如今汽車輕量化材料誰是香餑餑？熱門之選是鋁材

　　據外媒報道，對全球車企而言，實現車輛減重（輕量化）依然是頭等大事，因為美國從2025年將開始執(zhí)行更為嚴苛的聯(lián)邦燃油經濟性新規(guī)及其他污染控制法規(guī)。于是，車企紛紛將目光轉向鋁材制造商及擠壓合金制造商，進而推進車企的汽車輕量化進程。

　　據沃德汽車（WardsAuto）的調研結果表明，鋁金屬質地較輕，可靠性強，有助于車企滿足于美國2025年執(zhí)行的燃油經濟性新規(guī)。各大車企不得不滿足新規(guī)的嚴苛要求，但又不想犧牲車輛的性能或美觀度為代價。為此，鋁材在汽車外飾及結構件上的應用呈現快速增長趨勢，車企紛紛用鋁材取代分量較重的鋼材，并積極致力于在其他車身部件上的應用，如：車身鈑金件及車身覆蓋件（closures）等。

　　如今，有不少車型采用了鋁材并均獲得了用戶的好評，如：最暢銷車型福特F-150及捷豹路虎旗下的多款車型。由于許多轎車與卡車在采用鋁材后，其在美國的碰撞測試中表現優(yōu)異，并獲得了5星級安全評分。與此同時，消費者也希望其購買的車輛能夠實現省油、耐用、安全及性能的提升。

　　輕量化鋁材的研發(fā)創(chuàng)新

　　車企紛紛加大研發(fā)力度，致力于研發(fā)新款輕量化鋁合金、擠壓合金。與此同時，車企還研發(fā)全新的裝配工藝，或在現有裝配工藝上加以改進。車企還對鋁廠及擠壓合金廠進行投資，這也是眾多車企的一項重要策略。車企正在不斷加深與汽車設計師及工程師的協(xié)作，旨在研發(fā)具有創(chuàng)造性的解決方案，進一步降低轎車與卡車的重量。

　　舉個例子，薩帕北美擠壓公司（SapaExtrusionNorthAmerica）于2016年4月在底特律郊區(qū)啟用了一家研發(fā)中心，專注于汽車領域。該研發(fā)中心與公司的業(yè)務團隊緊密合作，為OEM制造商提供服務。該研發(fā)中心擁有強大的研發(fā)團隊，其中有一位專家精通攪拌摩擦焊（frictionstirwelding）技術，另有8名冶金學家（metallurgists）致力于新合金研發(fā)、產品研發(fā)及應用。另有一位取得博士學位的機械工程師，他專門負責計算機建模（computationalmodeling），優(yōu)化擠壓合金設計，完成車輛的輕量化優(yōu)化工作。

　　鑒于新規(guī)標準越發(fā)嚴苛，新輕量化材料的研發(fā)成本也隨之上升，這一點不足為奇。據沃德汽車的調研結果顯示，受訪者對現有材料的信心不是太足，車企不得不研發(fā)新材料以應對美國2025年的新規(guī)要求。

　　根據美國2025燃油經濟性標準及溫室氣體排放總統(tǒng)令的要求，2017-2025款輕型車的平均油耗必須達到54.5mpg（約合23kmpl）。據估計，到2023年，75%的汽車減重將通過外飾件及結構件來實現，其中車身及車架的占比近一半。欲實現該目標，則需要研發(fā)輕量化材料。

　　車企面臨多方面挑戰(zhàn)致力于產品技術研發(fā)

　　如今，車企持續(xù)為旗下車型增添新功能，進而導致車輛的重量不斷上升，為此，車企不得不致力于輕量化研究，研發(fā)新的電動系統(tǒng)及其他燃料動力系統(tǒng)。由于上述系統(tǒng)采用了更為輕質的材料，在提升設備能效的同時應對全球法規(guī)帶來的壓力。車企積極研發(fā)輕質鋁合金及擠壓鋁合金，旨在研發(fā)并獲得更具成本效益的輕量化方案。

　　消費需求的變化也為車企帶來了新的挑戰(zhàn)，用戶要求車企為車輛提供更多的新功能，而這類功能通常依賴于分量較重的鋼材或相近的材料。為滿足安全性、車輛性能并搭配車載信息娛樂系統(tǒng)，這類需求迫使車企面臨車身增重的難題。為此，鋁材制造商持續(xù)創(chuàng)新及設計，力圖用擠壓鋁合金及其他先進的鋁合金材料取代鐵與鋼材，最終實現汽車的輕量化。

　　據達克全球（DuckerWorldwide）預計，2015年美國新車所產的鋁材重量約為400磅（約合180公斤），該機構是汽車行業(yè)趨勢類數據供應商。據該機構預計，截止至2025年，鋁材在皮卡車身件中的占比將超過75%，在大型轎車中的占比為24%，在SUV中的占比為22%，在微型車車身及覆蓋件的占比為18%。

　　汽車中最常用到鋁材為鋁合金及擠壓鋁合金5000-及6000系列，目前薩帕北美擠壓公司等公司將重心放在提升6000系列合金，該鋁合金最具成本效益。為緊抓輕量化這一市場機遇，薩帕等公司還在研發(fā)其他合金系統(tǒng)。

　　研究人員在俄亥俄州立大學的精密成形中心（CenterforPrecisionForming）進行了碰撞性能測試，其采用了兩根截然不同的B柱。前者采用熱沖壓技術，由硼鋼（boronsteel）制成，后者則采用了7000系鋁合金。兩者的測試結果相近，但鋁合金件的成本降低了近四成。

　　研發(fā)或提升鋁材制造工藝

　　通用等車企一邊引入新裝配材料，一邊要求旗下工程師研發(fā)新的制造工藝。為此，通用旗下車輛的鋁合金及擠壓鋁合金用量正在不斷上升。通用的工程師們發(fā)現，相較于低碳鋼，上述材質彈性好、易于加工、耐腐蝕性較強。通用采用擠壓鋁合金制造車架橫梁，用鋁板制造車身鈑金件，用復雜的一體式部件逐漸替代由多個部件組成的裝配件，省去了各部件的整合裝配流程。

　　據《福布斯》記者透露，新款全尺寸豪車凱迪拉克CT6的寶馬5系車型的重量輕，因為前者采用了多種材料，車輛的關鍵結構件均采用鋁材，將其鋁的性能發(fā)揮至極致，提升了輕量化的應用效果。此外，通用工程師們還研發(fā)了一款焊嘴（weldingtip），可用于鋼、鋁材料的焊接操作。這是一項重大的技術突破，因為焊接鋼、鋁兩種材質難度大，主要是因為兩種的熔點溫度差別較大。

　　鋁材的其他優(yōu)點

　　除分量較輕以外，眾多車企之所以青睞擠壓鋁合金，原因有以下幾點：該材料可提升車輛的安全性，目前已投產的各類車型充分證明了這一點，由于該合金件設計精準，能量吸收表現好。另一項優(yōu)點在于鋁材易于回收，其材料的增值空間大。鋁密集型車輛（aluminum-intensive）可媲美傳統(tǒng)的鋼制車輛。當車輛報廢時，由于鋁材的可回收和再利用性，還能增加了不少經濟價值。在實現輕量化的進程中，車企也注意到了鎂材，其關注度持續(xù)上升。

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