一文看懂汽车材料趋势｜钢材仍为主轻质材料难反转？

当汽车油耗压力越来越紧，以及续航里程短板急需填补时，能够缓解这两大压力的轻量化逐渐成为新车的重要标签。 相比结构优化或制造工艺改进，车企和零部件企业似乎更注重轻量化材料的开发和应用，比如铝合金、镁合金、碳纤维等复合材料的使用。 而且从目前来看，随着轻量化概念的不断升温，未来传统材料将面临大范围的更新和替代，轻量化材料也将掀起新的激烈竞争。

2025年左右，汽车材料仍将以钢材为主。

据有关统计，近年来生产的普通汽车主要材料的重量成分比例大致为：钢材65%-70%，有色金属10%-15%，非金属20%左右。金属材料。 不可否认，在轻量化趋势的影响下，各种新材料，如轻金属材料、复合材料等将越来越多地应用于现代汽车中，势必挤压一些传统汽车材料的比重。

在近日举行的第二届汽车新材料新技术发展趋势论坛上，一汽高级工程师田洪福再次分享了《节能与新能源汽车技术路线图》中轻量化材料的发展目标。 提到到2030年，高强钢应用比例将大幅提升，自行车用铝量将超过350公斤，自行车用镁合金将达到45公斤，碳纤维使用量将占车重的5%。 此外，虽然没有明确工程塑料和复合材料的用量，但技术路径表明其在汽车上的应用将得到大力推广。

钢材一直是最重要的汽车材料，即使在轻量化要求日益提高的今天，这种格局也没有改变。 田鸿福甚至明确指出，2025年，汽车用钢比例仍将达到50%以上。 当然，这里的钢更多的是指高强度钢，它在普通钢的基础上进一步提高了性能，可以减轻重量，提高碰撞安全性。 用于汽车底盘梁加强板、悬挂支架、发动机等。 支架等部件应用广泛。 虽然其成本较普通钢材有所增加，但与其他轻质材料相比仍具有优势，将是未来五年甚至更长时间行业发展的重点。

轻质材料增长加速，但局限性依然存在

铝合金的消费量将仅次于钢材。 这种材料除了用于一些结构件和冲压件外，还可以用于车厢、车身等。相关数据显示，2014年我国汽车、自行车平均用铝量约为92kg，欧美自行车用铝量达到150kg。 据有关机构测算，铝合金在汽车上的使用空间可达540kg，可减轻汽车重量40%。 由此看来，铝合金在汽车上的应用还有很大的空间。 当然，这也取决于它的成本突破。

镁合金是最轻的常用金属结构材料。 其密度约为铝的2/3，钢的1/4。 它还具有比强度高、比弹性模量大的优点。 它也用于汽车。 不断上升，目前广泛应用于汽车轮毂、进气歧管、离合器、变速器壳体、齿轮箱等。但由于成本及相关技术原因，目前汽车镁合金的用量并不大。 相关数据显示，我国汽车平均用镁量约为3kg，北美汽车平均用镁量不足10kg。 不过，据美国汽车材料协会预测，随着镁合金技术的成熟和轻量化需求的增加，到2020年2019年，北美汽车镁合金产量将达到160kg。

碳纤维材料作为一种具有轻质、安全、舒适、可靠等优异性能的轻质材料，前景极为广阔。 但现阶段，他们显然仍面临诸多挑战，其中最关键的就是高昂的成本。 据了解，同样1公斤材料，钢成本0.8-1美元，铝成本2.4-2.6美元，碳纤维成本高达20-30美元，几乎是钢的20倍。 相关数据显示，行业目前采用改性沥青、木质素制备、聚烯烃制备、高强PANCF原丝、节能加工能源等技术来降低碳纤维生产成本。 但从整个行业来看，距离实现规模化应用还有很长的路要走。

当谈到成本时，安全性更为重要。 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路线图》提出的轻量化技术发展思路，车辆年度减重主要分三个阶段实现。 第一阶段为2016年至2020年，目标是车辆重量较2015年减轻10%。第二阶段为2021年至2025年，车辆重量较2015年减轻20%。第三阶段为2026年至2030年，车辆重量较2015年减轻35%。

田宏福表示，根据目前轻量化的发展形势和趋势，上述目标可以说是有根据的，也是可以实现的。 当然，正如北汽高级工程师钟光亮在本次会议期间接受盖世汽车记者采访时所言，这些目标的实现并非没有压力。 也就是说，这需要车企努力去做。

确实，业界一直期待汽车轻量化能够快速发展，但这似乎并不容易。 首先是成本问题。 大多数轻质材料都面临着这个因素的限制。 钟光良还表示，相比技术突破，轻量化带来的成本压力更大。 除了成本之外，还有一个不容忽视的问题，那就是汽车安全。 尽管业界花了很长时间才认识到汽车重量与汽车安全性并不成正比，但汽车新型轻量化材料的出现，使测试等方面有了很大的改善。 确实，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，现在汽车材料如高强钢、铝合金、镁合金、塑料复合材料等材料的应用量较传统汽车车身明显增加。 如何将这些不同的材料应用到汽车上，需要我们对材料有很好的了解，并最终将正确的材料应用在正确的地方。

他指出，这些新材料具有不同于传统材料的不同力学性能，如大变形、各向异性以及碰撞载荷下的断裂破坏等。 还需要测试材料的强度和失效特性。 。 只有清楚地研究它们的特点，才能为该材料的应用提供参考和依据。

不过，好消息是，材料轻量化虽然没有“大”突破，但“小”进步仍在继续，比如佛吉亚的座椅轻量化解决方案、泛亚的隔热隔音材料、索尔维的Technyl高性能材料等。 等待。 不可否认，这些小小的进步是实现汽车轻量化目标的关键。