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當汽車(chē)油耗壓力步步緊逼，當續航里程短板亟待補齊，能夠緩解這兩大壓力的輕量化已逐漸成為新車(chē)的重要標簽，而比起結構上的優(yōu)化或是制造工藝提升，車(chē)企及零部件企業(yè)的側重點(diǎn)似乎更多地放在輕質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)及應用方面，例如鋁合金、鎂合金、碳纖維等復合材料的采用。并且從目前來(lái)看，隨著(zhù)輕量化概念的持續升溫，傳統材料未來(lái)將面臨大范圍的更新及替換，而輕質(zhì)材料之間也將掀起新一番的激烈競爭。

2025年前后，汽車(chē)材料仍會(huì )以鋼材為主

據相關(guān)統計，近幾年生產(chǎn)的一輛普通轎車(chē)，其主要材料的重量構成比大致為：鋼鐵65%-70%、有色金屬10%-15%、非金屬材料20%左右。而不可否認，在輕量化趨勢的影響下，各種新型材料，如輕金屬材料、復合材料等將越來(lái)越多的應用于現代汽車(chē)，并且難以避免地將擠壓一些傳統汽車(chē)材料的占比。

在近日舉辦的第二屆汽車(chē)新材料新工藝發(fā)展趨勢論壇上，一汽高工田洪福再次分享了《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》有關(guān)輕量化材料的發(fā)展目標。其中提到，到2030年，高強鋼應用比例大幅增加，單車(chē)用鋁量超過(guò)350 kg，單車(chē)用鎂合金達到45kg，碳纖維使用量占車(chē)重5%。另外，盡管其中并沒(méi)有明確工程塑料及復合材料的用量，但在技術(shù)路徑中則指出會(huì )大力推進(jìn)其在汽車(chē)上的應用。 

鋼材一直是主要的汽車(chē)材料，即使在輕量化要求加大的今天，這一格局也仍未發(fā)生變化。田洪福更是明確指出，在2025年，鋼材在汽車(chē)中的應用比例仍然會(huì )達到在50%以上。當然，這里的鋼材更多指的是高強度鋼，它是在普通鋼材的基礎上進(jìn)一步提升性能，能夠達到減重以及提高碰撞安全性的效果，在汽車(chē)底盤(pán)橫梁加強板、懸架支架、發(fā)動(dòng)機支架等等部件廣泛應用。盡管其成本相比普通鋼材有所增加，但是相較于其它輕質(zhì)材料而言仍較有優(yōu)勢，是行業(yè)未來(lái)五年甚至更長(cháng)時(shí)間內的發(fā)展重點(diǎn)。 

輕質(zhì)材料增長(cháng)加快，但仍有局限

鋁合金的用量將僅次于鋼材，這一材料除了應用于一些結構件、沖壓件，還可用于車(chē)廂、車(chē)身等。相關(guān)數據顯示，2014年我國汽車(chē)單車(chē)平均用鋁量大約為92kg，歐美單車(chē)用鋁量達到150kg。而根據相關(guān)機構測算，鋁合金在汽車(chē)中的使用空間高可達540kg，可使汽車(chē)減重40%。由此看來(lái)，鋁合金在汽車(chē)中的應用還有很大空間，當然，這還仰賴(lài)于其成本方面的突破。

鎂合金是常用金屬結構材料Z輕的一種，其密度約為鋁的2/3，鋼的1/4，同時(shí)具備比強度高、比彈性模量大等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)中的應用同樣在上升，目前在汽車(chē)輪轂、進(jìn)氣歧管、離合器、傳動(dòng)外殼、齒輪箱等方面應用較多。不過(guò)，由于成本及相關(guān)技術(shù)方面的原因，目前汽車(chē)鎂合金用量還不大。相關(guān)數據顯示，我國汽車(chē)平均用鎂量約為3kg，北美的汽車(chē)平均用鎂量也不到10 kg，但是根據美國汽車(chē)材料協(xié)會(huì )預計，隨著(zhù)鎂合金技術(shù)的成熟和輕量化需求增加，到2020年，北美生產(chǎn)的汽車(chē)鎂合金用量將達到160kg。

作為兼具輕量化、安全性、舒適度和可靠性等優(yōu)異性能的輕量化材料，碳纖維材料前景極被看好，但是在當前階段顯然還面臨諸多挑戰，其中Z關(guān)鍵在于成本太高。據了解，同樣是1公斤材料，鋼材需0.8-1美金，鋁材需2.4-2.6美金，而碳纖維則高達20-30美金，幾乎是鋼材的20倍。相關(guān)資料顯示，目前業(yè)內采用了改性瀝青、木質(zhì)素制備、聚烯烴制備、高強PANCF原絲、節能加工能源等方面技術(shù)來(lái)降低碳纖維生產(chǎn)成本。但是從整個(gè)行業(yè)水平來(lái)看，要實(shí)現大規模的應用則還有很長(cháng)的路要走。

講成本更要講安全，汽車(chē)輕量化不宜操之過(guò)急 

根據去年發(fā)布的《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》所提出的輕量化技術(shù)的發(fā)展思路，主要分三個(gè)階段實(shí)現汽車(chē)的逐年減重。一階段為2016年-2020年，實(shí)現整車(chē)比2015年減重10%。二階段為2021年-2025年，實(shí)現整車(chē)比2015年減重20%。三階段為2026年-2030年，實(shí)現整車(chē)比2015年減重35%。

田洪福表示，按照目前輕量化的發(fā)展情況及趨勢，以上目標可以說(shuō)是有依據的，是可以實(shí)現的。當然也正如北汽高工鐘廣亮在此次會(huì )議期間接受蓋世汽車(chē)記者采訪(fǎng)時(shí)所說(shuō)，這些目標的實(shí)現也并非沒(méi)有壓力。也就是說(shuō)，這是需要車(chē)企下功夫去做的。

的確，業(yè)界一直期待汽車(chē)輕量化有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但這似乎并不容易。首先是成本問(wèn)題，多數輕質(zhì)材料都面臨這一因素的制約。鐘廣亮也表示，相對于技術(shù)方面的突破，輕量化所帶來(lái)的成本壓力更大。而在成本之外，還有一個(gè)問(wèn)題同樣不容忽視，那就是汽車(chē)安全，盡管經(jīng)歷很長(cháng)的時(shí)間讓業(yè)界明了汽車(chē)重量與汽車(chē)安全性并不成正比，但是汽車(chē)輕量化新型材料的出現對于測試等環(huán)節的確提出了新的要求。清華大學(xué)蘇州汽車(chē)研究院技術(shù)經(jīng)理吳海龍表示，現在汽車(chē)材料比如高強鋼、鋁合金、鎂合金、塑料復材等材料相比傳統車(chē)身應用顯著(zhù)增多，這些不同的材料如何應用在車(chē)上面需要我們對材料有很好的理解，Z終把恰當的材料應用在合適的位置。

指出，這些新的材料出現不同的力學(xué)特性，比如在碰撞載荷作用下大變形，各向異性和斷裂失效與傳統材料不一樣，還有材料的強度、失效特性等各個(gè)方面也需要去進(jìn)行測試。并且也只有把他們的特性研究清楚，才能夠對這個(gè)材料應用到什么部位做一個(gè)參考和依據。

不過(guò)可喜的是，材料輕量化雖缺乏“大”突破，但“小”進(jìn)展不斷，例如佛吉亞的座椅輕量化方案、泛亞的隔熱隔音材料以及索爾維的Technyl高性能材料等等。而不可否認，這些小進(jìn)展正是汽車(chē)輕量化目標實(shí)現的關(guān)鍵。