汽車技術(shù)的發(fā)展與用戶需求的提升，有效地促進了汽車行業(yè)的整體發(fā)展，促使當(dāng)今汽車行業(yè)不僅需要向著更豪華和舒適方向努力，并且汽車行業(yè)向著更加輕量化的方向發(fā)展已成為大勢所趨，這一發(fā)展趨勢最大的助力便來自于新材料在汽車行業(yè)中的應(yīng)用。從近幾年新材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用研究可以看出，國內(nèi)外主要汽車廠商在材料的使用上主要分為三個方面，分別是：使用輕質(zhì)合金作為汽車零部件材料；在汽車車身中使用高強度鋼；使用碳纖維以及熱塑性材料等新材料。科技的發(fā)展帶來了質(zhì)量更輕、更堅固的新型材料，這些材料被廣泛的應(yīng)用于汽車當(dāng)中，既保障了汽車的安全性，也降低了車身的質(zhì)量，而且節(jié)約成本。

    1輕質(zhì)合金在汽車行業(yè)的應(yīng)用進展

    1.1鎂合金材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用進展

    目前各大汽車廠商所使用的鎂合金可分為AZ系列、AM系列、AS系統(tǒng)以及AE系列。現(xiàn)如今的鎂合金在汽車中的應(yīng)用主要是針對零部件的殼體，使鎂合金所構(gòu)成的零部件能夠耐溫達(dá)到200℃左右，不過目前所生產(chǎn)的鎂合金還遠(yuǎn)未達(dá)到這一高度，而能夠達(dá)到這一要求的稀土合金往往價格較高，很難應(yīng)用到汽車中，因此，由鎂-稀土所構(gòu)成的合金成為當(dāng)今應(yīng)用的主流產(chǎn)品。

    現(xiàn)如今國內(nèi)外對鎂合金的研究成果十分豐富。早在2006年時，德國戴姆勒-克萊斯勒公司就推出了一輛由鎂合金構(gòu)成車頂?shù)母拍钴嚕谶@輛車中大量的使用鎂合金從而使其質(zhì)量比同級別車降低20%,這一概念車的推出有效的證明了汽車的減重與安全性保障是可以同時保證的。

    在最近這十年時間內(nèi)，汽車行業(yè)對鎂合金的使用情況飛速提升，每年的增速都是10%左右，這些鎂材料主要應(yīng)用在汽車中的零部件與內(nèi)飾部分，在今后的十年內(nèi)，鎂材料在汽車行業(yè)中的應(yīng)用會繼續(xù)保持10%左右的增長速度。在今后的發(fā)展應(yīng)用中，鎂合金應(yīng)當(dāng)向合金的優(yōu)化、減輕腐蝕、創(chuàng)新生產(chǎn)工藝等方向發(fā)展，以達(dá)到汽車中更多零部件都能夠使用的目的。

    1.2鋁合金材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用進展

    鋁合金材料在汽車行業(yè)中的應(yīng)用，其主要的優(yōu)勢有5點：其一，使用鋁合金材料的新型車整車比使用傳統(tǒng)材料的整車質(zhì)量能降低三到四成；其二，整車安全性更高，具有較高的安全系數(shù)；其三，和同級別采用傳統(tǒng)材料的汽車相比，能耗減少一半左右；其四，鋁合金材料能夠被重新利用，有效的節(jié)約了資源浪費；其五，使用鋁合金新材料的汽車在污染物的排放上明顯降低。因此，加快對鋁合金材料的研究，促進汽車行業(yè)更多的使用鋁合金材料是十分必要的。

    鋁合金自身具有很多的優(yōu)點，比如密度小、比強度和比剛度高、彈性好、抗沖擊性能良好、耐腐蝕、耐磨、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、易表面著色、良好的加工成型性以及高的回收再生性等[2]。這些優(yōu)點使得鋁合金材料被業(yè)內(nèi)一致認(rèn)為是“希望金屬”。

    隨著鋁合金材料在汽車車身的應(yīng)用越來越廣泛，在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)當(dāng)努力提高創(chuàng)新能力，在降低鋁成本的同時提高生產(chǎn)效率。比如在汽車車身方面，由于車身線形較多，十分復(fù)雜，再加上車身所需要承受的阻力較大，所以在應(yīng)用鋁合金材料時，對鋁合金材料的要求較高，這也是今后鋁合金材料發(fā)展的重要方向之一。主要體現(xiàn)在：其一，由鋁合金材料所構(gòu)成的車身應(yīng)當(dāng)具有較高的強度與剛度；其二，鋁合金材料應(yīng)當(dāng)具有更好的可塑性；其三，鋁合金材料應(yīng)當(dāng)具有更好的可焊接性；其四，鋁合金材料應(yīng)當(dāng)具有較高的耐蝕性與耐磨性；這些特點是今后鋁合金材料的發(fā)展方向，也是汽車行業(yè)向著節(jié)能、減排、環(huán)保方向前進的必經(jīng)之路。

