摘 要

本文主要是通过文献梳理法收集了国内外汽车上各种轻量化材料使用情况等相关资料，介绍了各种汽车轻量化材料的发展及应用情况，包括超高强度钢、铝镁合金、复合材料等。然后，从多个角度对比了各种轻量化材料的特点，包括屈服强度、塑性、成型性、成本、成形工艺等。最后，根据不同种类材料的轻量化程度，找出各种材料的使用情况与材料特性之间的关系。

根据各种轻量化材料的在车身上的应用数据统计，可以知道近些年来随着各类轻质合金和复合材料的兴起，钢材的份额变化表现为逐年减少。可以预见的是，轻金属合金、各类复合材料以及超高强度钢等轻量化材料的开发与应用将在未来汽车材料的组成中作为主要的角色。另外，轻量化材料的未来发展趋势是多材料组合，即针对具体的部件选择合适的材料，使用性能相似的材料取代贵金属，增大材料的利用率和经济效益。

关键字：轻量化材料; 超高强度钢; 铝镁合金; 复合材料

Abstract

This article according to the automobile's impact on the environment, has proved that the lightweight car body is the inevitable choice of the future vehicle. At present, there are mainly two ways to make the car weight loss: one is the optimization of body structure, the second is the use of lightweight materials. Because the body structure optimization has difficult in conducting, so choosing lightweight material instead of traditional material as body material is a trend. The Main content is to introduce the application of various materials on the lightweight car body, including super strength steel, aluminum and magnesium alloys, composite materials etc. And then record its applications.

According to the different degree of lightweight, we can find out all kinds of material usage and the relationship between the material properties and applications. Collect all kinds of lightweight materials application data at home and abroad, to know the situation of lightweight materials. Contrasting each material yield strength, plasticity, formability, cost, forming process, and according to a variety of lightweight materials for the application of statistics in the vehicle bodies, you can absolutely see the development of all kinds of light alloy and composite material in recent years, and steel share decreased year by year. Predictably, light metal alloy, all kinds of composite materials, as well as super strength steel and other lightweight materials will a main role of future. At last I will conclude the trend of lightweight material development ,which is material combination, namely for choosing the appropriate material for the specific parts, as well as using performance similar material instead of precious metals, increasing material utilization ratio and economic benefits.

Keywords: lightweight materials; Ultra-high-strength steel; aluminum-magnesium alloys; composites

目录

第1章 绪论 1

第2章 铝镁合金 3

2.1铝合金的使用背景和材料特性 3

2.2铝合金的成形、连接 5

2.3镁合金的材料特性、加工和处理 6

2.4镁合金的腐蚀和腐蚀防护 6

小结 7

第3章 超高强度钢 8

3.1高强度钢和超高强度钢的发展 8

3.1.1烘烤硬化钢 8

3.1.2双相钢（DP钢） 9

3.1.3相变诱发塑性钢（TRIP钢） 9

3.1.4复相钢（CP钢） 10

3.1.5马氏体时效钢（PM钢） 11

3.2超高强度钢的成形技术 11

小结 12

第4章 复合材料及其他材料 13

4.1纤维增强型塑料 13

4.1.1玻璃纤维 13

4.1.2芳纶纤维增强复合材料 14

4.1.3碳纤维复合材料 14

4.2其他材料 15

4.2.1金属基复合材料 15

4.2.2陶瓷基复合材料（CMC） 16

小结 17

第5章 各种轻量化材料的使用情况及发展趋势 18

5.1铝镁合金的应用情况 19

5.2超高强度钢的应用情况 20

5.3复合材料及其他材料的应用情况 21

小结 22

总结 24

参考文献 25

致谢 27

第1章 绪论

随着环境问题的日益凸显，人们开始选择更加绿色环保的生活方式，因此不论是工业体系还是社会经济手段都发生了巨大变化。汽车行业作为影响人们交通方式的重要制造行业，在汽车保有量不断攀升而造成的环境拥堵和持续性空气污染的情况下，开始着手于制造更加环保和低能耗的汽车。相关研究表明：汽车每减小10%的自重就可以提升6%到8%的燃油经济性^[1]。每减小100kg质量能减少12.5g/km的二氧化碳排放，因此汽车的轻量化可以同时显著提高燃油经济性和减少尾气的排放。

与此同时，各国政府也陆续出台了一系列强制性排放标准和燃油经济性标准，以达到减轻城市空气污染的目的。部分国家则制定了一些鼓励轻量化汽车产业化的政策，把实现汽车轻量化作为节能减排的一种方式。美国总统奥巴马2012年八月宣布了美国汽车平均燃油经济性的新法规：美国各车企在未来八年内新款车型平均燃油经济性应达到54.5英里每加仑，折合约为每一百公里4.5L的耗油量，相较于当前的汽车燃油消耗水平提高了一个等级。国内也将于2018年全面执行国家机动车排放标准五（欧五），相比较国四标准，新标准规定轻型车的氮氧化物排放必须降低25%以上，重型车的氮氧化物排放降低43%以上。国内目前也出台了鼓励轻量化汽车研发的政策性文件，并在行业内部建立了不少轻量化研究项目。日本汽车企业一向把轻量化列为汽车整体设计中一项非常重要的指导纲领，在汽车轻量化研发投入上不断努力，终于在车身减重方面取得显著成果。按照法律规定，日本的车主购车之后，需要按期缴纳汽车重量税、汽车税等，这些税费与车体重量和排气量的大小呈正比关系，有效的督促了日本汽车朝着轻量化的方向发展。在排放新规的实施和进行轻量化汽车研发投入的双重政策支持及引导下，发展轻量化汽车已成为国内外汽车工业稳步转型一个重要的策略。