我国汽车轻量化技术发展路线

轻量化技术是汽车轻量化产业发展的基石，要放在我国汽车轻量化发展战略的重要位置。汽车轻量化技术主要包括轻量化优化设计技术、高强度钢和轻质材料的开发应用技术、轻量化制造工艺等几方面的内容。在控制整车成本的基础上，只有综合运用高强度钢、轻质合金、工程塑料和纤维增强复合材料，进行结构、材料和性能一体化轻量化优化设计，采用先进的制造技术和连接技术，才能使合适的材料用在合适的位置，使每部分材料都能发挥出其最大的承载、抗撞、吸能和减振吸声作用。如何推动轻量化技术的发展？需要寻求一条科学的发展路线迎接严峻的市场竞争和挑战。

中国汽车工程学会面向国内主要的整车企业、零部件企业和材料企业调研了2020年前我国汽车企业轻量化技术发展需求情况，根据我国目前的轻量化技术水平和自主品牌汽车应用轻量化技术的现状，分两个阶段来发展轻量化技术，并提出每个阶段要重点发展的技术。图4-7为2014—2020年我国汽车轻量化产业技术发展路线图。

图4-7 2014—2020年我国轻量化产业技术发展路线图

1.第一阶段重点发展的轻量化技术（2014—2017年）

高强度钢在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面较铝、镁合金具有明显的优势，能够满足降低汽车质量和提高碰撞安全性能的双重需要。从成本与性能角度来看，在未来相当长的一段时期内，高强度钢仍然是满足车身轻量化、提高汽车安全性的最佳材料。高强度钢技术将是本阶段重点发展的轻量化技术，包括钢制车身的应用推广，高强度钢的性能开发、成形技术和焊接工艺等技术。

乘用车方面，近几年随着对汽车安全性要求不断提高，高强度钢在车身上的应用有了明显的增加。特别是2007年后，欧美国家主要汽车企业都把新开发轿车安全性目标设定到NCAP5星级，屈服强度180 MPa以上的高强度钢在白车身的用量达60%以上。其中，屈服强度350 MPa以上的先进高强度钢的用量达20%左右，屈服强度800 MPa以上的超高强度钢和或屈服强度1 000 MPa以上的压淬钢的用量达10%左右。欧洲车身会议在2007—2014年间展览交流的78款车型中，80%以上的白车身采用全钢或以钢为主进行制造，其中本田、福特等汽车公司先后5年均展出全钢白车身，奥迪、沃尔沃、欧宝、奔驰等汽车多采用钢为主的白车身结构。

目前，国内新生产的轿车C-NCAP评价80%以上已达到4星级或5星级，较2007年0的状况有了很大的进步。屈服强度180 MPa以上的高强度钢在自主品牌汽车白车身的用量达45%以上。其中，屈服强度350 MPa以上的先进高强度钢的用量达10%左右，屈服强度800 MPa以上的超高强度钢和或屈服强度1 000 MPa以上的压淬钢的用量达4%左右。我国的高强度钢应用水平与国际先进水平相比，仍有较大的提升空间。

车身的减重潜力一般占整车减重潜力的50%左右，白车身的减重潜力一般占车身减重潜力的60%左右。全钢制白车身或以钢为主的白车身适合我国汽车工业的技术水平和条件，而且通过对标分析可以得出，用目前世界已有同样用材的先进轻量化汽车技术改进我国汽车即可以收到减重15%左右的效果，如果采用更先进的技术，则可以收到更好的轻量化效果。

目前，在国外汽车产品上，铝合金材料已被广泛应用在发动机、车门、发动机舱内外罩板、挡泥板、车轮、仪表板装饰及其他零部件上，但在国内汽车产品上尚不多见，主要是受到加工技术和成本的约束。如何从根本上解决铝合金板材成形性能差的问题，从而获得稳定可靠的成形工艺，也是国内汽车产业在第一阶段要发展的重点技术。

此外，“以塑代钢”也是第一阶段要重点发展的一类技术。“以塑代钢”的零部件多应用于汽车内外饰零部件。例如，保险杠的前端模块近几年开始使用PP长玻璃纤维增强材料；保险杠防撞梁则由PC/PBT材料替代过去的钢铁材料；一些SUV车型上的行李支架也由工程塑料制成；可以和白车身一起进行电泳涂装的PA/PPE材料目前也已经开始应用在翼子板上，如东风标致雪铁龙的多款车型都采用了这种塑料翼子板。值得注意的是，二厢车使用塑料尾门的趋势在汽车行业已越来越明显。在汽车发动机周边零件中，“以塑代钢”的趋势则更为显著，包括进气歧管、汽车发动机盖及油箱等诸多零件，这些零件通常采用的材料以尼龙玻纤填充材料为主。

在商用车方面，现阶段载货车重点发展以高强度钢应用技术为主的轻量化技术，且先以中型车的轻量化入手；客车和改装车重点发展以铝合金应用为主的轻量化技术。

综上所述，第一阶段我国应当重点发展的轻量化技术见表4-7。图4-8为我国轻量化汽车用材及轻量化技术发展趋势。

表4-7 第一阶段我国应重点发展的轻量化技术

图4-8 我国轻量化汽车用材及轻量化技术发展趋势

2.第二阶段重点发展的轻量化技术（2018—2020年）

轻量化技术的发展是循序渐进的，是在一定技术积累的基础上进行突破和创新的，因此在坚持发展和应用第一阶段重点技术和研究成果的基础上，第二阶段以发展超高强度钢和铝合金应用技术为主线，实现钢铝混合车身的大范围应用，实现铝合金覆盖件和铝合金零部件的批量生产和产业化应用，同时加大对镁合金和碳纤维增强复合材料的研究开发，增加镁合金和碳纤维增强复合材料零部件的应用比例。表4-8为第二阶段重点发展的轻量化技术。

表4-8 第二阶段重点发展的轻量化技术

续表