    2高強度鋼在汽車行業(yè)的應(yīng)用進展

    鎂、鋁合金在汽車行業(yè)中的應(yīng)用主要集中在汽車的零部件上，不過這兩種材料在成本與工藝方面的使用有一定的劣勢，不利于在汽車上的大范圍使用。而隨著高強度鋼的面世，其所具有的高抗碰撞能力與質(zhì)量輕于鋁、鎂合金等特性使其在汽車行業(yè)得到了快速的應(yīng)用。這種新型材料一方面能夠顯著降低汽車車身的整體質(zhì)量；另一方面又可以提升整體車身的安全性。因此，現(xiàn)階段高強度鋼也是汽車行業(yè)輕量化發(fā)展中的一種重要材料。

    目前，主要的輕質(zhì)高強度的鋼鐵材料主要有：高強度鋼（屈服強度大于2MPa）、超高強度鋼（屈服強度大于550MPa）和先進的高強度鋼（以下統(tǒng)稱為高強度鋼）。高強度鋼取代普通鋼材用于車身零件和其他結(jié)構(gòu)件取得了良好的減重效果，大多數(shù)轎車的保險杠、骨架、前門、后門橫梁等都采用高強度鋼作為材料。而且，高強度鋼在車輛零部件方面的使用比例在逐漸增加，應(yīng)用比例已由1997年的7%上升到現(xiàn)在的50%,預(yù)計今后幾年還會有提升。

    但是高強度鋼應(yīng)用的技術(shù)難點在于成形技術(shù)。目前高強度鋼成型的主要問題是與彈性應(yīng)力及應(yīng)力釋放相關(guān)的零件尺寸精度和回彈問題。具體來講高強度鋼在成形過程中的主要問題是：（1）變形過程中出現(xiàn)加工硬化，屈服強度提高，流變應(yīng)力較高；（2）由于零件厚度減小，因而不易保持原狀等問題。因此，今后高強度鋼需要在加工工藝方面努力提升。

    汽車用高強度鋼的另一種發(fā)展思路是保留鋼材本身的優(yōu)點，即強度、韌性、可加工性、壽命等前提下降低鋼質(zhì)量密度。其中一種方法是向鋼中添加諸如Al、Si等輕金屬合金元素。這些鋼已在早期開發(fā)出來，具有較高的強度、較低的密度以及經(jīng)過改善的耐蝕性，從目前來看其發(fā)展?jié)摿艽蟆Ｗ罱摶鶑?fù)合材料也被提出同時用于提高楊氏模量（E）和降低產(chǎn)品密度（ρ）。由于增強顆粒的參數(shù)（性質(zhì)、體積分?jǐn)?shù)、尺寸等）的選擇余地增加，所以E/ρ比率能夠得到顯著提高，而且材料的延伸性和耐破損、耐疲勞性也與常規(guī)的超高強度鋼處于同一水平。因而，汽車用高強度鋼發(fā)展前景廣闊，同時對汽車新材料發(fā)展具有強大的推動力。

    3碳纖維材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用進展

    碳纖維主要是含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維，具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特點。這種新型材料具有較小的比重，外柔內(nèi)剛，與鋁材料相比在質(zhì)量上有明顯的優(yōu)勢，同時碳纖維在抗拉彈性、抗腐蝕性等方面也十分優(yōu)秀，可以被看作是新一代的加強版纖維材料。

    就目前學(xué)者對碳纖維的研究來看，碳纖維的制作僅能夠從碳或者是石墨中提取，而其本質(zhì)特性還沒有被完全研究出來。現(xiàn)階段汽車中使用的碳纖維主要存在于傳動軸、剎車片等部件。當(dāng)今汽車整體車身基本上都是由鋼鐵所構(gòu)成，如果汽車中的鋼鐵材料都能夠換成碳纖維，那么汽車的車身質(zhì)量能夠減輕300kg左右，能耗降低、整體汽車效率提升，CO2排放量也能夠得到明顯的控制。因此，碳纖維在汽車行業(yè)中的應(yīng)用是汽車行業(yè)今后發(fā)展的一個重要方向。

    碳纖維復(fù)合材料制成的傳動軸質(zhì)量輕、具有很好的耐疲勞性、耐腐蝕性，而且震動衰退性好、安全性強。金屬傳動軸質(zhì)量重而且易磨損，磨損后又會引起傳動噪音和能量損失，縮短了傳動軸的使用壽命。碳纖維復(fù)合材料滿足結(jié)構(gòu)件性能要求時可比鋼材傳動軸減重70%~80%,而且強度和使用壽命增加許多。因此，選用碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)傳動軸具有重要意義。碳纖維復(fù)合材料傳動軸根據(jù)形式可分為整體型和裝配型兩類。

