近兩年，由于環保和節能的需要，汽車的輕量化已經成為汽車發展的潮流。

 

汽車輕量化是指在保證汽車安全性的前提條件下，對汽車產品進行優化設計，或者使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能地降低汽車產品自身重量，達到減重、降耗、環保、安全的綜合指標。

 

據實驗研究表明，汽車質量每下降10%，可帶動油耗下降8%、污染排放減少4%，因此汽車輕量化能夠兼顧提高燃油經濟性和環保性的雙重目標。

 

汽車輕量化的途徑主要有三個：結構設計的優化、采用輕量化的材料、先進制造工藝。其中，汽車輕量化主要措施則是采用輕質材料。汽車輕量化目前使用的材料主要有：高強鋼、、鎂合金、碳纖維復材以及塑料。

 

材料	密度	質量減輕率（相比于鋼制件）	價格（萬元/頓）	優點	缺點
碳纖維復材	1.78	50%	20-30	減重效果好，比強度高	生產周期長，成本高，工藝難
鎂合金	1.79	35%-45%	2-2.5	良好的鑄造性和加工性；100%可回收	現有制備技術導致產量低，成本高
高強度鋼	7.85	小于10%	1-1.5	制造技術成熟；可直接利用現有的沖壓、焊接、涂裝和總裝生產線節約了設備投資成本；成本低廉	機械性能較弱；比強度低；輕量化效果有限
塑料	0.8-1.3	10%-20%	/	成本低廉，成型工藝好	強度低不耐沖擊，應用有限
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如何將汽車“輕量化”概念引入到現有的沖壓生產線，是目前亟待解決的問題。今天，新材料在線®就從材料和結構著手為大家盤點2017年汽車輕量化有哪些重大突破，以及解決哪些技術上的難題？

 

碳纖維復材：碳纖維是有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的，一種含碳量在95%以上的高強度、高模量的新型纖維材料。

 

1、旭化成開發出具高強度及輕量化之纖維復合材料

 

旭化成公司將樹脂混入纖維，開發出具有高強度及輕量化之纖維復合材料，計劃正式進軍車用材料市場。據稱該項復合材料與相互競爭的鋼材比較，強度高3-4倍，重量多可減輕一半，且價格可壓低至與鋼材相當，預計2019年即可實用化。

 

2、日本成功研發碳纖維增強熱塑性復合材料汽車底盤

 

日本新能源產業技術綜合研發機構（NEDO）與新結構材料技術研究聯盟成員單位之一的名古屋大學國立復合材料研究中心成功研發了碳纖維增強熱塑性復合材料汽車底盤。NEDO目標將本次發表的技術成果與其他結構材料的研發相結合，研究多元化材料技術整合異種材料，推動汽車的輕量化發展。

3、 朗盛Tepex材料進軍汽車后座系統輕量化設計領域

歐洲一家汽車制造商在其越野車的后座系統中采用朗盛Tepex dynalite連續纖維增強熱塑性復合材料，意味著朗盛正式進軍汽車內飾領域。該制造商在車輛后座中間安裝了負載，實現了座位靠背的獨立折疊。“這款復合材料可應用到后座系統輕量化設計領域，并具有批量生產應用的巨大潛力。”

 

4、豐田普銳斯采用其碳纖維片狀成型料制作后艙

 

三菱麗陽公布，新款豐田普銳斯插電式混動車采用其碳纖維片狀成型料，用于制作后艙車門的門框。片狀成型料是一種熱固性短切纖維復合材料。由MRC研發的SMC是一種碳纖維增強塑料的中間產物，也是一種碳纖維片狀原材料。該SMC的力學性能分布較為均勻，工程師們可借助當前的零部件設計技巧來運用這類碳纖維材料，用于制作分量更輕、強度更高的部件。該產品能夠大幅減輕了車身重量、部件性能卓越、成型性出色，能夠生產外形復雜的部件，其生產效率足以為量產車型制造部件。

 

鎂合金：鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金，是目前商用的輕的金屬結構材料。采用鎂合金可在使用鋁合金的基礎上再減輕15%-20%。

 

5、日本研發高強度鎂合金件 未來或將用于車身件

 

日本國立物質材料研究所的研究團隊與國立長岡技術科學大學共同研發了新款高強度鎂合金板，或將制成工業級鍛造合金。該款鎂合金的強度比鋁合金高，其僅用到常見的金屬材料，未來或將成為一款低成本的輕量化車用薄板。若能將其應用到板狀合金，預計將對汽車行業產生巨大的影響。

 

6、輛12米客車鎂合金車身骨架交付銀隆

 

7月1日，福建坤孚股份有限公司隆重舉行——輛12米鎂合金客車車身骨架交付儀式。該鎂合金車身骨架重僅0.8T，輕量化達50%以上。對這次福建坤孚與銀隆客車一起相應布局，加大對汽車輕量化的投入，完成了鎂合金車身骨架的研發，并聯合主機廠將鎂合金車身骨架推向市場。

 

高強鋼：高強度鋼是指冷軋340MPa、熱軋490MPa以上的鋼。鋼的強度越高，減重效果越好。相對于傳統的340MPa的材料,600MPa級的鋼種在理論上的減重潛能大約為20%，800MPa的材料減重潛能會提高至30%以上。

 

7、東北大學：汽車輕量化鋼材研發取得新突破

東北大學教授許云波團隊研發的高強塑積汽車鋼在河鋼唐鋼高強汽車板連退生產線成功下線，力學性能全部達到指標可為汽車減重10%-20%。這標志著我國次在以“較低冷卻速率和一步過時效處理”為特征的傳統連續退火生產線上成功研發具有優異力學性能的第三代汽車鋼。

 

8、AK鋼鐵公司推出新一代先進高強鋼NEXMET 1000 和1200

AK 鋼鐵公司對外宣布，其研發的創新性新一代高強鋼NEXMET™ 1000 和1200樣品現已交付給多家汽車客戶進行評估。NEXMET 440EX是AK鋼鐵公司該系列高強鋼中推出的新鋼種，將提供更高的強度、更好的延展性（延伸率）、更優良的成形性，滿足汽車車身和結構件輕量化的應用需求。

 

改性塑料：改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基礎上，經過填充、共混、增強等方法加工改性，提高了阻燃性、強度、抗沖擊性、韌性等方面的性能的塑料制品。

 

9、保時捷推出全碳纖維塑料車輪

 

保時捷推出了一款純碳纖維增強塑料車輪，車輪的中心采用交織性的碳纖維織物生產而成，通過200多個單獨的部件切割、組裝而成。該復合材料車輪重達19英鎊，比同等鋁合金車輪輕20%，但保時捷同時也表示該車輪的堅韌度也比同等車輪高出20%。高強度和輕量化的結合能夠大幅度得提高車身性能，讓加速和制動表現更好。

 

10.國內車企款塑料尾門板研發成功 重量減輕40%

 

汽車制造商奇瑞推出的eQ1電動汽車尾門板內部結構，采用沙特基礎工業公司(SABIC)的工程聚烯烴材料，實現減重40%。SABIC的這款STAMAX樹脂為長玻纖填充聚丙烯(LGFPP)。與鋼材相比，這種低密度材料可以在減輕內尾門板重量的同時，實現所需的剛度。