當(dāng)今，總是聽到汽車輕量化這個(gè)詞，那么什么是汽車輕量化呢？汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。

　　輕量化熱潮開始蔓延

　　對人類來說，瘦得過頭可是會生病的，但對車輛來說，車身的重量卻是愈輕愈好；過去輕量化是賽車跟高性能跑車的專利，現(xiàn)在輕量化的熱潮則延燒到所有車型之上！過去輕量化是高性能車款的專利，主要原因在于輕量化材料的造價(jià)向來十分高昂，使用這些材料會讓一般市售車的價(jià)格變得過于高昂，不利于銷售。但隨著制造工藝日益先進(jìn)，這些高性能材料的價(jià)格變得較過去來得低廉，讓車廠能把過去專屬于高性能車款的材料，運(yùn)用在一般車輛上。

　　輕量化早已不是超級跑車的專利，各式新穎的材質(zhì)都能有效降低車身重量

　　汽車輕量化的指導(dǎo)思想是：在確保穩(wěn)定提升性能的基礎(chǔ)上，節(jié)能化設(shè)計(jì)各總成零部件，持續(xù)優(yōu)化車型譜。

　　汽車輕量化的主要途徑有：

　　1. 汽車主流規(guī)格車型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數(shù)尺寸保留的前提下，提升整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低耗材用量；
　　2. 采用輕質(zhì)材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等；
　　3. 采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如采用有限元分析、局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)等；
　　4. 采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。
　　其中，當(dāng)前的主要汽車輕量化措施主要是采用輕質(zhì)材料。

　　以乘用車來說，1973年每輛車所使用的有色合金占全部用材的重量比為5.0%，1980年增至5.6%，而1997年則達(dá)到了9.6%。有色合金在汽車上應(yīng)用量的快速增長是汽車材料發(fā)展的大趨勢。

　　鋁合金

　　為了控制碳纖維零件的價(jià)格與品質(zhì)，BMW將部分碳纖維零件自行生產(chǎn)

　　鋁的密度約為鋼的1/3，是應(yīng)用最廣泛的輕量化材料。以美國生產(chǎn)的汽車產(chǎn)品為例，1976年每車用鋁合金僅39kg，1982年達(dá)到62kg，而1998年則達(dá)到了100kg。

　　鑄造鋁合金

　　許多種元素都可以作為鑄造鋁合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產(chǎn)中具有重要意義。當(dāng)然，在汽車上廣泛應(yīng)用的并不是上述簡單的二元合金，而是多種元素同時(shí)添加以獲得好的綜合性能。

　　汽車工業(yè)是鋁鑄件的主要市場，例如日本，鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%為汽車鑄件。鋁合金鑄件主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、活塞、進(jìn)氣歧管、搖臂、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支架、空壓機(jī)連桿、傳動(dòng)器殼體、離合器殼體、車輪、制動(dòng)器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。

　　鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，壓鑄件還不能熱處理，因此在用鋁合金來生產(chǎn)要求較高強(qiáng)度鑄件時(shí)受到限制。為此在鑄件生產(chǎn)工藝上作了改進(jìn)，鑄造鍛造法和半固態(tài)成型法將是未來較多用的工藝。

　　變形鋁合金

　　變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材，在汽車上主要用于車身面板、車身骨架、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器、空調(diào)冷凝器、蒸發(fā)器、車輪、裝飾件和懸架系統(tǒng)零件等。

　　由于輕量化效果明顯，鋁合金在車身上的應(yīng)用正在擴(kuò)大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車采用了全鋁承載式車身，比用冷軋鋼板制造的同樣車身輕200kg，引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達(dá)到31.3%，如在全鋁車身上，外板使用6000系列合金，內(nèi)板使用5052－0合金，骨架大部使用5182－0合金；由于側(cè)門框?qū)?qiáng)度和剛度要求很高，使用以6N01合金為基礎(chǔ)、適當(dāng)調(diào)整了MG和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內(nèi)外板的。

　　鋁散熱器發(fā)源于歐洲而后遍及全世界。在歐洲，到20世紀(jì)80年代后期鋁散熱器已占領(lǐng)市場的90%。隨著車用空調(diào)、油冷卻器等的大量使用，鋁熱交換器的市場迅速擴(kuò)大。從材料的角度看，鋁在熱交換器上的廣泛應(yīng)用在很大程度上歸功于包覆料覆層鋁板和鋁帶的成功開發(fā)。

　　鋁基復(fù)合材料

　　鋁基復(fù)合材料密度低、比強(qiáng)度和比模量高、抗熱疲勞性能好，但在汽車上的應(yīng)用受到價(jià)格及生產(chǎn)質(zhì)量控制等方面的制約，還沒有形成很大的規(guī)模。目前，鋁基復(fù)合材料在連桿、活塞、氣缸體內(nèi)孔、制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗和傳動(dòng)軸管等零件上的試驗(yàn)或使用顯示出了卓越的性能，如本田公司開發(fā)成功的由不銹鋼絲增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料連桿比鋼制連桿降重30%，對1.2L的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可提高燃料經(jīng)濟(jì)性5%；采用激冷鋁合金粉末與SiC粉末（重量百分?jǐn)?shù)2%）混合并擠壓成棒材，用此棒材經(jīng)鍛造成型的活塞因強(qiáng)度高可降重20%，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大幅度提高；用鋁基復(fù)合材料強(qiáng)化活塞頭部而取消第一道環(huán)槽的奧氏體鑄鐵鑲塊可降重20%；鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤比鑄鐵制動(dòng)盤降重50%。