    在石油危機暴發(fā)后，國際上對于節(jié)能減排問題的研究已經(jīng)越來越重視，也成為全球汽車廠商所共同追求的方向。要想解決這一問題，最重要的一個努力方向便是對新材料進行研究，并將這一新材料應(yīng)用在汽車中。作為現(xiàn)今最前沿的材料之一，碳纖維由于自身所具有的多種優(yōu)點被越來越多的汽車廠商所認(rèn)可，已經(jīng)成為最有希望解決目前汽車行業(yè)所面臨的問題的途徑。現(xiàn)如今，碳纖維在大型的商用飛機、F1賽車等方面已經(jīng)得到了應(yīng)用與認(rèn)可，已經(jīng)被充分證明了，該材料能夠完美的替代鋼鐵等傳統(tǒng)材料，只是該新型材料性質(zhì)屬于復(fù)合型材料，在應(yīng)用時需要經(jīng)過大量的計算與數(shù)據(jù)的積累，而且目前該材料的生產(chǎn)工藝還需要進一步的規(guī)范。不過隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將來碳纖維在汽車行業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊。

    4熱塑性材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用進展

    隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)所使用的材料也向著更加輕量化、更加安全的方面不斷發(fā)展。熱塑性材料便是二十一世紀(jì)汽車行業(yè)發(fā)展的重要材料之一。就目前汽車行業(yè)的發(fā)展情況來看，熱塑性材料主要應(yīng)用集中在汽車的內(nèi)飾與密封系統(tǒng)，在汽車車身內(nèi)使用熱塑性材料能夠顯著減輕各個零部件的加工時間，在加工時所使用的設(shè)備也更加簡單。同時，與傳統(tǒng)的橡膠制品相比，熱塑性材料能夠顯著的降低質(zhì)量。由此可以看出，在汽車車身中大量使用熱塑性材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠制品不僅能夠顯著降低車身質(zhì)量，而且能夠提高汽車的制作效率，更重要的是，熱塑性材料屬于聚烯烴類材料，所以能夠被回收再利用，有效降低環(huán)境污染。

    熱塑性材料在汽車內(nèi)飾的應(yīng)用進展。傳統(tǒng)汽車內(nèi)飾所使用的材料多為注塑成型、表層熱成型等類型，這些材料無論是在觸感、質(zhì)量與環(huán)保方面都存在一定的問題。而熱塑性材料在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用能夠顯著降低成本，提高效率，促進汽車整體生態(tài)圈的運轉(zhuǎn)速度，為企業(yè)創(chuàng)造更大的價值。

    熱塑性材料廣泛應(yīng)用于汽車密封條方面。市場對于汽車密封條，尤其是轎車密封條的性能要求愈來愈高，不僅需要具有優(yōu)良的密封性，而且要美觀環(huán)保。在這些需求的推動下，汽車密封條技術(shù)不斷推陳出新，熱塑性材料中的熱塑性硫化橡膠（TPV）得到了廣泛的應(yīng)用。該材料得到廣泛應(yīng)用的首要原因是環(huán)保的要求，傳統(tǒng)的材料在使用中產(chǎn)生致癌亞硝酸的促進劑（BZ、TT等），而TPV不存在上述環(huán)保問題。其次國家發(fā)展改革委員會、科學(xué)技術(shù)部、國家環(huán)保總局聯(lián)合頒布《汽車產(chǎn)品回收利用政策》提出三個階段的回收利用率目標(biāo)，最終目標(biāo)是2017年起所有的國產(chǎn)及進口汽車可回收利用率要達(dá)到95%,在材料回收利用方面TPV具有很大優(yōu)勢。此外，TPV無需混煉和硫化，可以與硬質(zhì)塑料（PE、PP）共混擠出生產(chǎn)彩色封條，耐UV性能強，而且接角可以熱熔煉。

    熱塑性材料能夠顯著的提升其加工性能并且能夠保障玻璃密封具有持久性與抗老化性，提升了玻璃的使用年限。

    5總結(jié)

    汽車行業(yè)的快速發(fā)展不僅給我國社會生產(chǎn)等方面帶來便捷，而且也帶來了諸多問題，面對這些問題，應(yīng)當(dāng)以科學(xué)的方式對待，最好的解決辦法便是研制出質(zhì)量更輕、強度更強、更加環(huán)保的材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料，這樣就能夠有效的減輕車身質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的效果。