王
（甘肃能源化工职业学院，甘肃　兰州　７３０２０７）
摘 要：在当下的汽车制造产业中，金属材料的应用和研究对于实现汽车轻量化目标，具有十分重要的作用和意义，尤其在绿环保发展理念下，汽车轻量化已经成为必然的趋势，因此要利用各类轻金属代替传统的钢材。从目前的汽车产业发展来看，轻量化是主要的发展方向，因此要注重对金属材料进行研究，并将其合理应用在汽车配件制造中，促使汽车产业有效发展。本文会针对金属材料在汽车轻量化中的应用进行分析，为我国汽车产业发展提供参考建议。
关键词：金属材料；汽车轻量化；应用
中图分类号：Ｕ４６５  文献标识码：Ａ  文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０４－０２０５－２
Application of metal materials in automobile lightweight
WANG Wen-ge
（Ｇａｎｓｕ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　Ｌａｎｚｈｏｕ　７３０２０７，Ｃｈｉｎａ）
Abstract:　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｐｌａｙ　ａ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ａｎｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｉｎ　ａｃｈｉｅｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｏａｌ　ｏｆ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ．　Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａｎ　ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ　ｔｒｅｎｄ，　ｓｏ　Ｕｓｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｌｉｇｈｔ　ｍｅｔａｌｓ　ｔｏ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｔｅｅｌ．　Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｐａｙ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｙ　ｔｈｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｏｆ　ａｕｔ
ｏｍｏｂｉｌｅ　ｐａｒｔｓ　ｔｏ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｗｉｌｌ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｙ　ｃｏｕｎｔｒｙ＇ｓ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．
Keywords: ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ；　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
目前绿环保已经成为全球广泛注重的问题，尤其是能源等方面的危机越来越严重，所以我国也在倡导生态、环保的发展理念，而汽车制造产业当，正在结合各类金属材料，实现汽车销量化发展目标。总体来看轻金属材料的应用，确实要比传统钢材更有优势，除了达到轻量化的目标以外，还能提高整体的性能、质量，甚至是降低汽车能源消耗，因此在制造过程中需要对金属材料进行深入研究。除此之外要针对这些新材料进行工艺优化，并解决制造过程中存在的技术难题，最终实现大规模的生产，促进我国汽车制造产业绿发展。
1 汽车轻量化发展
汽车隔音材料
1.1 汽车轻量化概念