　　鎂合金

　　鎂的密度約為鋁的2/3，在實(shí)際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強(qiáng)、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車零件。

　　鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應(yīng)用，鎂壓鑄件的生產(chǎn)效率比鋁高30%～50%。新開發(fā)的無孔壓鑄法（Pore Free Diecast）可生產(chǎn)出沒有氣孔且可熱處理的鎂壓鑄件。

　　鎂鑄件在汽車上使用最早的實(shí)例是車輪輪輞。在汽車上試用或應(yīng)用鎂合金的實(shí)例還有離合器殼體、離合器踏板、制動(dòng)踏板固定支架、儀表板骨架、座椅、轉(zhuǎn)向柱部件、轉(zhuǎn)向盤輪芯、變速箱殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、氣缸蓋和氣缸蓋罩蓋等。與傳統(tǒng)的鋅制轉(zhuǎn)向柱上支架相比，鎂制件降重65%；與傳統(tǒng)的鋼制轉(zhuǎn)向輪芯相比，鎂制件降重45%；與全鋁氣缸蓋相比，鎂制件降重30%；與傳統(tǒng)的鋼制沖壓焊接結(jié)構(gòu)制動(dòng)踏板支架相比，整體的鎂鑄件降重40%，同時(shí)其剛性也得以改善。

　　鎂基復(fù)合材料的研究也有進(jìn)展，以SiC顆粒為增強(qiáng)體,采用液態(tài)攪拌技術(shù)得到的鎂基復(fù)合材料具有很好的性能且生產(chǎn)成本較低。在AZ91合金中加入25%的SiC顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料比基體合金拉伸強(qiáng)度提高23%，屈服強(qiáng)度提高47%，彈性模量提高72%。

　　鈦合金

　　鈦的密度為4.5g/cm3,具有比強(qiáng)度高、高溫強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。由于鈦的價(jià)格昂貴，至今只見在賽車和個(gè)別豪華車上少量應(yīng)用。盡管如此，對鈦合金在汽車上應(yīng)用的試驗(yàn)研究工作卻不少。例如用α+β系鈦合金制造的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿，強(qiáng)度相當(dāng)于45鋼調(diào)質(zhì)的水平，而重量可以降低30%；β系鈦合金（Ti-13V-11Cr-3Al等）經(jīng)強(qiáng)冷加工和時(shí)效處理，強(qiáng)度可達(dá)2000MPa，可用來制造懸架彈簧、氣門彈簧和氣門等，與拉伸強(qiáng)度為2100MPa的高強(qiáng)度鋼相比，鈦彈簧可降重20%。

　　鈦合金應(yīng)用的最大阻力來自其高價(jià)格，豐田中央研究所開發(fā)了一種成本較低的鈦基復(fù)合材料。該復(fù)合材料以Ti-6Al-4V合金為基體，以TiB為增強(qiáng)體，用粉末冶金法生產(chǎn)，已在發(fā)動(dòng)機(jī)連桿上應(yīng)用。

　　鋼鐵末日未到

　　Smart Forvision車上的全塑料輪圈是一項(xiàng)驚人創(chuàng)舉，BASF公司更表示此輪圈隨時(shí)可投入量產(chǎn)。

　　提到鋼材恐怕讓人難以跟輕量化聯(lián)想，事實(shí)上即使在各式新材料的夾擊下，鋼仍有不可取代的地位，世界鋼鐵協(xié)會（World Steel ASSociATion，WSA）在今年五月發(fā)布了未來鋼車計(jì)劃（The Future Steel Vehicle，F(xiàn)SV），以新開發(fā)的先進(jìn)高剛性鋼材（Advanced High-Strength Steel，AHSS）制造車輛，此一材質(zhì)不僅比傳統(tǒng)鋼材輕量35%，在產(chǎn)品生命周期中的污染更降低70%，F(xiàn)SV計(jì)劃主席Jody Shaw表示：高度運(yùn)用彈性、可塑性、低生產(chǎn)污染以及極具競爭力的制造成本完美展現(xiàn)出鋼材的優(yōu)勢。

　　輪圈也輕量

　　A2概念車輪圈的特殊復(fù)合包層構(gòu)造，也讓18寸輪圈減輕達(dá)2公斤之譜

　　未來輕量化的工程甚至延伸到輪圈之上，而且在這次車展當(dāng)中我們已經(jīng)看到驚人的成果，在Smart Forvision車上所使用的輪圈完全跳脫傳統(tǒng)思維，由BASF公司所設(shè)計(jì)的Ultramid輪圈是以熱塑性塑膠制作，重量比傳統(tǒng)鋁制輪圈輕30%，以Smart Forvision來說，光使用Ultramid輪圈就已經(jīng)減重12公斤。無獨(dú)有偶地，Audi也在輪圈上大做文章，在A2概念車上的輪圈雖然還是以合金為主要材料，但加上特殊的復(fù)合材料包層構(gòu)造，每個(gè)單一輪圈減重達(dá)2公斤之譜，整套輪圈亦為車輛省下8公斤的重量，而且還保留了e-tron車系的輪圈造型特色。

　　小結(jié)：汽車輕量化已經(jīng)是未來汽車發(fā)展的趨勢，不過汽車輕了，安全性也就隨之降低了，這都說明了汽車輕量化“舉步維艱”，究竟是得不到鼓勵(lì)？還是有鼓勵(lì)沒落實(shí)？這是汽車產(chǎn)業(yè)行走在輕量化之路上亟待解決的問題，安全性和輕量化并存的那天有沒有可能到來呢？我們還是拭目以待吧！