以采用鑄造和擠壓成型技術(shù)應(yīng)用鋁合金材料。鑄系統(tǒng)，可以采用鑄造和擠壓成型技術(shù)應(yīng)用鋁合金材料。鑄造鋁合金目前大約占汽車用鋁造鋁合金目前大約占汽車用鋁80%?？捎娩X合金替代鋼材?？捎娩X合金替代鋼材的汽車部件有發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、鋁合金車輪、懸掛系統(tǒng)零件、的汽車部件有發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、鋁合金車輪、懸掛系統(tǒng)零件、車身、熱交換器等。鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車零部件，車身、熱交換器等。鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車零

13、部件，可使整車重量減輕可使整車重量減輕30%一一50%。在。在PNGV的進(jìn)度計(jì)劃中，的進(jìn)度計(jì)劃中，用于車身的鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有幾種方案，可減小質(zhì)量達(dá)用于車身的鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有幾種方案，可減小質(zhì)量達(dá)55%，并可以投入批量產(chǎn)。并可以投入批量產(chǎn)。 通用汽車公司在凱迪拉克的懸掛系統(tǒng)通用汽車公司在凱迪拉克的懸掛系統(tǒng)中使用了鋁合金部件，還加大了懸掛系統(tǒng)中使用了鋁合金部件，還加大了懸掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)向節(jié)的制造中以鋁替代鑄鐵的規(guī)模。福轉(zhuǎn)向節(jié)的制造中以鋁替代鑄鐵的規(guī)模。福特公司使用了鋁合金的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤特公司使用了鋁合金的制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤質(zhì)量僅為質(zhì)量僅為2.27kg，為原鑄鐵盤的，為原鑄鐵盤的1/3?？巳R。克萊斯勒公司的斯勒

14、公司的NeodLite車底盤于使用了大量車底盤于使用了大量的鋁合金部件，質(zhì)量減輕了許多，如轉(zhuǎn)向的鋁合金部件，質(zhì)量減輕了許多，如轉(zhuǎn)向機(jī)萬向節(jié)質(zhì)量降低機(jī)萬向節(jié)質(zhì)量降低3kg下控制臂降低下控制臂降低2.6kg，轉(zhuǎn)向機(jī)殼降低轉(zhuǎn)向機(jī)殼降低1.36kg，轉(zhuǎn)向軸降低，轉(zhuǎn)向軸降低1.gkg等。等。鎂是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，質(zhì)量僅為鎂是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，質(zhì)量僅為鋼的鋼的l/4、鋁的、鋁的2/3。 鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減輕質(zhì)鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減輕質(zhì)量基礎(chǔ)上再減輕量基礎(chǔ)上再減輕15%一一20%，在汽車工業(yè)上的應(yīng)，在汽車工業(yè)上的應(yīng)用正在擴(kuò)大。主要采取模鑄成型技術(shù)用正在擴(kuò)大。主要采取模

15、鑄成型技術(shù).其高溫合金其高溫合金適合于制造自動(dòng)變速器殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體。價(jià)格適合于制造自動(dòng)變速器殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體。價(jià)格則大大高于常規(guī)材料，成本和其他技術(shù)因素在一則大大高于常規(guī)材料，成本和其他技術(shù)因素在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。總體來說，鎂應(yīng)用定程度上限制了其應(yīng)用范圍?？傮w來說，鎂應(yīng)用呈現(xiàn)快速增長趨勢，但近期內(nèi)在汽車中所占的比呈現(xiàn)快速增長趨勢，但近期內(nèi)在汽車中所占的比例預(yù)計(jì)不會(huì)超過例預(yù)計(jì)不會(huì)超過1%。在輕量化的驅(qū)動(dòng)下，自。在輕量化的驅(qū)動(dòng)下，自1990年以來，鎂在汽車中的應(yīng)用就一直處于快速年以來，鎂在汽車中的應(yīng)用就一直處于快速增長階段。盡管目前全球每輛汽車鎂合金的平均增長階段。盡管目前全球每輛汽車

16、鎂合金的平均用量不到用量不到3kg，但是汽車用鎂正以年均增長，但是汽車用鎂正以年均增長20%的速度迅速發(fā)展，鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用已成為汽的速度迅速發(fā)展，鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用已成為汽車材料技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。車材料技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。3 非金屬材料 塑料最先使用在汽車的內(nèi)飾和外飾件上，如儀表板、塑料最先使用在汽車的內(nèi)飾和外飾件上，如儀表板、側(cè)圍內(nèi)襯板、車門防撞條、扶手、車窗散熱器罩等，為汽側(cè)圍內(nèi)襯板、車門防撞條、扶手、車窗散熱器罩等，為汽車飾件的軟飾化、高檔化、舒適化起到了一定的作用。近車飾件的軟飾化、高檔化、舒適化起到了一定的作用。近年來，塑料在車身板和發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的零部件上的使用量在年來，

17、塑料在車身板和發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的零部件上的使用量在不斷增大，約占車身質(zhì)量的不斷增大，約占車身質(zhì)量的10%一一20%，尤以歐美的汽車，尤以歐美的汽車制造商采用為多。如奔馳的制造商采用為多。如奔馳的Smart轎車車身覆蓋件采用了轎車車身覆蓋件采用了具有本色的可隨時(shí)更換的塑料覆蓋件，倍受市場關(guān)注，雷具有本色的可隨時(shí)更換的塑料覆蓋件，倍受市場關(guān)注，雷諾的諾的Espace和蓮花的和蓮花的Elise轎車也采用塑料車身轎車也采用塑料車身;戴克公司戴克公司1998年推的年推的CCV概念車采用四塊熱塑車身板，加上板材概念車采用四塊熱塑車身板，加上板材連接件，白色的車身板總質(zhì)量連接件，白色的車身板總質(zhì)量95Kg，開創(chuàng)了

18、全熱塑車身，開創(chuàng)了全熱塑車身的里程碑。的里程碑。 泡沫材料是一種應(yīng)用日益普及的汽車輕量化泡沫材料是一種應(yīng)用日益普及的汽車輕量化材料，分為非金屬泡沫材料材料，分為非金屬泡沫材料(泡沫塑料泡沫塑料)和金屬泡和金屬泡沫材料沫材料(如泡沫鋁如泡沫鋁)兩大類。泡沫材料是一種具有兩大類。泡沫材料是一種具有復(fù)合功能的材料，它不僅可減輕零部件的質(zhì)量，復(fù)合功能的材料，它不僅可減輕零部件的質(zhì)量，而且還可以提高其剛度與抗壓陷性能、減振、降而且還可以提高其剛度與抗壓陷性能、減振、降噪、隔熱、吸收較高的沖擊能量。其應(yīng)用方式通噪、隔熱、吸收較高的沖擊能量。其應(yīng)用方式通常有如下兩種，一是作為中間夾層材料與兩側(cè)金常有如下兩種，一是作為中間夾層材料與兩側(cè)金屬板材組合在一起，構(gòu)成所謂復(fù)合板，這種復(fù)合屬板材組合在一起，構(gòu)成所謂復(fù)合板，這種復(fù)合板的外板一般為碳鋼板或鋁板，最近又出現(xiàn)了不板的外板一般為碳鋼板或鋁板，最近又出現(xiàn)了不銹鋼板。最近的研究表明，復(fù)