浅析新材料在汽车轻量化中的应用

陈桂海

摘要：在汽车轻量化处理工作开展时，应当合理应用新材料，以达到汽车轻量化处理目标，如铝合金材料、高强度钢、钛合金材料、镁合金材料等。通过多种新型材料的合理应用，可有效提升汽车的整体运行性能与燃油经济效益。本文就新材料在汽车轻量化中的合理应用进行分析探讨。

关键词：汽车轻量化;新材料;实际应用

一、汽车轻量化概述

汽车轻量化处理，主要是汽车安全、强度、质量、性能得到保障的前提下，合理降低汽车的总质量，进而有效提高汽车的燃油经济性，对汽车排放的尾气进行合理控制。汽车轻量化工作开展时，应当各个部位进行轻量化设计优化，并采用更多高新技术与材料，有效提升汽车的整体性能，对汽车的制造加工成本进行合理控制。

通过汽车轻量化设计制造，可推动汽车产业的整体升级。为实现汽车轻量化，可采取多种工作方法，如汽车车身结构优化、引进新材料、完善制造工艺等，如现代汽车设计中铝合金材料的应用，有效保障了汽车的安全与性能，并实现了汽车轻量化发展目标。

二、新材料在汽车轻量化中的应用

现阶段汽车轻量化工作开展过程中，主要通过内部设计优化、工艺水平提升、材料使用等领域进行实现。其中材料使用的更为频繁，可更加高效地实现汽车轻量化。通过汽车加工生产的材料进行分类可知，主要包含低密度材料与高密度材料。高密度材料主要为钢材料，而低密度材料主要包含镁合金、钛合金、铝合金等。在使用相关材料时，应当进行合理分析选择最佳的加工材料。目前，铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢的应用非常广泛，通过相关材料的合理应用，不仅满足了汽车轻量化的工作要求，且汽车的主动安全性与被动安全性都得到有效提升[1]。

（一）铝和铝合金

通过对金属铝材料进行分析可知，该类材料的自身密度较低，仅有铁材料密度的三分之一，且金属铝的导热性能非常强，同时该类材料仅有很强的可塑性，可根据实际工作需求，对材料进行合理加工处理，以保证材料加工应用的可行性与安全性。鉴于该类材料的整体结构强度有限，无法满足部分高强度结构件的制作要求。在对该类材料的整体性能进行开发时，可将其制作为不同形式的合金，即铝合金材料，有效提高材料的整体结构强度，且该类材料的密度较低，自身重量非常小。

在铝合金材料进行制备时，需要多种金属元素的添加，才可保证材料制备的安全性与可靠性。鉴于铝合金材料的超强可塑性，可进行一些复杂构件的制作，如壳体零件、箱型零件的制作，可充分发挥出该材料的应用优势。在对该类材料进行特殊的变形处理后，可制作铝合金汽车轮毂，在汽车传动部件、车身、发动机等设计时，可合理应用该材料，实现汽车轻量化工作要求。

目前，很多汽车的发动机内部零配件，都采取铝合金材料进行制作，如机体、活塞、油底壳等，有效发挥出铝合金材料的应用优势与价值。其中，机体中铝合金材料的应用效率较高，可保证机体的整体安全性。在汽车散热器部件设计时，可应用铝合金材料，使得整体尺寸得到有效控制，避免占用更多空间，达到汽车轻量化设计目标。

在汽车底盘设计工作开展时，铝合金材料的应用效率非常高，如汽车变速器壳体、转向器壳体、转向节、制动钳、轮毂等，在汽车其他部分设计时，合理应用该材料，可使得汽车总重量得到有效降低。在铝合金材料的应用下，可有效发挥出该材料的快速散热优势，有效规避爆胎问题的出现，保证汽车整体运行的安全性与可靠性[2]。

（二）高强度钢

在汽车轻量化工作开展时，可合理应用高强度钢，也就是钢材料的屈服强度超过1380兆帕，且该类钢材料的拉伸强度超过1630兆帕。鉴于该类钢材料，具有非常好的屈服强度与抗拉强度，在汽车设计工作开展时，将得到广泛应用，进而有效提高整体的安全性，并對车身的质量进行有效控制。

由于多数汽车的车身都为钢材料，如汽车的钢材料由高强度钢材料对其进行很好的替换，可有效控制车身钢材的厚度，进而实现对车身质量的合理控制。通过对普通钢材料的车身与高强度钢材料车身进行比较分析可知，车身的钢材厚度，可以减少1毫米到2毫米之间，进而使得汽车的总质量降低15%到22%之间。由此可见，在汽车轻量化工作开展过程中，为实现预期工作效果，应当合理应用高强度钢材料，使得汽车的总质量得到有效控制，并降低汽车的运行油耗，进而实现预期汽车轻量化工作处理目标[3]。

（三）钛和钛合金

钛合金材料的应用成本较高，主要在一些高端汽车生产中进行应用。通过钛合金材料的合理应用，可有效提高汽车的环保性能，且实际的应用效果非常好。由于该类材料的特殊性，应当选择合适的材料应用技术方案，才可充分发挥出该技术的应用优势。

鉴于钛合金材料的自身密度较小，而钛合金的韧性非常强。在实际汽车生产加工过程中，应当合理应用钛合金材料，进而充分发挥出该材料的应用优势与价值。通过对钛合金材料的弹性模量进行分析可知，该类数据值偏低，使得该类材料在弹性元件制作中可发挥出一定价值。通过钛合金材料的合理应用，可有效控制汽车的总质量，保证汽车运行的安全性与可靠性。

（四）镁和镁合金

通过汽车应用的材料进行比较分析可知，其中镁材料的金属密度最小。鉴于镁合金材料的应用特殊性，在实际应用过程中，主要在交通工具中得到大量应用。通过对其材料的合理应用，可制作很多复杂的精密设备零件，进而充分发挥出该技术的应用优势与价值[4]。

在现代汽车生产加工过程中，应当合理应用镁合金材料，并在压铸件、壳体类、支架类等构件中得到灵活应用，如汽车的刹车架、方向盘、转向支架等，都可合理应用相关材料，以保证镁合金材料应用的可行性与合理性。在该类材料实际应用过程中，应当对其应用不足进行明确，即镁合金材料在实际应用过程中，由于镁合金材料的外部抗性比较差，无法有效提高汽车运行的安全与稳定。为此，在实际应用过程中，应当对相关材料进行合理优化处理，进而实现汽车轻量化处理目的。

（五）CFRP复合材料

CFRP复合材料，即碳纤维增强聚合物基复合材料的简称。为有效推动汽车轻量化设计应用，在应用新型材料时，可尝试应用碳纤维增强聚合物基复合材料。在该种材料的合理应用下，可推动汽车结构的模块化与整体化发展，使得汽车加工的效率与质量得到有效提升。如部分汽车部件进行加工时，采取整体化加工技术方案，可有效减少加工配制安装工作程序，有效提高了汽车生产的效率，对汽车生产的成本进行有效控制。鉴于该种材料应用的特殊性，在汽车轻量化工作开展时，可发挥出该材料的应用价值。

三、结束语

综上，文中对新材料，在汽车轻量化中的实际应用进行分析探讨，旨在说明汽车轻量化工作开展过程中，新材料应用的必要性与重要性。今后，汽车轻量化工作开展阶段，应当基于轻量化的工作要求，选择合适的新材料，推动我国汽车产业的升级换代。

参考文献

[1]丁伟，张艳.汽车轻量化中的化工材料的运用分析[J].化工管理，2021（09）：68-69.