汽车轻量化材料是什么

【太平洋汽车网】目前，铝合金材料是汽车制造业中最为广泛使用的轻量化材料。传统汽车中，捷豹路虎、奥迪等车型已经开始广泛使用全铝车身；新能源领域中，日产聆风采用铝合金覆盖件，而特斯拉全系车型从底盘到车身都是铝合金制造的。

汽车材料技术研究已经上升至国家战略层面，中国制造2025已将材料技术列为节能与新能源汽车发展的核心。尤其在新能源汽车方面，轻量化材料与设计应用不仅仅是降低电动汽车能耗的技术，也将影响到未来汽车设计理念，将成为电动汽车技术革命的主要推力。其中，铝合金、碳纤维、工程塑料等材料的应用是汽车轻量化的主要手段。

2017年5月11日，由中国汽车技术研究中心和天津市西青区人民政府联合主办，中国汽车技术研究中心数据资源中心承办的“2017中国车用材料（西青）国际论坛”在天津成功召开。本届论坛以“创新材料重塑汽车产业价值链”为主题，近1000位国内外嘉宾围绕深入交流。在轻量化材料分论坛中，多位专家解析了目前汽车行业内轻量化材料（铝合金、碳纤维、工程塑料）的应用现状及未来发展趋势。

工业和信息化部节能与综合利用司司长高云虎在演讲中指出，工信部节能司将深入推进绿色设计示范和绿色设计产品评价试点，打造一批示范带动效应强的绿色供应链，逐步建立绿色设计产品的市场监督机制。国家认监委关钧文副处长指出，国家认监委将会在汽车、相关零部件、材料等领域全面落实绿色产品认证制度，为消费者提供更多更优质的产品。

最为广泛使用的汽车轻量化材料目前，铝合金材料是汽车制造业中最为广泛使用的轻量化材料。传统汽车中，捷豹路虎、奥迪等车型已经开始广泛使用全铝车身；新能源领域中，日产聆风采用铝合金覆盖件，而特斯拉全系车型从底盘到车身都是铝合金制造的。

“对于电动汽车而言，一百公斤的减重可以增加续航距离的10%左右，另外可以通过减重降低成本。因为汽车车身轻了，就可以把电池的重量减轻。现在这个电池说成本用容量来算的话，一千瓦大概是在两千到三千块钱，通过减重把电池成本降低，可以一定程度上解决新能源汽车成本问题。”中国铝业公司首席工程师赵丕植表示。从安全角度考虑，减重可以缩短刹车距离，提高安全性能，有助于行人保护，提高安全性能。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

车前防撞梁一般隐藏在前保险杠里面以及车门内部，在较大冲击力作用下，弹性材料已经不能缓冲能量，真正起到保护车内乘员的作用，它是车身被动安全系统的一部分，防撞梁其实并不是让车子“防撞”，它的主要作用是传力。简单概括，防撞梁的作用是：低速碰撞能减少维修成本，高速碰撞有助于提高保护性，尤其在复杂真实的环境碰撞中。汽车前防撞梁作为汽车的安全部件，通常采用金属材质，如高强度钢材和铝合金等。它一般由防撞横梁、吸能盒、吸能盒加强件及连接板组成。

通过市场调查，共统计65 款车型前防撞梁材料应用情况，自主品牌19 款车型，其中2 款车型应用铝合金防撞梁；合资品牌46 款车型，有10 款车型应用铝合金防撞梁。

调查结果显示：合资品牌铝合金防撞梁应用比例高于国内自主品牌2 倍多，行业内铝合金防撞梁应用是发展趋势。铝合金防撞梁平均质量4.5 kg，钢制防撞梁平均质量6.6 kg，差值约32%，可见铝合金防撞梁轻量化优势明显。部分铝合金前防撞梁应用车型，如表2所示。在汽车产品制造中，逐步加大铝合金材料的应用比例是汽车轻量化的必然趋势，开发铝合金防撞梁是实现汽车轻量化主要途径之一，铝合金防撞梁经过设计验证后必将取代钢制防撞梁。

