“低碳”經(jīng)濟(jì)如今成為全球最熱話題谁媳，隨著上海世博會(huì)出行普遍采用純電動(dòng)卢掖、混合動(dòng)力、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)施征绸，汽車行業(yè)也燃起了一股“低碳”經(jīng)濟(jì)熱潮久橙。不過大家關(guān)注汽車行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)候，往往首先想到的就是新能源汽車管怠，事實(shí)上淆衷，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)。今天我們就請(qǐng)來(lái)南京先進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)渤弛、美國(guó)福特汽車公司特聘教授祝拯、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(zhǎng)陶杰教授，來(lái)講講汽車行業(yè)的另一種“低碳”方法汽車輕量化設(shè)計(jì)與材料她肯。

　　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(shí)佳头，也帶來(lái)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)查晴氨，石油消費(fèi)品中約35%是作為汽車的燃料被使用的康嘉，可見汽車燃料消耗占有很大比重。汽車的廢氣排放會(huì)污染大氣層籽前，據(jù)統(tǒng)計(jì)凄鼻，汽車排出的CO2占地球人類活動(dòng)CO2總排放量的20%以上，因此必須大力減少汽車的CO2排放量聚假。研究顯示，汽車自重每減少10%僚尚，燃油消耗可降低6%—8%骂妻，排放降低5%—6%锭泼。而燃油消耗每減少1L，CO2排放量就能減少2.45kg篡氯。燃油消耗量的減少不僅有利于節(jié)約能源焦凶，也可有效減少污染物排放〖锤可見叁垫，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(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)克导，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標(biāo)的前提下符貌，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達(dá)到減重肪斗、降耗钾排、環(huán)保、安全的綜合指標(biāo)共螺。

　　汽車輕量化絕非是簡(jiǎn)單地將其小型化该肴。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藐不，又要保證汽車行駛的安全性匀哄、耐撞性、抗震性及舒適性雏蛮，同時(shí)汽車本身的造價(jià)不被提高涎嚼，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底扳。一方面汽車輕量化與材料密切相關(guān)铸抑；另一方面，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衷模。

　　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鹊汛，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)。輕量化材料主要有中阱冶、高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼刁憋、鋁合金、塑料能眠、復(fù)合材料嫁潦、鎂合金等材料。其中鋁合金和樹脂基復(fù)合材料的研究及使用增長(zhǎng)速度較快糖窃。
鋁是生產(chǎn)汽車的優(yōu)良材料近殖，鋁具有密度小、耐蝕性好等特點(diǎn)，且鋁合金具有優(yōu)良成型性菱砚，鑄丢袁、鍛、焊接工藝均適用理促。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)棠镇，鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%—40%控栓。

　　目前亭郑，塑料及其復(fù)合材料主要被用來(lái)制造汽車中的次承力件或非承力件，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)材料辽乎，也是F1賽車和高檔轎車的主要結(jié)構(gòu)材料媳谁。復(fù)合材料是以一種材料為基體，另一種材料為增強(qiáng)體組合而成的材料捷绑。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短韩脑，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，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粹污。增強(qiáng)材料通常有碳纖維段多、玻璃纖維、Kevlar纖維等壮吩。一般復(fù)合材料相對(duì)密度在1.5—2.0之間进苍，只有碳鋼的1/4—1/5，可其力學(xué)性能卻達(dá)到或超過合金鋼的性能鸭叙。因此使用復(fù)合材料觉啊，可減輕零部件約40%的質(zhì)量。現(xiàn)代汽車的材料約有10%以上由復(fù)合材料構(gòu)成沈贝，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)杠人。內(nèi)飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是安全、環(huán)保和舒適宋下，其主要制件有儀表板嗡善、坐椅及各類護(hù)板等；外飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是以塑代鋼岖酸，減輕汽車自重皆坚，主要制件有保險(xiǎn)杠、側(cè)后圍護(hù)板币遮、舉升門等笑敷。

　　輕量化材料的使用將逐漸加大

　　汽車輕量化對(duì)于汽車工業(yè)健康發(fā)展、降低油耗和排放躏印、改進(jìn)汽車性能以及我國(guó)社會(huì)發(fā)展嫁商、能源戰(zhàn)略都具有重大意義屁诬。我國(guó)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，目前我們所購(gòu)買的汽車已經(jīng)運(yùn)用了汽車輕量化技術(shù)捏趴，只是輕量化的程度還有限潭鞭，但這一進(jìn)程正在加速。當(dāng)汽車進(jìn)入到運(yùn)用電或太陽(yáng)能為動(dòng)力的時(shí)代后讲稀，汽車將主要使用鋁合金和先進(jìn)復(fù)合材料來(lái)制造。

　　奧迪背哎、捷豹葱峡、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(lái)都是車身輕量化的踐行者龙助。奧迪A8首創(chuàng)了ASF鋁合金空間桁架車身輕量化技術(shù)砰奕，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)成名提鸟。以國(guó)際上最新一代的奧迪A8為例军援，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%称勋，但車輛結(jié)構(gòu)因大量采用鋁合金材質(zhì)而節(jié)省6.5公斤胸哥。ASF組件大多以鋁制成，不僅幫助奧迪減輕車身重量赡鲜，也保證了良好的吸能和制動(dòng)的效果空厌。與此同時(shí)，這些鋁制零件還可以大規(guī)囊辏回收再利用嘲更。

　　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為例揩瞪，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)赋朦，在保持了超凡的剛度和安全性的同時(shí)，車身重量輕于其他競(jìng)爭(zhēng)車型慕怀。比如线盔，同樣配備V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)車型，德國(guó)戴姆勒公司的5.5L排量“梅賽德斯·奔馳S550”重1950kg欺划，寶馬公司的4.4L排量“750i”重2040kg轿侍。而新款XJ為1850kg，比競(jìng)爭(zhēng)車型輕100kg以上邦碾。

　　蓮花跑車可謂當(dāng)今汽車輕量化的最為杰出的代表皿腾，以蓮花2010ExigeCup260為例，該車采用來(lái)自Toyota（豐田）的1.8升機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)坠袄，最大馬力260馬力索廊，搭配6速手排變速箱，其百公里加速卻只需4.1秒，達(dá)到超級(jí)跑車的性能政辕。其秘密就在于車身的輕量化疤信。蓮花2010ExigeCup260在頂、尾門淹遵、中控臺(tái)口猜、后擾流尾翼等部位使用碳纖維材質(zhì)。同時(shí)也使用了鋁合金機(jī)械增壓管路透揣、輕量化鍛造鋁圏济炎、輕量化飛輪和輕量化電池等輕量化材料，這讓2010ExigeCup260的重量?jī)H有890kg辐真。但是蓮花并沒有失去其操控穩(wěn)定性能须尚，2010ExigeCup260通過將后底盤剛性增加30%，前308mm后282mm的大剎車碟盤侍咱，比2009ExigeCup260的尾翼寬181mm高46mm耐床，在160km/h時(shí)可提供42kg下壓力的大型擾流尾翼，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)一步的提升楔脯。

　　在國(guó)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和睿翼撩轰，兩款轎車的安全和操控性能都不錯(cuò)，但由于采用了高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)淤年，其車身重量相比同級(jí)別車型輕50—100公斤钧敞，從而帶來(lái)較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

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