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至一文看懂汽车材料趋势-钢材仍为主轻质材料难反转?

2021-09-15

一文看懂汽车材料趋势|钢材仍为主轻质材料难反转?

smm网讯:当汽车油耗压力步步紧逼,当续航里程短板亟待补齐,能够减缓这两大压力的轻量化已逐步成为新车的重要标签,而比起结构上的优化或是制造工艺提升,车企及零部件企业的侧重点仿佛更多地放在轻质材料的开发及利用方面,例如铝合金、镁合金、碳纤维等复合材料的采取。并且从目前来看,随着轻量化概念的延续升温,传统材料未来将面临大范围的更新及替换,而轻质材料之间也将掀起新1番的剧烈竞争。

2025年前后,汽车材料仍会以钢材为主

据相干统计,近几年生产的1辆普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为:钢铁65%⑺0%、有色金属10%⑴5%、非金属材料20%左右。而不可否认,在轻量化趋势的影响下,各种新型材料,如轻金属材料、复合材料等将愈来愈多的利用于现代汽车,并且难以免地将挤压1些传统汽对此车材料的占比。

在近日举行的第2届汽车新材料新工艺发展趋势论坛上,1汽高工田鸿福再次分享了《节能与新能源汽车技术线路图》有关轻量化材料的发展目标。其中提到,到2030年,高强钢利用比例大幅增加,单车用铝量超过350 kg,单车用镁合金到达45kg,碳纤维使用量占车重5%。另外,虽然其中并没有明确工程塑料及复合材料的用量,但在技术路径中则指出会大力推动其在汽车上的利用。

钢材1直是最主要的汽车材料,即便在轻量化要求加大的今天,这1格局也仍未产生变化。田鸿福更是明确指出,在2025年,钢材在汽车中的利用比例依然会到达在50%以上。固然,这里的钢材更多指的是高强度钢,它是在普通钢材的基础上进1步提升性能,能够到达减重和提高碰撞安全性的效果,在汽车底盘横梁加强板、悬架支架、发动机支架等等部件广泛利用。虽然其本钱相比普通钢材有所增加,但是相较于其它轻质材料而言仍较有优势,是行业未来5年乃至更长时间内的发展重点。

轻质材料增长加快,但仍有局限

铝合金的用量将仅次于钢材,这1材料除利用于1些结构件、冲压件因此炼油企业被国家取消,还可用于车箱、车身等。相干数据显示,2014年我国汽车单车平均用铝量大约为92kg,欧美单车用铝量到达150kg。而根据相干机构测算,铝合金在汽车中的使用空间最高可达540kg,可以使汽车减重40%。由此看来,铝合金在汽车中的利用还有很大空间,固然,这还仰赖于其本钱方面的突破。

镁合金是经常使用金属结构材料最轻的1种,其密度约为铝的2/3,钢的1/4,同时具有比强度高、比弹性模量大等优点,在汽车中的利用一样在上升,目前在汽车轮毂、进气歧管、离合器、传动外壳、齿轮箱等方面利用较多。不过,由于本钱及相干技术方面的缘由,目前汽车镁合金用量还不大。相干数据显示,我国汽车平均用镁量约为3kg,北美的汽车平均用镁量也不到10 kg,但是根据美国汽车配套检测:静液压强度实验、熔体活动速率材料协会预计,随着镁合金技术的成熟和轻量化需求增加,到2020年,北美生产的汽车镁合金用量将到达1601:液压实验机在实验进程中kg。

作为兼具轻量化、安全性、舒适度和可靠性等优良性能的轻量化材料,碳纤维材料前景极被看好,但是在当前阶段明显还面临诸多挑战,其中最关键在于本钱太高。据了解,一样是1千克材料,钢材需0.8⑴美金,铝材需2.4⑵.6美金,而碳纤维则高达20⑶0美金,几近是钢材的20倍。相干资料显示,目前业内采取了改性沥青、木质素制备、聚烯烃制备、高强pancf原丝、节能加工能源等方面技术来下降碳纤维生产本钱。但是从全部行业水平来看,要实现大范围的利用则还有很长的路要走。

讲本钱更要讲安全,汽车轻量化不宜操之过急

根据去年发布的《节能与新能源汽车技术线路图》所提出的轻量化技术的发展思路,主要分3个阶段实现汽车的逐年减重。第1阶段为2016年⑵020年,实现整车比2015年减重10%。第2阶段为2021年⑵025年,实现整车比2015年减重20%。第3阶段为2026年⑵030年,实现整车比2015年减重35%。

田鸿福表示,依照目前轻量化的发展情况及趋势,以上目标可以说是有根据的,是可以实现的。固然也正如北汽高工钟广亮在此次会议期间接受盖世汽车记者采访时所说,这些目标的实现也并不是没有压力。也就是说,这是需要车企下工夫去做的。

的确,业界1直期待汽车轻量化有突飞猛进的发展,但这仿佛其实不容易。首先是本钱问题,多数轻质材料都面临这1因素的制约。钟广亮也表示,相对技术方面的突破,轻量化所带来的本钱压力更大。而在本钱以外,还有1个问题一样不容忽视,那就是汽车安全,虽然经历很长的时间让业界明了汽车重量与汽车安全性其实不成正比,但是汽车轻量化新型材料的出现对测试等环节的确提出了新的要求。

清华大学苏州汽车研究院技术经理吴海龙表示,现在汽车材料比如高强钢、铝合金、镁合金、塑料复材等材料相比传统车身利用显著增多,这些不同的材料如何利用在车上面需要我们对材料有很好的理解,终究把恰当的材料利用在适合的位置。

他指出,这些新的材料出现不同的力学特性,比如在碰撞载荷作用下大变形,各向异性和断裂失效与传统材料不1样,还有材料的强度、失效特性等各个方面也需要去进行测试。并且也只有把他们的特性研究清楚,才能够对这个材料利用到甚么部位做1个参考和根据。

不过可喜的是,材料轻量化虽缺少大突破,但小进展不断,例如佛吉亚的座椅轻量化方案、泛亚的隔热隔音材料和索尔维的technyl高性能材料等等。而不可否认,这些小进展正是汽车轻量化目标实现的关键。