1)根据仿真分析结果，正面碰撞铝合金防撞梁吸收能量优于钢制防撞梁，满足设计使用要求。

2)铝合金相比钢材料有着密度小的优势，用铝合金结构代替传统钢结构，可使前防撞梁质量减轻30%——50%，轻量化效果显著[2]。

3)通过对比合资车企与自主车企铝合金防撞梁应用情况，可发现采用铝合金防撞梁是汽车轻量化未来趋势。

4)对比防撞梁比吸能分析结果显示，铝合金防撞梁吸能能力明显优于钢防撞梁，有助于提高整车安全性。

轻量化铝合金油罐车与普通碳钢油罐车具有以下优点：

一、自重轻

铝合金油罐车的自重相对碳钢罐体较轻，自重轻还能增加车辆的有效载荷，这样运输量就增加了，最终就是获得更多的利润。同时也能降低运输过程中的车辆油耗，据研究表明油罐车60%的燃料消耗来自车辆的自重，车辆每轻1吨，每10千米就能节省0.6升的油耗，这样在长期的使用过程中是可以节省很多油耗，还能减少对轮胎的磨损。

二、使用寿命长，耐腐蚀强

铝合金材质最重量轻，化学性能稳定，不易腐蚀，一般铝合金油罐车罐体的使用寿命在15-20年左右。它耐腐蚀，不会对油品的污染，一般铝合金罐体是不需要喷油漆的，这样在车辆的生产过程中就减少一道工序，而且后期的维护也简单了许多。

三、外形美观，性能优越

铝合金外形美观，延展性比较好，采用分仓技术能兼容多种物料的存储运输，封闭灌装系统的采用比传统装卸效率高1倍以上。

四、安全性高

安全对于油罐车来说安全是非常重要的，铝合金油罐车的上装比较轻，重心低，这样行驶起来就更加安全；铝合金属于不可燃材料，又不易产生火花，静电积累较少，这样就大大减少了事故发生的概率；铝合金易变形，这样在发生碰撞的时候就可以吸收碰撞产生的能量，且罐体不容易裂开。

五、 回收价值更高

铝的价格相对较高，所以当铝合金罐体报废时，它的回收价格也是比碳钢高。

综上所述，铝合金油罐车的优点还是很多的，虽然一台铝合金油罐车价格比碳钢油罐车高5-8万元，但是总体来说是利大于弊。

汽车轻量化的材料是采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。

合金元素优势介绍：

许多种元素都可以作为铸造铝合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生产中具有重要意义。当然，在汽车上广泛应用的并不是上述简单的二元合金，而是多种元素同时添加以获得好的综合性能。

汽车工业是铝铸件的主要市场，例如日本，铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件。铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。

副支架汽车铝合金质量问题很小。

铝合金相比钢由于具有质量轻、抗氧化、易回收的特点，同时又能够减轻重量，有能够保证足够强的横向支撑性和纵向支撑性以及减震效果。

铝合金被称为汽车轻量化的理想结构材料。

早些年有些很奇怪的谣言流传开来，说什么“车越重越安全”“越重的车在高速行驶越稳”，汽车轻量化研究人员也哭晕在厕所了好吗。这些谣言回想起来真的很可笑啊，但当时还是有人一本正经地吹牛逼让吃瓜群众觉得有道理。现在吃瓜群众早就提高了自己的姿势水平，都知道车重不等于安全，就好像看起来胖的人不一定强壮一样的道理，所以我主编也从不让我帮忙搬轮胎。

汽车轻量化对节能减排有着非常重的作用，同时轻量化还能降低汽车的减速加速度，从而增加车辆的被动安全性。当然实现节能环保这一重要问题，除了轻量化，发展新能源车和提高发动机热效率都是目前汽车企业发展中迫切需要的。

高强度钢应该是我们最近几年听的比较多的材料之一了，目前在车身上使用量也比较大。高强度钢是依靠自身超高的强度等级来减薄钢板厚度，也就是以此代替了原本的普通钢材，重量更轻，性能却更高了。虽然高强度钢不是轻量化材料中表现最优异的，但出于研发效率、整车成本的因素限制，以及高强度钢的性价比、长年所累积下来的制造技术优势和成型经验，这些都决定了目前更多车企在车身轻量化技术的研发方向会更多的翻钢强度钢的牌。钢强度钢主要用于中通道、地板、AB柱、车门防撞杆等关键部位。上图为Jeep全新指南者的车门防撞杆

