引言

汽车轻量化程度是未来汽车生产制造过程当中的重要指标。汽车轻量化能够显著的降低汽车运行过程中对于油料的消耗量，减少二氧化碳等温室气体的排放。

因此，在国家高质量发展和可持续发展要求的背景下，轻量化制造工艺成为了现代汽车工艺技术发展重点攻克的目标。

而本文将通过对制造汽车的金属材料进行详细的分析比对，探究铝合金、高强度钢以及镁及镁合金等材料，在汽车轻量化生产实践当中的运用。

传统汽车生产中轻量化改造的途径

汽车在我国的普及过程经历了漫长的时间，其制造工艺一直在不断的寻求质量以及成本之间的平衡。

很多消费者也把购买汽车后的附加成本纳入到考量范围内。因此对于汽车生产企业来讲，如何的降低汽车行驶过程当中的能耗，解决汽车行驶过程当中废气对于环境的破坏至关重要。

汽车轻量化其实一方面要求汽车整体的重量减少，一方面又不能以牺牲汽车整体性能为代价，这样可以有效的降低汽车的生产成本，降低汽车能耗以及对环境的破坏能力。

因此汽车轻量化具有实用的经济价值以及环境友好性价值。

而传统的汽车轻量化是通过对汽车各个部件进行节能化的改造和处理，以此来实现汽车尺寸、重量等参数指标的降低。

而本文将通过对各种金属材料的分析比对，来为汽车制造企业提供有用的借鉴。

目前汽车轻量化实现的过程主要分为三种方式，第一种方式是对汽车的整体的结构布局进行改造，使得汽车的配件在其稳定性、功能性不变的基础之上，尽量做到小型化，空心化；

第二个是利用先进的材料，也就是本文即将分析的各种金属材料来去实现车辆整体重量的减少；

第三个就是利用先进的制造工艺，比如说通过激光来进行焊接，通过液体压缩技术来使模具成型等等。

目前来看，通过使用新型的轻质材料来降低汽车的重量是最为简单方便的途径。

铝合金被应用在汽车轻量化生产中的价值分析

铝金属在汽车生产过程早期中经常被使用到，但其被应用的范围通常只局限于一些汽车车身不太重要的配件。

因为铝金属具有极高的导电性以及导热性，因此其应用的范围受限。

但是铝金属相对于目前普遍使用的低碳钢而言，具有密度低、强度高、弹性强，并且抗撞击性能稳定等特点，因此非常适合被应用在制造汽车大型配件以及整体的车身框架上当中。

根据目前汽车轻量化的发展趋势，未来铝合金在汽车制造材料当中所占的比重甚至有可能达到50%以上。

当前在汽车制造行业当中使用的铝合金根据特性不同分为铸造性铝合金以及铝基铝合金。首先，铸造铝合金可以用来铸造汽车发动机等主体的部件。

因为铸造铝合金有非常好的铸造性能，同时其抗腐蚀性以及导热性能能够满足发动机对于材质导热性、散热性的功能。因此，常用来被作为汽车散热系统的主体制造材料。

而铝基复合材料相对来讲其强度高、耐磨性高，同时韧性强，所以被广泛应用到汽车的制动系统当中。

相对于铸铁而言，铸造铝合金以及铝基铝合金，其同体积的质量减少了大概12%左右，同时其导热性能提高了三到六倍。

高强度钢在汽车轻量化生产中的探究

高强度钢相对于传统的钢材，其含碳量相对更低，因此其韧度以及强度相对有了大幅度的提升。高强度钢相对于普通钢材来讲，其钢材的韧度跟强度有了很大程度的提高。

高强度钢经过特殊工艺处理之后，其力学性能非常优良。通常我们在对钢材进行分类的时候，将其伸拉强度作为分类标准，大于1200兆帕的强度钢材我们称之为高强度钢，大于1500兆帕时的钢材称为超高强度钢。

