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2009年 4月材料开发与应用· 87·
文章编号: 1003 1545 (2009) 02 0087 07
车身材料轻量化及其新技术的应用
李桂华,熊飞,龙江启
(华南理工大学机械与汽车工程学院,广州 510640)
摘要:车身轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用,而轻质板材的应用是未来汽车轻量化的重要方
向。减轻车重的材料可分为两大类,一类是铝合金等轻质材料,另一类是高强度钢等高性能材料。介绍了新
材料在车身轻量化中的应用现状,综述了汽车车身轻量化材料及其新工艺、新技术的研究进展,总结了新材料
在应用过程中需解决的问题及发展方向。
关键词:车身;轻量化;新材料;新工艺;新技术
中图分类号: TG 156 文献标识码: A
近年来,随着汽车保有量的持续高速增长, 术发展的主导方向。
对社会能源供给、环境保护和交通安全带来日益
巨大的影响。对汽车本身来说,约 70%的油耗是 1 新材料在车身轻量化中的应用
用在车身质量上。车重减轻 10%可节省燃料现状
6 6% [ 1 ] 。因此减小汽车自重也是汽车降低燃油
消耗及减少排放的最有效措施之一。自 1973年石油危机以来,世界各汽车厂在
车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轿车上进行轻量化研究的进展较为明显。现代
轻重的作用。据统计客车、轿车和多数专用汽车汽车中占自重 90%的六类材料大体为:钢 55%
车身质量约占整车自身质量的 40% ~60% ;货车~60% ,铸铁 12% ~15% , 塑料 8% ~12% , 铝
车身质量约占整车自身质量的 16% ~30% ;其他 6% ~10% ,复合材料 4% , 陶瓷及玻璃 3% [ 3 ] 。
各种车型的车身占整车制造成本的百分比甚至除此六类之外的其它材料共占车重的 10% ,它们
还略超过以上给出的上限值。因此车身轻量化是各种有色金属、各种液体和诸如油漆等杂项材
研究是现代车身设计的一大主流。料。1990年~2000年,美、日、德、韩等国汽车使
实现汽车的轻量化常采用两种途径:一是结用材料变化为平均每辆车铝合金 5 kg~270 kg,
构设计优化, 二是应用新型材料。前者经过几镁合金 0~40 kg,钢铁 900 kg~200 kg,有机材料
十年的不断研究开发, 日趋完善, 空间已相对狭 115 kg~200 kg,玻璃 30 kg~0 kg,整车重量降低
窄[ 2 ] 。后者随着科学技术的发展和新材料的不 35%。也就是说,用新型板材及轻型材料(如镁、
断涌现, 为汽车轻量化开辟了广阔的发展空间。铝、塑料和复合材料等) 替换车身骨架及内、外
轻量化材料是指可用来减轻汽车自重的材壁板原有的钢材来实现轻量化是车身轻量化技
料,它有两大类:一类是低密度的轻质材料,如铝术重要途径之一,主要体现在以下几个方面。
合金、镁合金、钛合金、塑料和复合材料等;另一 1. 1 新型钢板
类是高强度材料,如高强度钢等。轻量化材料对目前诸多的汽车工业发达国家致力于减轻
汽车工业的可持续发展具有重要意义,它不仅关汽车用钢铁材料的重量,以期达到汽车轻量化目
系到车辆的节能、减排、安全、成本等诸多方面, 的。由于性能的不断改进以及新的制造技术和
而