摘要：當前車身輕量化目標的實現途徑主要是輕量化材料的應用，隨著車身輕量化需求的提升，車身輕量化材料的應用也不斷增多。主要針對幾種車身輕量化材料的特征進行了分析，針對車身結構性能及相關特點進行了研究，闡述了輕量化材料在汽車車身中的實踐應用及發展前景。

在汽車設計與制造中，輕量化車身是發展的趨勢。汽車輕量化的實現是在確保汽車安全性與強度的基礎上，盡可能的將自身重量降低，從而使汽車的運載能力提升、油耗降低、污染氣體排放減少等。相關資料顯示，汽車重量降低 10%，燃油消耗可降低 6%-10%，因此汽車輕量化也是節能環保的要求。現階段，車身輕量化研究的方向主要是車身結構的優化和輕質車身材料的選擇，而其中發展的空間較大的是對輕量
材料的研究，這也是車身輕量化實現的主要途徑。

1 新型高強度鋼

近年來，隨著科學技術的發展，在原高強度鋼的基礎上研究出高強度、深拉伸性、烘烤硬化等新型高強度鋼。現階段，車身采用的主要板材與管材主要是高強度鋼，

如：（1）烘烤硬化鋼，該鋼板的強度在烘烤涂漆過程中強化，鋼板的厚度可以降低，但其抗凹陷性得到提高，在成形難和強度高的零件中應用較多，如車門、車頂等部位；

（2）相變誘發塑性鋼，屬于一種高強度結構件，在發生碰撞的時候可以將撞擊的能量吸收，主要用于車身框架結構中；

（3）馬氏體相位鋼，在防撞要求比較高的零件中應用較多，可在短時間內的碰撞行程中，將大量的能量吸收掉，主要用于車身側方防撞保護件中；

（4）硼鋼，在高成形度與高強度零件中應用較多。以上高強度鋼的應用，可以顯著降低車身重量，降低整車總重量。

2 輕合金材料

2.1 鋁合金材料

在汽車輕量化材料中，鋁材是非常理想的材料，其重量輕、資源豐富，在節約資源、再生利用、耐腐蝕、吸收沖擊能等方面的作用非常明顯。鋁材在車身上應用，主要以變形鋁合金為主。不同的變形鋁合金的性能是不同的，可以根據性能用于車身不同部位，如根據剛度和強度，可用于發動機罩、車廂蓋等位置。現階段 AI-LI 型鋁合金以其高彈性模量、高強度、低密度、超塑性等優勢，在車輛防震板中已經得到
了廣泛的應用。鋁合金的成型性較好，車體結構采用鋁合金型材作為框架，通常中強度鋁材即可滿足要求。對于擠壓鋁合金型材，除了剛性高和重量輕以外，其耐腐蝕、耐高溫等特性也較為突出。一般鋁制車身選擇厚壁鍛鋁梁焊接而成，其強度與剛度高于沖壓薄鋼，框架整體穩定性更高。從鋁板覆蓋件的應用與發展來看，表面質量優良、強度高、成型加工性好的鋁板會逐步取代鋼板成為車身輕量化發展中的主要材料。與鋼板相比，相同強度鋁板質量降低了近 50%。受我國鋁的產量、價格及汽車制造水平等因素影響，鋁材現今在汽車中使用量還不是很大。因此，降低成本、提高質量、增加品種已經成為我國汽車行業與鋁加工行業向世界先進水平發展的主要方向。

2.2 鎂合金材料

與鋁合金相比，鎂合金的密度更小，重量更輕，而且其耐腐蝕、耐擠壓、耐高溫的特性都要高于鋁材，并且便于回收，是當前汽車節能環保的重要結構材料。現階段應用在汽車車身上的鎂合金材料有日本生產的 IM Mg-Y 系變形鎂合金、美國生產高強度 ZK60 變形鎂合金，以及一些可以進行加工的鎂合金板材。目前，西方國家正在研究應用于汽車零部件的鎂合金汽車零部件已經近百種，如果這些零部件能夠對現有汽車零部件全部進行成功替換，那么車身重量會大大降低。我國屬于鎂資源生產大國，而且鎂礦產品種類多、儲量大，占世界可用鎂資源的七成左右。而且鎂合金生產企業在我國也非常多，關于鎂合金汽車用零配件項目在多個企業中已經開始研發并生產。在汽車上鎂合金材料的應用逐漸增加，從其發展的趨勢來看，鎂合金材料在以后的汽車工業發展中，必定是車身輕量化發展中的重要材料。

3 工程塑料及復合材料

在汽車輕量化材料中，工程塑料與復合材料是也重要的類型。

工程塑料和一般的塑料相比，具有尺寸穩定、耐磨、耐熱、耐化學性、機械性能良好等優勢，并且質量非常輕，如果取代車身部分金屬零部件，車身質量必定會大大降低。現階段，工程塑料主要用在車體內飾和外飾等裝飾件上，如儀表盤、車門內板、頂棚、車門防撞條、散熱器罩、車床、座椅支架等，和金屬材料相比，重量可減輕 40%左右。工程塑料對輕微碰撞與腐蝕有較好的耐受性，低速碰撞條件下，不需要維修。從制造角度看，其成形方便，零件集成容易，是理想的輕量化材料。

纖維增強塑料屬于一種復合材料，比較常用的是帶有熱固性樹脂和玻璃纖維的纖維增強塑料。這種材料設計靈活、密度小、耐腐蝕、易成型、抗震、抗沖擊、強度高、具有和金屬材料類似的機械性能，在一些特定條件下，有金屬薄板所達不到的優勢，降低車身重量的能力高于鋁材，而且生產成本較低。當前在車身使用的主要是玻璃纖維增強不飽和聚酯片狀模塑料，用于前擋泥板延伸部件、燈罩、前翼子板、發動機罩等部位。此外，碳纖維也是一種纖維狀復合材料，碳纖維增強聚合物基復合材料的抗拉強度與韌性較好，質量僅為鋼材的 1/4，而強度高、重量輕的性能正適應了當前車身輕量化發展的需求，但由于該材料的成本相對較高，因此當前只應用于高端汽車中。

4 結語

現階段，大多數的車輛車身材料主要有高強度鋼、鋁、鎂及工程塑料等材料。而基于這些基礎材料而出現的一些新技術、新工藝、新材料的研發，使汽車產品設計中可采用多種輕量化材料，大大降低了車身重量，提高了車輛的運載能力、降低了油耗、保護了環境。因此，輕量化車身設計是汽車工業發展的一個重要方向。