指南者的整车车身使用了64%的高强度钢打造。

材料轻量化一般是通过采用轻量化的金属和非金属材料实现，主要包括工程塑料以及各种复合材料。

目前在汽车行业的材料轻量化已经成为一种趋势，在不影响车身强度的情况下，使用更多的铝合金、镁合金、工程塑料等有助于降低车身自重，从而带来更好的燃油经济性。

在材料使用方面，最受关注的是铝合金和镁合金，毕竟这两种材料主要代替钢铁，江青重量、提高强度。

铝的重量只有铁的1/3，并且回收利用率高，汽车中的铝有85%是可以回收的。但是铝也有很多缺点，比如铝不能够焊接、不容易钣金，喷漆也麻烦，安全性不如钢。

铝合金能在汽车轻量化上扮演如此重要角色的原因就来源于其独特的性能。铝合金的密度仅为钢的1/3，同时铝可以通过加工硬化或者热处理提高强度，从而实现高的强度-重量比；铝合金加工性能好，适合于铸造、挤压、冲压、锻造和机械加工等不同的生产工艺；铝合金也可以类似钢材添加不同合金元素及通过热处理工艺，获得不同程度的强化；铝合金表面易于形成致密的氧化膜而耐蚀性能良好；此外，铝合金还具有良好的导电性和导热性，且无磁性等特点。实践表明汽车上每应用1kg的铝合金可以替代2kg的钢材。

为什么不用全铝车身？ 上市前拿到了50万的订单，足以说明特斯拉 Model 3 （ 查成交价 | 车型详解 ）很火爆，甚至有相当一部分人完全“瞎了眼”，在预定之前都不知道是什么车。最近有国外论坛的博主泄露了MODEL 3的维护手册，于是MODEL 3的车身结构和材料被曝光。这是什么意思？

MODEL 3百公里加速小于6秒，采用能量密度更高的21700锂电池。两个版本的续航里程分别为354公里和499公里，从车身上布置的8个摄像头和12个雷达可以看出其具备特斯拉自动驾驶2.0的基础硬件，只是实现高级自动驾驶功能的软件程序。所以在配置方面还是很强大的。

●为什么Model 3没有采用全铝车身？

车身材料似乎是新兴车企在造车理念上区别于传统车企的一种手段。全铝车身被很多人认为是未来汽车轻量化的趋势。但是，为什么后来者MODEL 3改变了 MODEL S 和 MODEL X 的材料使用方案，采用钢铝混合车身结构？

铝合金很轻。与传统的钢制车身相比，MODEL S和MODEL X大大减轻了重量，因此动力性和经济性也会相应提高。当然，我们不用担心全铝车身的弱点。高强度铝合金的技术已经非常成熟。通过结构设计，其强度完全可以满足汽车的要求。然而，高强度铝合金价格昂贵。与传统钢材相比，制造和维护成本更高。所以目前全铝车身更多出现在路虎揽胜、捷豹XF、 F-PACE 等价格相对较高的车型上。

铝合金不仅材料采购昂贵，而且在汽车制造中更加复杂。由于铝合金本身的材料特性，为了保证足够的强度，在白车身装配过程中需要多种铆接和焊接工艺，自然加工成本也会增加。

制造成本是特斯拉决定改用钢铝混动车身的主要原因，因此可以进一步发掘产品的价格来吸引更多的消费者。当然，这也可以消除一些消费者的小顾虑——全铝车身后期维护成本相对较高。当车身被碰撞损坏时，铝合金材料很难成型。如果操作不当，零件很可能会开裂甚至断裂。一般铝合金零件损坏后，如果钣金工艺不能适当调整，基本上可以整体更换。此外，铝合金材料需要特殊工艺才能焊接。所以全铝车身意味着后期维护成本可能会更高。

钢铝混合也很牛

Model 3采用什么样的车身？

为了轻便和低成本，特斯拉做了什么？是的，钢和铝合金一起使用。以下是最新曝光的特斯拉车身结构。

MODEL 3车身纵梁、a柱、B柱、车顶纵梁、地板梁等采用超高强度钢。显然是为了保证车身骨架的强度，提高车辆的被动安全性。例如，在处理正面和侧面碰撞时，MODEL 3可以抵抗撞击能量，确保乘客舱空的生存。

