【正文】 這說(shuō)明輕量化設(shè)計(jì)具有極大的潛力。如某車(chē)型的零件數(shù)已由400個(gè)減少到75個(gè)，質(zhì)量減輕30％。由于大量采用新型材料，傳統(tǒng)的車(chē)身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學(xué)增長(zhǎng)規(guī)律的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)法，這種設(shè)計(jì)方法即能減少零件質(zhì)量，又延長(zhǎng)了零件的使用壽命。法國(guó)雷諾公司采用新的A級(jí)表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車(chē)殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。例如：適用于輕量化設(shè)計(jì)的連接工藝今年來(lái)有所發(fā)展，如德國(guó)某汽車(chē)公司在大批生產(chǎn)的轎車(chē)上采用CO2激光束焊接，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強(qiáng)度鋼板車(chē)身的強(qiáng)度提高了50％。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車(chē)工業(yè)上很難有所作為。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材料進(jìn)入批量生產(chǎn)。降低成本制約汽車(chē)車(chē)身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。目前汽車(chē)使用的塑料由幾十種高分子材料組成，當(dāng)前世界各大汽車(chē)公司致力于減少車(chē)用塑料的種類(lèi)，并盡量使其通用化。計(jì)劃到2010年在全國(guó)建立150個(gè)廢塑料發(fā)電設(shè)備。為此，日本對(duì)廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。通過(guò)十年的努力，現(xiàn)在的回收率已高達(dá)87％。德國(guó)在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確，即首先是避免產(chǎn)生，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。鑒于這種情況，世界各國(guó)都花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行材料的回收再生問(wèn)題的研究。新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)新材料回收再用性的研究研究汽車(chē)新材料的最終處置問(wèn)題至關(guān)重要，從某種程度上講，關(guān)系到它的生存與發(fā)展。由于汽車(chē)自重大幅度減輕，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車(chē)的一半。路波TDI的自重為830kg，包括417kg（％）的鋼、136kg輕質(zhì)金屬（％，）、116kg塑料（％）。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。汽車(chē)的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤(pán)的內(nèi)骨架是鎂制成。德國(guó)大眾九十年代末開(kāi)發(fā)的路波TDI車(chē)型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。車(chē)身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)身輕量化的研究方向是開(kāi)發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。圖2為法國(guó)SORA公司為雷諾汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的全復(fù)合材料轎車(chē)車(chē)身和重型卡車(chē)駕駛室。二十世紀(jì)八十年代后期，復(fù)合材料車(chē)身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車(chē)門(mén)、車(chē)頂板、導(dǎo)流罩、車(chē)廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車(chē)駕駛室和轎車(chē)車(chē)身。高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車(chē)用輕量化材料。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國(guó)內(nèi)最大的汽車(chē)用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)八十年代的水平。福特公司開(kāi)發(fā)的LTD試驗(yàn)車(chē)，塑料化后的車(chē)身取得了輕量化方面的明顯成果（見(jiàn)表2）。工程塑料與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型時(shí)能耗少。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車(chē)車(chē)身上獲得較多應(yīng)用，如車(chē)身外板、車(chē)門(mén)、車(chē)架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。蜂窩夾芯復(fù)合板蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車(chē)制造商的青睞。泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，～／cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。另一種鎂合金制成的車(chē)門(mén)，它由內(nèi)外車(chē)門(mén)板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門(mén)的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車(chē)門(mén)輕10kg，且剛度極高。近年來(lái)鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率高達(dá)20％。鎂的儲(chǔ)藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％。根據(jù)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性。這種結(jié)構(gòu)不僅使車(chē)身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類(lèi)車(chē)型的鋼制車(chē)身車(chē)重減少50%。德國(guó)大眾公司的新型奧迪A2型轎車(chē)，由于采用了全鋁車(chē)身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車(chē)身減輕了43％，使平均油耗降至每百公里3升的水平。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車(chē)身底板等部件。輕量化迭層鋼板迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，～，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。 超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤％）中加入適量的鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。適用于形狀復(fù)雜且要求強(qiáng)度高的車(chē)身零件。這種簡(jiǎn)稱(chēng)為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車(chē)身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一；主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高15％～25％；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長(zhǎng)率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20％；具有良好的點(diǎn)焊性能；低合金高強(qiáng)度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼板等，車(chē)身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來(lái)選擇鋼板品種。到2000年，其用量已上升到50%左右。車(chē)身新材料的種類(lèi)高強(qiáng)度鋼板從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50％，故只適用于形狀簡(jiǎn)單、延伸深度不大的零件。自1978年世界爆發(fā)石油危機(jī)以來(lái)，作為輕量化材料的高強(qiáng)度鋼板、表面處理鋼板逐年上升，有色金屬材料總體有所增加，其中，鋁的增加明顯；非金屬材料也逐步增長(zhǎng)，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的高性能工程塑料、復(fù)合材料，不僅替代了普通塑料，而且品種繁多，在汽車(chē)上的應(yīng)用范圍廣泛。 現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身除滿(mǎn)足強(qiáng)度和使用壽命的要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足性能、外觀、安全、價(jià)格、環(huán)保、節(jié)能等方面的需要。因此多用改性POM、PBT等材料制成。目前由于價(jià)格和加工工藝問(wèn)題，PVB片材作為汽車(chē)窗玻璃尚未普及。車(chē)窗玻璃 若用PC做擋風(fēng)琉璃，則在發(fā)生車(chē)禍時(shí)，能減少碎片對(duì)司機(jī)和乘客的傷害。罐體材料要求耐熱、耐油、且易焊接，一般采用PA制成。 發(fā)動(dòng)機(jī)和汽缸罩 材料可選用玻纖改性的PA66和玻纖改性的PET、SMC等。玻璃鋼塑料踏腳板為整體結(jié)構(gòu)，因而運(yùn)動(dòng)間隙小，靈敏度高。要求材料能耐熱水和長(zhǎng)效防凍液以及有較高的抗蠕變、耐疲勞、抗振動(dòng)等性能，尤其不能有變形翹曲等現(xiàn)象。進(jìn)氣歧管塑料化除減輕質(zhì)量（減重40%~60%）外，還由于塑料進(jìn)氣歧管內(nèi)外表面光滑，空氣流動(dòng)阻力小，從而提高燃油效率，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。對(duì)于塑料燃油箱的防滲漏問(wèn)題，歐洲一般是在燃油箱制作中對(duì)其內(nèi)壁作氟化處理，或制成后作磺化處理，目前國(guó)外汽車(chē)公司以采用多層共擠吹塑為主，這是轎車(chē)燃油箱的發(fā)展趨勢(shì)。一般用改性ABS制作。硬質(zhì)采用模壓成型，成本低、質(zhì)感差，多用于載貨車(chē)及低檔轎車(chē)，半硬質(zhì)的是低壓發(fā)泡自結(jié)皮結(jié)構(gòu)，手感好