近些年能源短缺与环境污染问题愈发严重，因此很多国家都在倡导环保发展理念，尤其在汽车制造产业中，需要大量的钢材作为原料，但是钢材对环境的影响比较大，而且应用在汽车配件制造上，往往会带来更高的能耗[1]。其次汽车本身也会排放大量尾气，所以很多制造企业都开始重点关注节能减排方面的问题，而首先要做的就是减少汽车自身重量，这是实现节能环保理念的最佳途径。当下汽车制造产业要以轻量化为主要发展方向，并针对所应用的材料进行调整，通过金属材料替换传统钢材的方法，彻底减轻汽车的整体重量，这不仅会降低汽车能源消耗，也可以提高汽车的强度与安全性能，所以金属材料称为实现轻量化发展的关键因素。通过大量的实验研究发现，在汽车重量降低10%的情况下，燃油效率就能提高8%左右，而油耗也会大大降低，所以轻量化才是汽车制造产业未来的发展趋势，而各类金属材料的应用，往往会起到至关重要的作用。
1.2 汽车轻量化意义
汽车轻量化发展已经成为必然的趋势，尤其在当下这个环境污染严重的背景下，因此要选择更为优异的金属材料应用，并针对汽车零部件进行制造，在保持原有造价不变的情况下，去完成性能、质量上的升级，并达到轻量化发展需求。其实轻量化就是指汽车重量大大减轻，但是又要保证汽车的各方面性能，还有舒适性条件等等，所以更换材料是最为有效的方法，这样不仅可以提高汽车行驶速度，也能有效降
低各类能源消耗，并达到节能减排的目标[2]。需要注意的是汽车轻量化，必须要遵循稳定性不受影响的原则，再针对各类零部件进行材料替换，或者其他节能优化处理，也就是提高质量、降低重量，这样才能达到轻量化标准。经过大量的实验测试，利用金属材料制造的汽车，行驶速度大大提高，而能源消耗也逐渐降低，尤其是汽车传动系统的优化，让汽车拥有更为出的驾驶性能，并具备极高的安全系数。
2 我国汽车制造产业现状
以往的汽车制造产业中，主要采用质量大、密度高的材料，不过随着现代社会经济发展，加上制造水平不断提高，因此在汽车制造标准上，也越难满足消费者的需求，尤其是当下倡导节能环保理念，这与传统的材料完全不符，因此要实现汽车轻量化发展目标，必须针对基础材料展开研究。未来汽车制造产业必然会向着轻金属材料转型，不过在金属材料替代传统钢材的过程中，确实存在很多技术问题，比如工艺、成本都要进行综合考虑，所以在现阶段的汽车制造过程中，大部分还是会采用钢材，这也是汽车制造应用最广泛的材料，在工艺与性能方面也有很多优势[3]。但是为了满足绿发展需求，必须要替换钢铁材料，包括车身、车轮等部分，
收稿日期：２０２１－０２
作者简介：王，男，生于１９６６年，汉族，甘肃泾川人，本科，副教授，
研究方向：新能源汽车。
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彻底取代传统钢材，最终实现汽车轻量化目标。
3 金属材料在汽车轻量化中的应用
3.1 高强度钢板
准确来说高强度钢板，就是对钢材的升级或改良，通过增加钢板的强度和性能等多个方面，从而达到汽车轻量化的目标，不过需要适当减少材料的应用，才能满足这一需求。其实钢材本身具有很多的使用优势，例如性能、强度等方面，而高强度钢板则进一步升级，所以该材料的应用对于汽车轻量化，具有十分明显的作用和效果[4]。在高强度钢板当中，使用最多的为双相钢，这是由铁素体与马氏体组成的材料，最明显的优势就是强度与冲压性能，大多数会应用在汽车结构件制造，或者其他安全部件的制造，在这些环节中的制造应用效果更好。其次还有一种常用的复相钢材料，在汽车制造过程中，会用于车门防撞杆、保险杠等零部件中，也足以说明其强度的优异性。除此之外塑性钢也在慢慢发展，该材料也是高强度钢板中的主要研究方向，塑性钢不仅具有极强的性能优点，也能满足汽车制造薄钢板的使用要求。
3.2 铝及铝合金
在我国汽车产业环保理念提出后，为了实现轻量化目标，首先应用的就是铝材料，由于制造工艺比较成熟，所以铝以及铝合金等材料的应用效果十分明显，另外铝材料具有很强的使用优势，比如密度小、强度高、冲击性好等多方面特点，并且耐磨、耐腐蚀。除此之外在加工方面也比较突出，很容易加工成型并进行表面着，还能够回收再利用，这一点非常符合环保理念，所以在铝以及铝合金成为最早的轻量化材料[5]。大多数情况下铝以及铝合金等材料，会主要应用于车轮、悬架系以及动力系等部分，并且还可以拓展到其他零部件的制造中，因此推动了汽车轻量化发展目标。在铝合金材料应用以后，也针对性的完善了制造工艺，例如铝合金半固态成型技术，就是目前使用最多、最先进的加工技术。总体来说铝以及铝合金等材料，在承载能力、力学性能等诸多方面，仍然存在不小的缺陷，这也是限制该材料广泛应用的重要原因。