正是因为25%的小角度碰撞测试，老大哥特斯拉MODEL S一直无法在IIHS上获得“优秀+”的评价。MODEL 3能通过这样的强化措施取得更好的效果吗？我们可以期待。

铝合金集中在尾部，可能与MODEL 3前后的重量分布有关。我们知道MODEL 3采用纯电动后轮驱动的形式，后轴承承担了整车更多的重量负荷。所以为了平衡前后重量分布，尾部采用较轻的铝合金更为合适。

虽然MODEL 3采用大面积钢材，但由于尺寸原因，整车重量比MODEL S轻很多，整车重量控制在1.6-1.7吨左右。铝合金与钢材的结合是成本、动力、经济、安全等因素的结合。

-特斯拉内部侧柱碰撞测试视频如下:

更多精彩视频，均在车载家庭视频频道。

或许，钢铝混动车身也是未来的一种趋势。从最新的 奔驰S级 到奥迪A8，它们的车身都采用了多种材质，其中最具代表性的就是奥迪A8，其钢含量从上一代的8%变成了40%。随着钢铁材料的发展，目前超高强度钢可以达到1500MPa以上的屈服强度，更有利于提高车辆的被动安全性。另外，如果车辆主车架想要达到一定的结构强度，这种超高强度钢的重量可能不会比铝合金重。

●特斯拉依靠什么来打造MODEL 3？

目前生产特斯拉MODEL 3白车身的主要工厂是美国的弗里蒙特工厂，这里曾经是通用和丰田联合打造的工厂。2010年，特斯拉CEO马斯克以当时预估价格的一半购买了该基地。因此，可以说弗里蒙特工厂在制造钢制白车身产品方面还是有一定经验的。

MODEL S和MODEL X确立了特斯拉汽车的品牌形象和认可度后，马斯克开始走更为平民化的产品MODEL 3。面对未来更大的出货量，特斯拉新的Gigafactory工厂也将在提供锂离子电池方面发挥作用。

总结:

或许对于消费者来说，铝合金和钢用多少并不那么重要。我们只关心是否足够安全，加速是否足够强，后期维护是否便宜等等。从MODEL 3的价格和定位来看，相信钢铝混动车身也能被消费者接受，因为后期的保养费用会更实惠。更何况，随着超高强度钢材料的发展，或许钢铝混动车身也是未来的发展趋势。@2019

汽车材料的技术发展对汽车工业的影响：

1、汽车材料的技术发展，是推动企业发展必不可少的因素，是汽车工业发展的永恒生命力，没有创新，汽车工业的发展将举步维艰。具有科技创新力的汽车企业，必定先占据市场。

科技创新与全球化息息相关，世界各国的大小企业都在不断调整经营策略，自己增强科技创新力，同样企业的创新不仅能够为企业带来巨大的利益，也为消费者提供了更加优秀的产品，同时带动相关企业的发展，共同促进社会繁荣进步。

2、汽车企业的发展离不开新产品的研发出台，技术创新与改造。这些决定着企业的产品市场拓展能力、成品水平和技术水平，是企业竞争力的最重要因素。

汽车材料的技术发展的强弱是汽车企业以及任何一个企业竞争力强弱的重要体现，市场竞争背后所蕴含的是技术创新能力的竞争，在当今全球化的大背景下，汽车企业若是技术创新能力低下，就意味着市场竞争力的缺失，意味着面临在竞争中被淘汰的结局。

轿车车身材料的使用分类

1、钢板：热/冷轧钢板、表面处理钢板、不锈钢板、高强度钢板等；

2、轻金属材料：铝板、铝合金、镁合金、钛合金等；

3、复合材料：玻璃纤维增强材料(GFRP)、碳纤维增强材料(CFRP)等；

4、非金属材料：玻璃、塑料、橡胶、皮革、人造革、化学纤维等；

5、衬垫材料：皮革、纸板、软木、石棉、人造革、泡沫塑料等；

6、涂装材料：（构成：油料、树脂、颜料、稀释剂、辅助材料）底漆、面漆、腻子、辅助材料等；

7、内饰材料：各类织物、皮革，软质材料，塑料等 、胶粘剂：密封胶、粘接剂等。

以上内容参考 百度百科-车身材料