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摘要：随着汽车产业的不断发展，带来的环境污染问题越来越严重。汽车轻量化对于降低汽车燃油消耗和减少排放污染起着举足轻重的作用，采用轻质材料是实现汽车轻量化的重要途径。文章分析了汽车轻量化的意义、铝合金材料的特点，并且重点阐述了铝合金车身板在汽车生产中的应用，为汽车轻量化的加速发展提供良好的借鉴和参考。
关键词：汽车轻量化；铝合金车身板；应用
引言
中国汽车工业的飞速发展，在促进我国制造业发展和给人民生活带来方便的同时，油耗带来的资源消费问题和尾气排放带来的环境污染问题日益严重。之前受阻于车用铝材成本高昂的汽车轻量化，在政策扶持、大环境发展趋势的双重驱动下重新成为了汽车行业的焦点。新能源汽车的全面推广为汽车轻量化的发展增加了动力，新能源汽车续航里程对轻量化车身的需求愈加强烈。
1汽车轻量化的意义
1.1有效节约油耗和减少排量
据有关研究表明，汽车油耗都与整车的质量大大相关，因此节能减排的一项有效措施就是降低汽车质量。据相关资料介绍，一般情况下，车重每减轻1kg，则1L的汽油就可以使汽车多行驶0.011km，也就是说汽车每运行10000km，就能够节省汽油0.7L。与此同时，汽车减重不仅减少了油耗，也减少了大气中二氧化碳的排放量，车重减少50%，CO2的排放量就会减少13%。同时也减少了其他有害物质的排放，如氮化物、硫化物等，对提高环境的质量也起到了很大作用。
1.2提高汽车的行驶性能以及安全性能
减轻汽车的质量，可以提高汽车的行驶性能，根据美国铝业协会提出车重每减轻25%，就能够使汽车加速到96.56km·h－1的时间从原来的10s减少到6s；减轻汽车的质量，同时可以降低动力和动力传动系统的负荷，能够使汽车在较低的牵引负荷状态下即可表现出同样的或者更好的性能。
1.3提高新能源汽车的续航里程
新能源汽车轻量化的途径主要包括车身轻量化、电池轻量化、零部件轻量化和电驱传动轻量化等。新型轻质材料在轻量化进程中显得越来越重要。目前可用来减轻汽车重量的新型材料主要有以下两类：一种是高强度钢，另外一种是轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料、碳纤维等。高强度钢主要是通过减薄钢板厚度来实现轻量化，这就导致其在汽车减重上存在瓶颈，即到达一定程度时，高强度钢无法满足轻量化要求。在能源紧缺和环境污染严重的形势下，新能源汽车的研发已成为汽车产业发展的必然趋势。纯电动汽车是目前最有价值大规模推广应用的产品。对于纯电动汽车而言，整备质量每减少100kg，增加续航里程可增加10%，电池成本可节约15%到20%。汽车轻量化可以帮助新能源汽车增加续航里程和降低成本。
2铝合金材料的特点
铝是人们最熟悉的金属之一，在纯铝中加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn、稀土等合金元素配制成各种铝合金，再用强化措施来提高其强度、硬度、疲劳性能等材料综合性能，以满足工程应用的需要。与钢铁相比，铝合金具有质量轻、导热性好、耐腐蚀性好、易于加工等特点。而且铝材几乎可以全部回收，重新加工使用，有利于环境保护；有些铝合金材料的物理性能已与车用钢材相似，具有相当的强度和刚度。铝合金零部件的应用，可以大大减轻整车质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为铝合金具有以上优点，所以铝合金成为近二十年来在国内外汽车上使用最多的轻量化材料。
3铝合金车身板材在现代化汽车生产中的应用
3.1汽车用铝合金的现状