目前因为考虑到经济合理性原则，高强度钢是汽车轻量化制造材料优先考虑的钢材类型。

因为高强度钢具有普通钢材的韧性跟强度，所以广泛应用于前后保险杠以及一些安全精密部件当中。

对于上述所讲的铝金属来讲，高强度钢首先容易获得，其生产成本相对较低，因此满足汽车生产当中的经济性能。

同时钢材先天具备的安全性能，能够让汽车满足行业内部对于各种的安全生产参数的要求。

随着高强度钢的广泛使用，很多的汽车生产厂商已经将其应用在汽车的底盘，硬座以及车架、边框等部位当中。

当然，随着钢材提炼技术的进一步加强，一些强度更加高的、性能更加好的，比如说无间隙的原子钢以及硬化钢等新型的钢材品种，在汽车制造中的使用量也逐年增加。

特别是目前已经被应用的无间隙原子钢，对于传统的钢部件的压缩工艺产生了很重要的影响。

无间隙原子钢中碳含量非常低，通常只有40*10-6，并且其含有不到0.4%左右的锰。

因此具有非常好的延伸性及延伸比例，甚至可以超过其尺寸的一半，这对于制造一些难以成型的零件是非常有帮助的。

而硬化钢常用于制造汽车的外部结构部分，因为其具有非常强的抗撞击能力，同时硬化钢可以提高被外力冲击形成的凹陷恢复变形的能力。

但是硬化钢的生产条件相对来讲比较苛刻，它必须要经过热处理，同时温度的小范围变化会造成硬化钢钢材性质的变动，因此其生产条件的复杂性要远高于无间隙原子钢。

由此可见，针对于传统钢材新品种的开发和研究，也是汽车生产行业当中至关重要的发展方向。

镁及镁合金被应用在汽车轻量化生产中的价值分析

镁和镁合金金属是目前被世界公认的最具有开发潜力的轻质金属材料。主要原因是因为镁及镁合金相对于钢材和铝合金而言，其强度相对更高，同时质量更轻。

另外，镁合金又有非常好的消震性，减震性以及阻尼系数，这让其可以承载比较大的冲击波，其承受的压力远超过铝合金。

因此，镁合金又被称为人车友好型材料。同时，镁合金应用于车身主体框架制造后，可以有效的进行隔音，从而让人们坐在车上不容易受到车辆运行中噪音的干扰，减少运行过程当中的震动性，从而提高开车的舒适度。

镁合金它镁合金的制造工艺相对来讲比较简单，同时生产流程却非常成熟。其经济性要高于铝合金。

研究显示相对于铝合金而言，同体积的镁合金，其重量会再度减轻20%左右，是目前汽车生产制造过程当中发现的、具有实际应用价值的质量最轻的金属材料。

所以镁合金在汽车制造过程当中应用的范围非常广，其中包括但不局限于被应用在一些支架类的零件和一些框架类的零件当中：比如我们常见的油缸、外壳、方向盘、座椅框架以及变速器、离合器等等部件当中。

但是镁合金材料本身的价格相对就比较的昂贵。镁作为一种活跃金属在其生产过程当中很容易发生氧化反应。

在日常的镁合金的生产制造以及运输过程当中，其保存加工的时间成本和人力成本自然会比较高。因此针对镁合金的实际应用还局限于一些概念车以及小部件种。

新型玻璃材料被应用在汽车轻量化生产中的价值分析

汽车上目前所使用的玻璃材料，大多数都是一些钢化玻璃。玻璃材料被应用的范围相对比较狭窄，一般用于天窗以及侧窗和车前窗。目前我们常见的汽车玻璃通常是由两层玻璃构成的夹层玻璃。

夹层玻璃当中填满了聚乙烯薄膜，这种薄膜层可以有效的防止玻璃的破碎，对于维护车内驾驶人员及乘客的安全十分关键。

玻璃材料一般占汽车总重量的4%不到，但是目前玻璃材质研究以及生产工艺的不断精进，让人们找到了一种可以使用聚碳酸酯代替传统玻璃材料的方法，这种材料可以降低玻璃的厚度，同时不会降低车窗的强度跟韧性。

同时聚碳酸酯是一种透光性非常好的热塑性材料，它具有很强的抗撞击和耐磨损性能，因此相对于普通的玻璃来讲，更不容易有磨损以及划痕。

但是聚碳酸酯的弹性系数比普通的玻璃略低，因此其扭转应力承受的强度较小。

另外考虑到反射程度远达不到镜子的标准，所以建议在前后视镜的材质选择是还是使用传统的反光玻璃为佳。

参考文献：

《汽车轻量化用高强度钢板的发展》

《汽车轻量化技术中新材料的发展及应用》

《汽车轻量化材料及相关技术的研究进展》

《汽车轻量化先进高强钢与节能减排》