“低碳”經(jīng)濟(jì)如今成為全球最熱話題薇搁，隨著上海世博會出行普遍采用純電動措暗、混合動力触法、燃料電池等新能源汽車以及新能源汽車補(bǔ)貼政策的實(shí)施漂烂，汽車行業(yè)也燃起了一股“低碳”經(jīng)濟(jì)熱潮。不過大家關(guān)注汽車行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)的時候展稼，往往首先想到的就是新能源汽車束多，事實(shí)上，只要有利于減少排放和污染的技術(shù)都可以稱之為低碳技術(shù)俩堡。今天我們就請來南京先進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)協(xié)會副理事長拳股、美國福特汽車公司特聘教授辣棉、南京航空航天大學(xué)先進(jìn)材料與成型技術(shù)研究所所長陶杰教授，來講講汽車行業(yè)的另一種“低碳”方法汽車輕量化設(shè)計(jì)與材料玉惫。

　　汽車自重減少有利于節(jié)能減排

　　汽車產(chǎn)業(yè)在世界各地蓬勃發(fā)展的同時挠氛，也帶來環(huán)境污染和能源短缺兩大嚴(yán)重的負(fù)面影響。據(jù)調(diào)查计灌，石油消費(fèi)品中約35%是作為汽車的燃料被使用的淡榕，可見汽車燃料消耗占有很大比重。汽車的廢氣排放會污染大氣層钟牛，據(jù)統(tǒng)計(jì)允悦，汽車排出的CO2占地球人類活動CO2總排放量的20%以上，因此必須大力減少汽車的CO2排放量虑啤。研究顯示隙弛，汽車自重每減少10%，燃油消耗可降低6%—8%狞山，排放降低5%—6%全闷。而燃油消耗每減少1L，CO2排放量就能減少2.45kg萍启。燃油消耗量的減少不僅有利于節(jié)約能源总珠，也可有效減少污染物排放】贝浚可見局服，汽車輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段和方法。

　　重量雖減輕性能有保障

　　汽車輕量化主要是指采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)驳遵，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標(biāo)的前提下淫奔，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達(dá)到減重堤结、降耗斜擎、環(huán)保、安全的綜合指標(biāo)肢阿。

　　汽車輕量化絕非是簡單地將其小型化即倦。首先應(yīng)保持汽車原有的性能不受影響，既要有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量暑礼，又要保證汽車行駛的安全性疚线、耐撞性、抗震性及舒適性硅拆，同時汽車本身的造價不被提高背渤，以免給客戶造成經(jīng)濟(jì)上的壓力。汽車輕量化技術(shù)包括汽車結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和輕量化材料的使用兩大方面栗衍。一方面汽車輕量化與材料密切相關(guān)熊骆；另一方面鹿竭，優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的有效途徑。

　　鋁合金和樹脂基復(fù)合材料在汽車輕量化中被廣泛應(yīng)用

　　使用輕質(zhì)材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑之一纳倚，輕質(zhì)材料的使用量不斷攀升是汽車輕量化技術(shù)不斷發(fā)展的主要表現(xiàn)胜溢。輕量化材料主要有中、高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼章母、鋁合金母蛛、塑料、復(fù)合材料乳怎、鎂合金等材料彩郊。其中鋁合金和樹脂基復(fù)合材料的研究及使用增長速度較快。

　　鋁是生產(chǎn)汽車的優(yōu)良材料蚪缀，鋁具有密度小秫逝、耐蝕性好等特點(diǎn)，且鋁合金具有優(yōu)良成型性询枚，鑄违帆、鍛、焊接工藝均適用金蜀。目前正在應(yīng)用的鋁合金汽車零部件主要通過壓鑄工藝生產(chǎn)刷后，鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%—40%廉油。

　　目前惠险，塑料及其復(fù)合材料主要被用來制造汽車中的次承力件或非承力件苗傅，但碳纖維增強(qiáng)的先進(jìn)復(fù)合材料是當(dāng)代飛機(jī)的重要結(jié)構(gòu)材料紧寺，也是F1賽車和高檔轎車的主要結(jié)構(gòu)材料。復(fù)合材料是以一種材料為基體靶疟，另一種材料為增強(qiáng)體組合而成的材料虾脆。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)脂桂，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求压伸。增強(qiáng)材料通常有碳纖維、玻璃纖維港驶、Kevlar纖維等鳞乏。一般復(fù)合材料相對密度在1.5—2.0之間，只有碳鋼的1/4—1/5滨靴，可其力學(xué)性能卻達(dá)到或超過合金鋼的性能绝绊。因此使用復(fù)合材料，可減輕零部件約40%的質(zhì)量“图玻現(xiàn)代汽車的材料約有10%以上由復(fù)合材料構(gòu)成收斑，其在汽車中的應(yīng)用范圍正在由汽車的內(nèi)飾件擴(kuò)展到汽車外部結(jié)構(gòu)稀境。內(nèi)飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是安全、環(huán)保和舒適据德，其主要制件有儀表板鳄乏、坐椅及各類護(hù)板等；外飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是以塑代鋼棘利，減輕汽車自重橱野，主要制件有保險杠、側(cè)后圍護(hù)板赡译、舉升門等仲吏。