3.3 镁及镁合金
在汽车制造过程中，镁以及镁合金是最有潜力的轻量化材料，其优点在于密度低、质量轻，非常符合汽车轻量化发展目标，镁合金甚至要比铝合金的重量更轻，可以说是最符合轻量化的技术材料[6]。除此之外也具备优异的比强度，在该方面要比钢和铝合金更为突出，还有消震减噪性能也十分出，抗冲击性能也比较强，根据这个特点可以应用在汽车壳体制造上，不仅可以降低汽车的重量，也能提高汽车的安全性能，这对于汽车制造来说会有重要的作用。另外镁以及镁合金在加工上非常方便，并且稳定性比较高，因此废品率大大降低，当然该材料也有使用缺陷，比如高温疲劳性、抗蠕变性能等方面较为薄弱，
因此未来需要加强研究，从而改善、增加镁以及镁合金的应用效果，这样才能发挥出汽车壳体、支架的制造优势，最终实现汽车轻量化发展目标，提高我国的汽车制造水平。
3.4 钛及钛合金
在汽车轻量化材料中，钛以及钛合金是综合性能比较优异的材料，具有密度小、强度高的优点，另外具有极为突出的抗腐蚀性能，可以在非常恶劣的环境下使用，还有相对突出的耐热性、抗热性，比较适用于汽车制造。目前钛以及钛合金主要应用在汽车发动机原件、底盘等部分，能够有效降低汽车的总体重量，所以具有比较明显的应用优势，在新一代的汽车制造中应用最为广泛。钛以及钛合金很早就应用在了汽车制造领域，不过由于受到价格等因素的限制，所以整体发展还是较为缓慢，不过随着绿环保理念的提出，汽车制造也更注重轻量化、高性能等方面，因此钛以及钛合金必定会受到更多的关注。其次未来钛工业不断发展，价格也会不断降低，这对于汽车制造来说，会有非常重要的意义，而钛以及钛合金也会被广泛应用在汽车领域中，由此可见该材料具有非常好的发展前景，也是汽车轻量化发展未来主要研究方向。
3.5 泡沫金属
由于泡沫金属的强度、延伸性等优势，完全可以作为汽车轻量化材料，目前该材料主要应用在飞机夹合件的芯材中，在建筑方面也有泡沫金属的应用，由此可见泡沫金属的应用十分广泛。其实泡沫金属就是
一种带有泡沫气孔的材料，在结构上相对独特，因此具有很强的隔热性、隔音性，并且密度相对较低，从目前的情况来看，非常适合应用在汽车制造中，可以大大改善金属材料消耗的问题。尽管目前有很多种轻量化材料，但是完全符合轻量化发展目标的材料并不多，而且汽车制造需要大量的材料消耗，这就导致无法满足汽车制造需求，尤其是轻量化汽车制造，因此泡沫金属受到了广泛关注。该材料的应用可以实现大批量生产，并且完全符合轻量化目标，能够有效取代传统的钢材，甚至要比其他轻量化材料有更多优势，比如汽车结构材料的韧性、强度以及安全性等，在诸多方面都有展现，所以未来的汽车制造发展，会广泛应用泡沫金属，并以该材料为主要发展方向。
4 结语
汽车轻量化是我国汽车产业未来的主要发展趋势，其中涉及到大量金属材料的应用，在汽车的零部件制造中，可以选择更为适当的金属材料，实现汽车轻量化目标，从而朝着节能环保的方向发展。目前我国大力倡导节能减排、环保发展，所以对汽车产业造成了很大影响，为了能够满足绿环保理念，当下必须要从汽车制造材料中入手，选择性能更加优异的技术材料。轻量化材料取代传统钢材，不仅可以减轻汽车的重量，还能提高机械稳定性，具有较为明显的使用优势，因此未来要加大金属材料的应用和研究，实现汽车轻量化发展目标。
[1] 卢振生，吕关想，史爱平，常家伟，赵宏隽.浅谈金属材料在汽车轻量
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[2] 白彩盛，赵立杰.金属材料在汽车轻量化中的应用探讨[J].世界有金
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[3] 姚凌云.汽车轻量化开发中的轻质材料技术应用[A].《西南汽车信息》
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[5] 孙文龙.轻质材料应用于汽车轮毂的轻量化技术研究[D].北京理工大
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