铝合金在汽车轻量化设计中的现状

轻量化设计实现的路径与发展现状

关于目前实现汽车轻量化设计的路径，主要有两种形式：一种是通过结构的合理、精准化设计，对车体的主要承力部件进行加强、非主要承力部件进行合理的弱化，在性能满足的前提下尽量减小传力通道截面大小，合理、精细化的选用材料板厚等来实现结构轻量化设计。另一种是使用新材料替代普通钢材来实现轻量化设计，比如用铝合金、GFRP（玻璃纤维增强塑料）和CFRP(碳纤维)等密度更小的新材料来代替钢材来实现轻量化设计，比如用强度更高、板厚更薄的热成型材料（热成型材料本质上还是钢材）代替普通高强度钢来减少加强结构零件的数量实现轻量化设计。

在实际的汽车设计中，这两种轻量化途径很多时候都是相互结合使用来较大限度的实现车体的轻量化设计，同时还促进了彼此的发展。比如在车身A柱上边梁、B柱等结构的设计中，目前主流设计都是采用热成型材料来替代普通高强度钢材的设计，热成型材料的使用本身是一种材料轻量化的设计，但是热成型材料的使用又可以让这些车身区域减少加强件结构的设计，不等厚热成型板的使用甚至可以让B柱取消原有的铰链加强板、限位器加强板等结构。而精细化的结构设计又促进了不等厚板材、激光拼焊板材、铝合金等的发展。

主流轻量化材料

既能保证车体结构的性能，又能大幅度降低车体重量的材料，目前行业内普遍使用的是碳纤维、铝合金、镁合金、工程塑料等密度较小的材料。这些材料在车体结构中的使用，轻量化优势明显。

目前车用轻量化新材料的成本普遍都偏高，目前国内每吨车用冷轧汽车板材的成本在5000——9000之间，而每吨铝合金的材料成本高达4.5万左右，碳纤维的材料成本则更高，每吨约在80万左右，又因为其较高的成型废品率问题，让很多中低端车型在碳纤维的使用上更是望而却步。所以目前采用铝合金、碳纤维等新材料作为车身主结构的车型售价基本都在40万以上，铸铝件则较早就在发动机壳体、悬架摆臂、副车架等底盘和动力系统部件上使用，因所占车型开发成本比例较小，搭载车型级别不一。

从以上的分析来看，轻量化材料的使用占比可以从侧面说明该地区汽车企业在汽车材料轻量化方面所处的行业水平，也能反映出该地区新能源汽车发展的水平。而且从目前的趋势来看，随着材料成本的进一步降低，铝合金车体的开发在未来数年内或许会迎来一个爆发期，到2025年，铝合金的生产规模可能会达到目前的四倍以上。