各种金属材料在汽车轻量化中的应用【全面解析】

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2、的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。汽车轻量化的主要指导思想就是在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零部件，持续优化车型谱。在19世纪的最后30年，汽车工业在高强度钢板等方面，为实现汽车轻量化取得了显着的成绩。汽车用钢逐步向高强度化方向发展，当钢板厚度分别减少0.05mm、0.10mm、0.15mm时，车身减重分别为6%、12%、18%。可见，増加钢板强度是减少钢板厚度、减轻车重的重要途径。此外，高强度钢车身骨架结构，在保证车身强度和刚度的同时，也可以实现减轻重量的目的。目前日、美、欧轿车所

3、采用的车身结构，主要有独立式钢质车身、组合式钢质车身、钢质立体框架和铝质立体框架等几种型式。车身的骨架件多用钢板冲压而成。各大汽车生产厂商都致力于车身骨架结构的改造。曰本三菱公司的帕杰罗（SPORT）为该公司最新的SUV型车设计了全新的车身结构，车身70%的构件由高强度钢板制成，边梁的厚度比吉普系列的其它车型增加了20%,因此整车的扭转刚度甚至比大切诺基还要高45%,车身的承载能力可达2吨以上。韩国现代公司的SONATA车身结构也用高强度钢板进行了加强，横梁和立柱全部使用SOOMPa的高强度钢。奔驰公

4、司在SLK车身骨架中大量使用高强度钢使扭转刚度增加了70%，安全性大大提高的同时也减少了车身的重量。1999年问世的宝马3系列车身骨架中使用了50%的高强度钢。福特的Windstar车身骨架中60%是高强度钢。丰田Vitz的车身结构中高强度钢占了48%,比该公司生产的Starlet车减重17kg。美洲豹X-Type2.5在车身结构上采用了整片式车舱结构（MonocogueBody）,实现了显著的轻量化。（二）镁及镁合金是21世纪最具开发前景的轻质结构材料。镁及镁合金的主要特点为：一是密度低、质量轻，使

5、用镁合金能够比铝合金再减轻15%~20%;二是比强度（强度与质量之比）高于铝合金和钢，比刚度（刚度与质量之比）接近于铝合金和钢；三是消震性和阻尼系数好，承受冲击载荷能力比铝合金大，用于壳体可以降低噪音，用于轮毂可以减少震动，提高汽车的安全性和舒适性；四是导电导热性能良好，相同温度条件镁合金的散热时间是铝合金的一半。五是工艺性能良好，具有良好的铸造性能和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，从而降低生产成本。限制镁合金应用的主要原因是镁合金的高性能-抗蠕变能力和高温疲劳性能较差。随着镁合金汽车零部件的开发，镁

6、合金在汽车上的应用特点如下：由体积小的零件向大的零件过渡；由结构简单的零件向复杂件过渡；由简单受力件向具有特殊性能要求的件过渡；由分件组合向单一压铸件过渡。国内外主机厂、零部件供应商开发了很多镁合金零部件，其中一部分已经大批量应用在商品车上，仍有一部分应用还有瓶颈需要突破。比如轮毂目前仅用在少数赛车上，若要大批量应用，腐蚀、石击等难题必须解决。总体来看，短期内能大批量应用的主要是对耐腐蚀要求不高的零部件，如转向盘骨架、座椅骨架、仪表板骨架等。转向盘骨架目前，转向盘骨架是轿车应用镁合金普及率最高的零部件

7、。一般选用AM50合金，质量在550g〜700g。不同厂家因安装方式不同设计有3种安装结构：第一种是使用钢质花键嵌入镁合金骨架；第二种是在镁合金骨架上直接攻丝；第三种为楔形六角结构，不攻丝。商用车因转向盘直径大及其他特殊要求等原因其应用相对较少。镁合金转向盘骨架相对原钢质设计减重40%以上，成本会有所提高。仪表板骨架1968年仪表板骨架应用在奧迪车上，1995年应用在通用汽车公司的新年度车型上。第一代这种部件的质量大约为7.8kg，壁厚大约为3.5mm〜4mm。第二代的镁合金仪表板骨架的壁厚和质量都进

8、一步减小，但仍保持着较高的防撞性及减振、降噪、刚度的要求。目前，镁合金仪表板骨架的质量大约为4.5kg~5.0kg,壁厚大约为2.7mm〜3.0mm。国外品牌应用较多，国内自主品牌应用较少，目前仅奇瑞车型有所应用。变速器壳体1999年，奧迪采用了第一款镁合金自动变速器。镁合金应用到变速器壳体上，除能体现其密度小、抗振动、降低噪声等优势外，主要体现散热和机械加工的优势。镁合金、铝合金的热扩散系数a分别为3.97xl0-5m2/s和3.64xl0-5m2/s