谈金属材料在汽车轻量化中的应用
低碳发展已成为世界上的热门话题。在享受现代技术带来的便利的同时，能源日益短缺和汽车尾气造成的环境污染已成为世界必须关注的问题，中国作为汽车生产和销售大国也不例外。随着汽车制造技术的快速发展和冷弯成型技术的不断成熟，冷弯钢在中国汽车中的应用越来越受到汽车和冷弯行业的重视。行业专家和工程技术人员对汽车辊压件的研究不断深入。
1 中国汽车工业未来发展趋势
2013 2000年，中国汽车工业发展势头良好，产销稳步增长，年产销量超过2100 万t，增长超过10%。中国乘用车市场仍将是未来发展的重点。展望2014 年，在居民收入持续增长的背景下，三四线城市乘用车普及需求与一二线城市乘用车消费升级换购需求叠加，乘用车消费将继续保持较快增长，节能环保需求将促使新能源汽车产业加快发展。受工业发展放缓、能源环保限制和综合使用成本增加的影响，商用车需求不会显著增长。汽车用钢品种主要包括钢板、优质钢、型钢、带钢、钢管、金属制品等。汽车钢板（包括热轧、冷轧钢板和涂层板）是汽车生产的主要原材料，仅汽车工业每年消耗的钢材就超过1种.5 亿t。制造汽车需要600-8000薄钢板kg。钢材仍然是汽车长期以来最重要的原材料，长期稳定在60%-70%。在十二五期间，新能源汽车将大力发展，这也将刺激钢铁的需求。目前，各地正在建设一批规模较大的汽车工程项目，包括汽车零部件、新能源汽车和汽车研究中心。
十二五期间，新能源汽车将是我国汽车工业发展的重要方向。未来10 年，中国将投资1万多元 1亿元用于支持新能源汽车市场。在十二五期间，将大力发展新能源汽车，建立完善.鼓励系统的消费和使用。我国支持的新能源汽车主要是电动汽车(纯电动汽车、燃料电池电动汽车等)。据预测，到2015 新能源汽车年销量将达到1000 万辆左右。2015 边：自主品牌汽车约占45%；汽车轻量化减肥指标为2005 20%左右；汽车燃油消耗继续下降；新能源汽车约占3%。十二五末期，中国汽车工业年产2500 万辆车的生产规模约占世界汽车产量的30%，其中乘用车约占80%，商用车约占20%。未来几年，高强度钢在汽车中的应用将迅速增长，预计年增长率将达到5%。
2 汽车轻量化发展的要求
目前，世界汽车工业的可持续发展面临着能源短缺和环境污染两个主要问题，这两个问题在2009 在2020年哥本哈根世界气候峰会上，中国承诺将减排目标作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规范 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%-45%。汽车工业作为我国重要的制造业，需要大量的钢材作为原料，而钢铁作为高能耗、高污染的工业，对环境影响很大。就汽车本身而言，排放的废气也严重污染空气。因此，汽车企业开始关注节能减排。试验表明，减轻汽车重量(汽车轻量化)是实现节能减排最有效的措施之一。数据显示，汽车轻量化是实现节能减排的重要手段和方法。此外，轻量化还会影响汽车的稳定性、噪声、加速和振动。
2.1 汽车轻量化是什么？
汽车的轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能降低汽车的准备质量，从而提高汽车的动力，减少燃料消耗，减少排气污染。试验表明，如果车辆重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽车整备质量每降低100%kg，油耗可降低00公里.3-0.6L;汽车重量减低1%，油耗降低0.7%。目前，由于环保节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的趋势。汽车轻量化的实现主要有3种 种途径。一是改善汽车结构，使零件薄壁、空心、小型化、复合；二是开发铝、镁合金等有色金属、塑料、非金属复合材料，或截面厚度薄的高强度钢；三是激光焊接、液压成型、辊弯成型等先进的制造工艺。其中，当前的汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
2.2 汽车轻量化-金属材料的设计
汽车材料主要通过汽车轻量化来提高燃料经济性。理论分析和试验结果表明，轻量化是提高汽车燃料经济性的有效途径。为了满足汽车轻量化的要求，一些新材料应运而生，扩大了应用范围。
1)有色合金
就乘用车而言，1973 每辆车使用的有色合金占所有材料重量的5%.0%，1980 年增至5.6%，而1997 年则达到了9.6%。汽车有色合金应用的快速增长是汽车材料发展的大趋势。
2)铝合金
铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻质材料。以美国生产的汽车产品为例，1976 每年使用39只铝合金kg，1982 年达到62kg，而1998 年则达到了100kg。
①铸造铝合金
铸造铝合金的合金元素很多，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li 它在大规模生产中具有重要意义。当然，上述简单的二元合金并不广泛应用于汽车中，而是同时添加多种元素B，以获得良好的综合性能。
②变形铝合金
变形铝合金是指铝合金板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件、悬架系统部件等。
③铝基复合材料
铝基复合材料密度低，比强度高，比模量高，耐热疲劳性能好，但在汽车中的应用受到价格和生产质量控制的限制，规模不大。目前，铝基复合材料在连杆、活塞、气缸内孔、制动盘、制动钳、传动轴管等部件的试验或使用中表现出优异的性能。
3)镁合金
镁的密度约为铝的2/3，是实际金属中最轻的。镁合金具有较强的吸振能力、良好的切削性能和良好的金属模铸性能，非常适合车零部件。
4)钛合金
钛的密度为4.5g/cm3.它具有比强度高、高温强度高、耐腐蚀等优点。由于钛的价格昂贵，到目前为止，它已经在赛车和个别豪华车使用了少量。然而，对钛合金在汽车中的应用有很多实验和研究。
2.3 汽车轻量化-钢材轻量化措施
在与有色合金和聚合物材料的竞争中，钢材继续发挥其价格低廉、工艺成熟的优势，并通过高强度和有效的强化措施充分发挥其强度潜力。到目前为止，钢铁仍然是汽车生产中使用最多的材料。
2.4 汽车轻量化-辊压制造技术的应用
随着新型金属材料的不断发展和辊压成型技术的成熟发展，为实现汽车轻量化提供了必要的保证。在提高汽车安全性能的前提下，降低汽车装备质量已成为汽车技术发展的核心环节。用高强度钢代替普通强度钢，用汽车辊压件代替实心部件，是汽车轻量化最有效的手段。辊压成型件是指以热轧或冷轧板带为原料(包括各种涂层钢板和有色板带)，经辊压成型而成的薄壁型材。是一种生产效率高、节材效果好、应用前景广阔的高效型材品种。近年来，随着世界科学技术的飞速发展，辊压设备和工艺的不断更新也得到了推动。过去只能冲压的部分现在可以用辊压代替，生产效率明显提高。在工业发达国家，传统的冲压件，如汽车梁梁、车箱纵梁等，已被许多型号的辊压件所取代。
在汽车行业，许多汽车制造商和汽车零部件制造车制造商和汽车零部件制造专业企业都配备了辊压线。目前，冷弯钢在车身上的应用有两种：一般应用和高强度钢零件，其中一般应用包括外部装饰和非外露零件；高强度钢零件包括安全零件、底盘零件和其他（座椅导轨）。
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