基于铝基复合材料的汽车轻量化研究

基于铝基复合材料的汽车轻量化研究

全球的汽车制造业都在开发和利用先进的轻量化材料和尖端技术来生产制造效率更高、更可靠、更安全、更少污染的新车型，而且不损坏车辆的其它属性，如尺寸、有效载荷、额定功率和最大加速度。为满足车辆燃料经济性和减排的要求，各大汽车企业都在致力于研究减轻车辆质量、提高车辆效率。其中，汽车轻量化材料的使用必须满足法规和立法对环境的要求。轻质高强度汽车材料有先进高强度钢（AHSS）、铝（铝基复合材料）、镁及其复合材料。研究了铝基复合材料作为汽车零部件制造中钢和铝合金替代材料的潜力，以及其未来在汽车轻量化中的应用趋势。

铝基复合材料在汽车中普遍应用归因于铝金属的基本属性，如密度、比强度、冲击负荷下高弹性、低温下高韧性、可成形性和高导电性。通过合金化与不同材料的复合可提高铝的这些性能，且改善了铝金属强度不足的缺点。与同等钢结构相比，铝基复合材料能够减轻车身质量50%，且其车身结构刚度和耐冲击性更好。

由于铝基复合材料的一次加工和二次加工成本高，而且铝的成本是钢成本的4～5倍，因此铝基复合材料的成本高是限制其广泛应用的主要原因。需要开发铝基复合材料的一次、二次加工技术。新技术（如碳纳米管和纳米技术）、一体化结构和多材料复合制造的理念将促进铝基复合材料代替镁、先进高强度钢和聚合物复合材料生产汽车。其它技术，如功能分级材料（FGM）能够降低铝基复合材料二次加工的成本。开发新的铝合金用于诸如碰撞管理等领域，为铝基复合材料提供新的发展机会，挖掘其在汽车中的应用潜力。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2015年第128期

作者：Nturanabo Francis et al

编译：赵唤