2021年10月，我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總體穩(wěn)定，但國(guó)內(nèi)外環(huán)境依然復(fù)雜嚴(yán)峻。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)分析，汽車(chē)行業(yè)努力克服電力供應(yīng)緊張、原材料價(jià)格高位運(yùn)行等諸多不利因素影響，以及車(chē)規(guī)級(jí)芯片供應(yīng)形勢(shì)稍好于三季度，汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)繼續(xù)呈現(xiàn)恢復(fù)態(tài)勢(shì)，總體形勢(shì)有好轉(zhuǎn)跡象。
國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)
中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，10月份，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別達(dá)到39.7萬(wàn)輛和38.3萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.3倍。1-10月，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別達(dá)到256.6萬(wàn)輛和254.2萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.8倍。同時(shí)，汽車(chē)零部件市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)提升，細(xì)分領(lǐng)域眾多。我國(guó)汽車(chē)零部件市場(chǎng)規(guī)模從2016年3.46萬(wàn)億元增長(zhǎng)至2020年的4.57萬(wàn)億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)7.2%；預(yù)計(jì)2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4.9萬(wàn)億元。
新能源汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)——輕量化
新能源汽車(chē)采用了不同于傳統(tǒng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，包括電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)、電力控制系統(tǒng)等，其動(dòng)力系統(tǒng)通常占整車(chē)總質(zhì)量的30%～40%，顯著高于傳統(tǒng)燃油車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量和空間占比，因此其對(duì)輕量化技術(shù)的應(yīng)用更為迫切。
目前汽車(chē)輕量化主要可通過(guò)采用形狀輕量化(如采用發(fā)泡材料型芯的三明治結(jié)構(gòu))、材料輕量化(如纖維復(fù)合材料和鋁、鎂合金材料)、制造輕量化(如內(nèi)高壓成形和整體構(gòu)造成形)、設(shè)計(jì)輕量化（如結(jié)構(gòu)虛擬仿真模擬分析）、功能輕量化（如功能集成和優(yōu)化）綜合運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。
汽車(chē)輕量化的意義
新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)不同，是采用新能源作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行，其受動(dòng)力電池重量、動(dòng)力電池續(xù)航里程的制約以及汽車(chē)節(jié)能減排政策的限制，在車(chē)輛設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用上，其車(chē)體輕量化成為車(chē)企首先要考慮的問(wèn)題，在一些部件采用鋁材成為新能源汽車(chē)制造企業(yè)的首要選擇。
研究表明，約75%的油耗與整車(chē)重量有關(guān)，降低汽車(chē)重量就可有效降低油耗及排放。下表列出了汽車(chē)輕量化后對(duì)降低燃油及排放的作用。從下表可以看出，汽車(chē)重量每下降10%，油耗下降8%，排放降低4%。
汽車(chē)輕量化對(duì)降低燃油及排放的作用
輕量化材料對(duì)汽車(chē)的發(fā)展起著重要的作用，同時(shí)也使新能源汽車(chē)朝更高性能的方向發(fā)展。
新能源汽車(chē)輕量化材料的發(fā)展現(xiàn)狀
在未來(lái)汽車(chē)輕量化材料的解決方案中，更傾向于多種材料的組合，以充分利用各種材料的優(yōu)勢(shì)?；诓牧匣咎匦浴⒅圃旃に囈蠛托履茉雌?chē)整體性能要求，將合適的材料用于車(chē)身上合適的部位，是新能源汽車(chē)選材的首要目標(biāo)。
目前，新能源汽車(chē)輕量化材料主要包括超高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金、纖維和塑料等，使用最廣泛的是鋼材和鋁材。世界汽車(chē)鋼聯(lián)盟總結(jié)了汽車(chē)輕量化用材的4種策略：以鋼為主；鋼鋁混合；以鋁為主；以碳纖維為主。
（1）高強(qiáng)/超高強(qiáng)汽車(chē)用鋼
