編者按

汽車行業(yè)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，正在經(jīng)歷新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)燃油車的替代中，2017年，傳統(tǒng)燃油車產(chǎn)銷約3900萬輛，其中新能源產(chǎn)銷約77萬輛。據(jù)計(jì)算，到2030年，汽車年產(chǎn)銷約達(dá)到3500萬輛，屆時(shí)新能源汽車將達(dá)到約1700萬輛。依上述數(shù)據(jù)計(jì)算，未來12年，新能源汽車產(chǎn)銷年均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為29%。

相關(guān)研究得出，重量的減輕直接意味著續(xù)航里程的增加。純電動(dòng)汽車整車重量若降低10kg，續(xù)駛里程則可增加2.5km。提升電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，除了加強(qiáng)電池和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外，與車身輕量化的程度也是密不可分的，而車身輕量化最明顯的特征就是材料的選擇。目前，應(yīng)用于新能源汽車的輕量化材料主要有高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維等幾種。

下面就對(duì)幾種輕量化材料的特性及應(yīng)用做出梳理，供大家參考。

1.輕量化材料——高強(qiáng)度鋼

應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域的高強(qiáng)度鋼根據(jù)強(qiáng)化機(jī)理的不同，可分為普通高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，先進(jìn)高強(qiáng)度鋼延塑性更好，在滿足工藝性能的同時(shí)也具有更高的輕量化潛力。

目前，國(guó)際主流車型的高強(qiáng)度鋼占車身的比例已達(dá)70%以上，其中自主品牌中高強(qiáng)鋼的應(yīng)用已達(dá)45%。據(jù)了解，中國(guó)是高強(qiáng)度鋼應(yīng)用最普遍的國(guó)家，車身使用比例接近50%，預(yù)計(jì)未來可高達(dá)60~65%。但超高強(qiáng)度和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼大幅落后，目前使用比例僅有5%，預(yù)計(jì)未來將有3倍提升空間。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，在抗碰撞性能、加工工藝和成本方面，高強(qiáng)度鋼相比鋁、鎂合金具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足減輕汽車質(zhì)量和提高碰撞安全性能的雙重需要。從成本與性能角度看，是目前滿足車身輕量化、提高碰撞安全性的最佳材料。

2.輕量化材料——鋁合金

鋁的密度僅有鋼鐵的1/3，導(dǎo)熱性卻比鐵高出3倍多。最值得一提的是，鋁代替鋼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)二次減重，減重效果為50%~100%。相關(guān)研究表明，汽車使用1kg鋁可替代自重2.25kg的鋼材，減重比例高達(dá)125%，整個(gè)使用壽命周期內(nèi)可減少廢氣排放20kg。由此可見，鋁合金憑借其高強(qiáng)度、可循環(huán)性、耐腐蝕、密度低等優(yōu)質(zhì)性能成為汽車減重首選材料。鋁材在汽車上的使用量將快速增長(zhǎng)，汽車用鋁進(jìn)入黃金期。

3.輕量化材料——鎂合金

鎂密度小，甚至比鋁輕1/3，其比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度與密度之比值)較鋁合金高，導(dǎo)熱性好。另外，鎂合金尺寸穩(wěn)定性好，易于回收，具有良好的切削加工性和減振性。

眾所周知，中國(guó)鎂的產(chǎn)量占全球大約75%以上，讓新能源車實(shí)現(xiàn)車身輕量化帶來了方便。中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)做了一個(gè)節(jié)能與輕量化路線圖，預(yù)計(jì)在未來10年左右，鎂應(yīng)用在高端車上能突破100公斤/每輛，在普通車上面能夠突破20公斤/每輛。

國(guó)內(nèi)目前已有多家公司試制鎂合金車身，更有專家認(rèn)為，鎂合金車身可能會(huì)成為汽車輕量化的主流車身材質(zhì)。

4.輕量化材料——碳纖維

碳纖維力學(xué)性能優(yōu)異，密度不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7~9倍，是唯一一種在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。

未來幾年我國(guó)碳纖維需求量將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，預(yù)計(jì)到2020年國(guó)內(nèi)碳纖維的需求將達(dá)25000噸，年均增長(zhǎng)速率約15.5%。而工業(yè)領(lǐng)域的需求上升將更為突出。

這場(chǎng)由新材料、新工藝和新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的汽車工業(yè)革命，也將會(huì)隨著新能源汽車的普及，進(jìn)而深層次的影響全球汽車產(chǎn)業(yè)的格局。隨著輕量化材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，它將為新能源汽車的發(fā)展帶來更多的可能性。

隨著家庭平均汽車保有量的迅速增長(zhǎng)，汽車給整個(gè)社會(huì)帶來的能源、環(huán)境、交通和安全方面的壓力日益增大。盡管汽車在輕量化、電動(dòng)化、排放控制技術(shù)和安全技術(shù)方面已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，尤其是近幾年互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)在汽車的獨(dú)立駕駛與智能化方面提供了極大的發(fā)展和創(chuàng)新的空間，但諸多的發(fā)展也給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了無限的挑戰(zhàn)。