　　輕量化材料的使用將逐漸加大

　　汽車輕量化對于汽車工業(yè)健康發(fā)展、降低油耗和排放蝌焚、改進(jìn)汽車性能以及我國社會發(fā)展裹唆、能源戰(zhàn)略都具有重大意義。我國已具備了進(jìn)行汽車輕量化材料及相關(guān)技術(shù)研發(fā)的良好基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)化條件只洒，目前我們所購買的汽車已經(jīng)運(yùn)用了汽車輕量化技術(shù)许帐，只是輕量化的程度還有限，但這一進(jìn)程正在加速毕谴。當(dāng)汽車進(jìn)入到運(yùn)用電或太陽能為動力的時代后成畦，汽車將主要使用鋁合金和先進(jìn)復(fù)合材料來制造。

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　　奧迪霉尊、捷豹堆浴、蓮花引領(lǐng)車身輕量化設(shè)計(jì)

　　在豪華車領(lǐng)域里，捷豹XJ和奧迪A8從來都是車身輕量化的踐行者督赡。奧迪A8首創(chuàng)了ASF鋁合金空間桁架車身輕量化技術(shù)哭逻，因此成為世界上首輛全鋁合金車身的產(chǎn)量型轎車，奧迪A8一戰(zhàn)成名磷可。以國際上最新一代的奧迪A8為例躬筐，其采用ASF（AudiSpaceFrame）鋁合金空間桁架車身結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)剛性則提升25%荸刁，但車輛結(jié)構(gòu)因大量采用鋁合金材質(zhì)而節(jié)省6.5公斤帅忌。ASF組件大多以鋁制成，不僅幫助奧迪減輕車身重量态措，也保證了良好的吸能和制動的效果此幕。與此同時，這些鋁制零件還可以大規(guī)纳１В回收再利用签缸。

　　捷豹XJ首創(chuàng)的鉚釘固定全鋁合金承載式車身輕量化技術(shù)同樣是其在豪華車中留有一席之地。以全新捷豹XJ為例，采用先進(jìn)航空制造技術(shù)的鉚接膠合鋁合金車身結(jié)構(gòu)仁锯，在保持了超凡的剛度和安全性的同時耀找，車身重量輕于其他競爭車型。比如业崖，同樣配備V型8缸發(fā)動機(jī)的競爭車型野芒，德國戴姆勒公司的5.5L排量“梅賽德斯·奔馳S550”重1950kg，寶馬公司的4.4L排量“750i”重2040kg双炕。而新款XJ為1850kg狞悲，比競爭車型輕100kg以上。

　　蓮花跑車可謂當(dāng)今汽車輕量化的最為杰出的代表妇斤，以蓮花2010ExigeCup260為例摇锋，該車采用來自Toyota（豐田）的1.8升機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)，最大馬力260馬力站超，搭配6速手排變速箱荸恕，其百公里加速卻只需4.1秒，達(dá)到超級跑車的性能死相。其秘密就在于車身的輕量化洪洪。蓮花2010ExigeCup260在頂、尾門丘三、中控臺极谚、后擾流尾翼等部位使用碳纖維材質(zhì)。同時也使用了鋁合金機(jī)械增壓管路许辖、輕量化鍛造鋁圏疲些、輕量化飛輪和輕量化電池等輕量化材料，這讓2010ExigeCup260的重量僅有890kg贮猛。但是蓮花并沒有失去其操控穩(wěn)定性能眷抠，2010ExigeCup260通過將后底盤剛性增加30%，前308mm后282mm的大剎車碟盤锣猜，比2009ExigeCup260的尾翼寬181mm高46mm恍肢，在160km/h時可提供42kg下壓力的大型擾流尾翼匈歼，讓Exige車型原本已經(jīng)非常出色的操控和轉(zhuǎn)向能力獲得更進(jìn)一步的提升俊伯。

　　在國內(nèi)則不得不提及以車身輕量化技術(shù)著稱的馬自達(dá)6和睿翼，兩款轎車的安全和操控性能都不錯飞校，但由于采用了高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)阅酪，其車身重量相比同級別車型輕50—100公斤，從而帶來較好的燃油經(jīng)濟(jì)性汁针。

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