铝合金在车身上的应用是从发动机罩和行李箱盖开始，由于铝合金轻量化效果明显，并具有质量轻、抗腐蚀能力强、耐用性好及减少行人撞击伤害等显著优点，促使铝合金在车身上的应用逐步扩大。用于汽车车身板的铝合金主要有2000系、5000系、6000系、7000系合金。其中5000系、6000系最适合代替钢板；5000系（Al-Mg）是热处理不可强化合金，通过Mg元素产生固溶强化效应，使其成形性和抗腐蚀性能提高，但该系合金只能采用加工硬化方式来提高强度。使用状态多为退火态，常用于汽车内板等形状复杂的部位，如汽车发动机内盖板。该系合金能在淬火后较低屈服状态下供货，具有良好的冲压性能，并能在最终的烤漆处理中进一步实现强化，适用于外板等强度、刚度要求高的部位，主要用于汽车外覆盖件。目前使用较多的6000系合金主要有AA6111、AA6022（北美车企使用），AA6016（欧洲车企使用），AA6016、AA6022、AA6111（日本车企使用）。
3.2汽车用铝的分类及应用
3.2.1铸造铝合金及其应用
（1）发动机用铝合金。铝合金良好的导热性和抗腐蚀性能够很好地满足汽车发动机的气缸体和气缸盖对材料的严格要求，因此目前国外很多汽车公司都采用全铝型气缸体、气缸盖。例如，美国通用公司和法国汽车公司的气缸套都为全铝型；日本丰田公司的凌志IMZ－FEV6和日产公司的VQ的发动机油底壳都采用了铸造铝合金。我国生产的ZL119、YZ118、ZL120等合金均能够用于制造汽车的发动机部件。（2）轮毂用铝合金。因铝合金轮毂具有质量轻、高强度、良好的散热性、尺寸精度高、外表美观以及能够减少纵向和横向的振动等优点，其在发达汽车工业国家的使用率已达80%。目前主要的制造工艺方法有重力铸造和低压铸造等。随着汽车轻量化发展的更高要求，其制造工艺逐渐从重力铸造和低压铸造等向冲压和旋压加工方法转变。
3.2.2变形铝合金及其应用
（1）车身板件用铝合金。常用于车身上的变形铝合金主要有2XXX系、5XXX系和6XXX系。经热处理后的铝合金板材多用于制造汽车的外壳以及车身的框架材料。（2）其他铝合金构件。铝合金被广泛用于生产汽车的悬挂零件，因其能有效减轻相应零部件的重量和很大幅度地提升汽车行驶的平稳性。铝质热交换器的重量和铜质的相比下降了37%～45%，其中，美国和日本已经完全采用了铝质汽车空调器。对于散热器的铝化率，美国达到60%～70%，而欧洲已达到90%～100%。
3.2.3铝基复合材料及其应用
铝基复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，具有低密度、良好的尺寸稳定性、较高的强度、模量与塑性、良好耐磨性和抗疲劳、抗断裂韧性等一系列优点。20世纪80年代，日本丰田公司用铝基复合材料制备发动机活塞，和原来的铸铁活塞相比重量减轻了5%～10%，导热性提高了4倍。而美国的Duralcan公司用铝基复合材料来制造的汽车制动盘，与传统的用铸铁制造重量相比减轻了40%～60%，并且具有更好的散热性和耐磨性。铝基复合材料在汽车刹车系统元件和驱动轴、摇臂等零件上都有一定的应用。
结语
汽车减重显然能带来很多的好处，但从目前市场表现来看，我国的轻量化技术起步较晚，缺乏经验，仍未建立起完善的产业链。在汽车轻量化之路上，仍然面临着众多难题。当前，随着新能源汽车的发展，轻量化更是重中之重。铝合金材料以其自身优势必将在汽车轻量化发展中发挥重要作用。作为铝加工企业，应将汽车用铝合金板的生产成本作为关注焦点，重点从生产工艺、设备和管理等多角度制定降低成本措施，为铝板材的大批量生产与应用打下良好基础。
参考文献
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[3]王茵，张海文.金属基复合材料在汽车工业上的应用[J].贵阳金筑大学学报，2004，（2）：120-122.
论文作者:李凤升
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/4
标签：汽车论文; 铝合金论文; 轻量化论文; 车身论文; 合金论文; 材料论文; 新能源论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;