相對(duì)于鋁、鎂和碳纖維等材料而言，鋼材在原材料、生產(chǎn)、回收與循環(huán)再利用等階段都比較環(huán)保，并且隨著氫能冶煉、電爐生產(chǎn)、余熱回收等綠色技術(shù)的推廣和應(yīng)用，鋼鐵材料全生命周期碳排放會(huì)繼續(xù)降低。另外，材料成本也是選材的重要考慮因素之一，相對(duì)于鋁、鎂以及碳纖維來(lái)說(shuō)，目前鋼的成本仍然具備很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。
針對(duì)汽車(chē)輕量化用材，鋼鐵行業(yè)實(shí)施了高強(qiáng)、高韌性的發(fā)展策略，經(jīng)過(guò)二十余年的發(fā)展，成功開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)/超高強(qiáng)汽車(chē)用鋼，滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對(duì)輕量化、安全性和低成本的設(shè)計(jì)要求。
新能源汽車(chē)對(duì)未來(lái)輕量化鋼鐵材料的需求仍會(huì)驅(qū)動(dòng)超高強(qiáng)汽車(chē)用鋼的品種進(jìn)一步完善和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。未來(lái)需要進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用比例的超高強(qiáng)鋼品種主要包括:1180MPa雙相鋼、馬氏體鋼、2000MPa熱成形鋼、Q＆P鋼等。需要從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)的超高強(qiáng)鋼汽車(chē)板品種主要包括:高鋁高彈性模量低密度鋼、納米高強(qiáng)度鋼等。限制超高強(qiáng)鋼應(yīng)用的技術(shù)主要包括:氫致開(kāi)裂、失效模型、回彈控制技術(shù)等。
（2）鋁合金
鋁合金密度小、耐蝕性好、塑性?xún)?yōu)良，從生產(chǎn)成本、零件質(zhì)量、材料利用、制造技術(shù)、機(jī)械性能、可持續(xù)發(fā)展等方面具有其他輕量化材料無(wú)可比擬的優(yōu)越性，因此鋁合金將成為汽車(chē)工業(yè)中的首選輕量化材料。
汽車(chē)用鋁合金主要包括軋制材、擠壓材、鍛造材、鑄造鋁合金。新能源汽車(chē)用鋁合金的部件主要有車(chē)身、車(chē)輪、底盤(pán)、防撞梁、地板、動(dòng)力電池和座椅。
新能源汽車(chē)結(jié)構(gòu)件可用鋁合金的部位（圖片來(lái)源：輕合金加工技術(shù)）
（3）鎂合金
鎂合金是當(dāng)前新能源汽車(chē)應(yīng)用中密度最低的金屬材料，比強(qiáng)度高、比剛度高、抗沖擊性和阻尼減震性好，是輕量化效果最好的金屬材料。然而，鎂合金易燃燒、高溫蠕變性能和抗腐蝕性能差，同時(shí)鎂合金在應(yīng)用時(shí)需要解決與鋁合金、鋼等異種材料的連接問(wèn)題，且采用機(jī)械連接常出現(xiàn)疲勞失效、高溫失效和電偶失效。鎂合金強(qiáng)度和韌性均比鋼材差(強(qiáng)度206～248MPa，伸長(zhǎng)率不足16%)，成形性能低于鋁合金。此外，原材料和加工制造成本高也是限制鎂合金應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
鎂合金主要有鑄造與變形兩種類(lèi)型。汽車(chē)上應(yīng)用的鎂合金主要是壓鑄件，應(yīng)用于車(chē)身和底盤(pán)零件，如儀表盤(pán)骨架與橫梁、座椅骨架、轉(zhuǎn)向盤(pán)、進(jìn)氣歧管以及各種支架、罩蓋等。
（4）碳纖維
碳纖維復(fù)合材料兼具碳材料和纖維的雙重優(yōu)良特性?，F(xiàn)階段限制碳纖維在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用的主要問(wèn)題是生產(chǎn)成本高、低斷裂伸長(zhǎng)率(低于4%)，以及與高性能鋼和鋁鎂合金等異種材料的連接技術(shù)，此外碳纖維材料報(bào)廢后產(chǎn)生的復(fù)合材料垃圾也是面臨的重要問(wèn)題。
碳纖維在汽車(chē)上的應(yīng)用部件主要包括汽車(chē)車(chē)身、制動(dòng)器襯片、座椅加熱墊、燃料貯罐、傳動(dòng)軸、輪轂等部件。另外還包括汽車(chē)底盤(pán)、儀表盤(pán)、引擎蓋、座椅及座椅套墊、導(dǎo)流罩和A柱等部位。
結(jié)語(yǔ)
未來(lái)新能源汽車(chē)將在用戶(hù)和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下走技術(shù)發(fā)展路線，多材料應(yīng)用的車(chē)身輕量化是最核心的技術(shù)問(wèn)題。面向未來(lái)，研發(fā)汽車(chē)各部位材料，將合適的材料用于車(chē)身上合適的部位，是使新能源汽車(chē)輕量化發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題。
參考來(lái)源：每日經(jīng)濟(jì)新聞、發(fā)布易、新浪科技等。
【1】熊自柳，等.新能源汽車(chē)及其輕量化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì).河北冶金.2020.
【2】李龍，等.鋁合金在新能源汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望.輕合金加工技術(shù).2017.
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）