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1.3 汽车轻量化材料分类与选择

乘用车白车身选材中要求材料的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能(如屈服强度、抗拉强度、延伸率、刚度、耐蚀性、焊接性能、深冲和冷弯性能、经济性、可获得性等),需从应用、工艺和经济三方面来考虑。目前,在白车身上应用的材料主要有钢材、铝合金、镁合金、碳纤维、塑料以及其他复合材料。

钢铁材料具有良好的塑性和韧性,可以很容易地将其加工成不同部件所需要的形状,满足各零部件的需求。钢铁研究相对其他材料更成熟,形成了不同强度级别的汽车用钢,满足不同零部件的不同要求。

铝合金的密度为钢的1/3,具有重量轻、耐蚀性好、耐磨性好、比强度高及可回收等优点,已成为仅次于钢材的汽车用金属材料。用于汽车上的铝合金主要是铝合金铸件、铝合金板材和挤压铝型材。

镁的密度只有钢铁密度的1/4,它的阻尼性和抗冲击能力均优于钢铁和铝合金,是汽车行业采用的最轻的金属结构材料。镁合金主要用于仪表板骨架、油底壳等支架和壳体类零件上。使用镁合金结构件可在铝合金的基础上再减重30%,轻量化效果非常好。但因其易氧化燃烧、耐蚀性差、加工困难、成本高等问题,一直未能得到较大范围的应用。

碳纤维增强复合材料(CFRP)是在树脂中加入碳纤维而形成的一种新型材料。其疲劳强度、刚度和抗拉强度高,而且耐久性、导电导热性好。碳纤维密度小,被用于制造汽车车身、底盘等主要结构件。但碳纤维材料制造成本较高,目前主要用于赛车、高级轿车中。

2018年我国上市的140多款新开发车型中,80%以上车型车身选用以钢为主材料,国产品牌产品和合资品牌产品均如此,只是由于其面对的消费群体、成本控制要求和企业技术积累、研发能力、供应体系的差异,不同车企在选用汽车用钢种类、强度等级等方面略有不同。

从国际上看,总体而言,目前低价位车型仍然采用以钢为主的用材策略,随着车型档次和价位的提升,铝镁合金用量的占比逐步加大。而随着企业对碳纤维复合材料认识的不断深入,其应用更加趋于理性,碳纤维复合材料占主体的车型已不再受追宠,“恰当”成为汽车企业对碳纤维复合材料应用的核心思想。而从不同国家看,在各类材料的应用方面有其自身特点,这是由其自身工业体系所决定的。 HcR7DUupN6h997x0a0Smq5CYKKz2wSwQqwMnVK8mKvl53krst1wFBqfMGQFbARej

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