美國：以材料進(jìn)步為驅(qū)動

美國汽車輕量化路線阁吝，以材料進(jìn)步為驅(qū)動崔赌，綜合衡量材料成本、性能淆珊、可回收性及用量夺饲。

表1 美國汽車輕量化路線

2010-2025 年高強(qiáng)度鋼拉伸強(qiáng)度 1500～2000MPa，密度下降 5%施符，模量增加 10%往声；鋁合金機(jī)械性能提升 40%，成本降低 25%戳吝，高性能鋁循環(huán)利用 50%浩销；鎂合金成本下降至與鋁相當(dāng)，可用性提升 2 倍听哭，消除異種材料電化學(xué)腐蝕慢洋；鈦合金、鎳合金成本降低 50%陆盘，成本是不銹鋼 2 倍普筹；碳纖維占車重 5%，單價 5 美元/磅丰搞，剛度提升 30%阿钞，25%可再生，碳足跡降 25%脓擅。

2025-2050 年高強(qiáng)度鋼拉伸強(qiáng)度 2500～3000MPa篇张，密度下降 10%，模量增加 20%嚣僚；鋁合金機(jī)械性能提升 200%胀蹭，成本降低 40%，高性能鋁循環(huán)利用 100%甫沉；鎂合金成本與鋼相當(dāng)见丘，可用性提升 4倍，采取通用的一步式預(yù)處理似靖；鈦合金匀挪、鎳合金成本降低至鋁合金水平，成本是不銹鋼 1.5 倍；碳纖維占車重 15%～25%炎剿，單價 2.5 美元/磅仁连，剛度與鋁材相當(dāng)，50%可再生阱穗，碳足跡降 75%饭冬。

美國的輕量化路線以材料降本與性能優(yōu)化貫穿其中，美國汽車零部件制造的特點(diǎn)是綜合考慮不同材料的性價比在汽車的不同部位得到應(yīng)用揪阶。

歐洲：瞄準(zhǔn)多材料應(yīng)用技術(shù)

歐洲汽車輕量化路線昌抠，以先進(jìn)的鋼鐵材料、輕金屬鎂鋁鲁僚、碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料三類先進(jìn)輕量化材料應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)炊苫，目標(biāo)瞄準(zhǔn)多材料應(yīng)用技術(shù)。

表2 歐洲汽車輕量化路線

歐洲汽車輕量化的發(fā)展路徑以創(chuàng)新為驅(qū)動冰沙，圍繞先進(jìn)的材料技術(shù)劝评，新的模塊化構(gòu)造，先進(jìn)的功能集成倦淀，可負(fù)擔(dān)性和成本效應(yīng)性蒋畜，多材料連接，多材料模擬撞叽，多材料再循環(huán)姻成。材料的開發(fā)與應(yīng)用過程包括：設(shè)計概念，應(yīng)用材料技術(shù)劣搪，建模與模擬能盈，材料加工技術(shù)，零件生產(chǎn)斟迁，可制造性和成本分析接寥，試驗(yàn)和驗(yàn)證，LC 分析與 EL 評價邻因。歐洲的汽車輕量化路線充分結(jié)合材料特性與成本季础、制造工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計，多層次多角度協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)耽暖。

日本：材料和工藝實(shí)用化

日本汽車輕量化路線谦选，以材料和工藝的基礎(chǔ)研究突破為實(shí)用化出發(fā)點(diǎn)，材料進(jìn)步驅(qū)動輕量化英胖。

表3 日本汽車輕量化路線

鋼鐵以高剛度鋼鐵材料投惶、納米纖維材料為基礎(chǔ)性研究，以蜂窩結(jié)構(gòu)材料為根源研究皿港，以高延展性高強(qiáng)度鋼荧关、各向異性控制溉奕、高沖壓成形性鋼板進(jìn)行突破性研究，開發(fā)出高強(qiáng)度高韌性非調(diào)質(zhì)鋼忍啤。

鋁以高強(qiáng)度高延展性鋁合金為基礎(chǔ)性研究加勤，以鋁合金的剛強(qiáng)性化為根源研究，以多孔鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)材料檀轨、線束的鋁制化進(jìn)行突破性研究，實(shí)現(xiàn)沖壓成形技術(shù)改良欺嗤、擠出異型材利用参萄。

鎂以高強(qiáng)度冷軋成型板材合金設(shè)計技術(shù)、高性能型材的高速擠出技術(shù)為基礎(chǔ)性研究煎饼，以鑄造材料組織微細(xì)化技術(shù)為根源研究讹挎，以大型材高性能表面處理進(jìn)行突破性研究，實(shí)現(xiàn)鑄造材料的生產(chǎn)性創(chuàng)新技術(shù)吆玖。

復(fù)合材料以透明 DLC 技術(shù)筒溃、SP 處理納米粒子和成績書為基礎(chǔ)性研究，實(shí)現(xiàn) SP處理納米粒子表面改進(jìn)技術(shù)沾乘。

加工技術(shù)以伺服沖壓機(jī)利用技術(shù)条舀、板鍛件為基礎(chǔ)性研究，以凈成形技術(shù)杰赴、智能熱沖壓為根源研究喇坊，以 CFRP 成形、鎂冷沖壓成型技術(shù)進(jìn)行突破性研究便金，開發(fā)出中空材料的成形技術(shù)知掉、高強(qiáng)度鋼的成形技術(shù)。連接不同材料技術(shù)經(jīng)過基礎(chǔ)性和根源突破性研究断克，確立了金屬/高分子/C-FRP 三維形狀連接體創(chuàng)新技術(shù)戈般。

2010 年以來，日系整車廠商也相繼提出輕量化目標(biāo)抑琳，本田對主要車型設(shè)定減重目標(biāo)候塞，三菱各車型平均減重 10%，馬自達(dá)連續(xù)兩個 5 年實(shí)現(xiàn)投放車型減重 100kg果嗜，尼桑 2015 年后車型減重 15%布虾，豐田 2015年全部車型平均減重 5%～10%。預(yù)計自 2010 開始虱硝， 2015 年屹蚊、2020 年、2030 年分別實(shí)現(xiàn)輕量化比率 1/4进每、1/3汹粤、1/2。

中國：材料-設(shè)計-工藝協(xié)同發(fā)展

國內(nèi)汽車輕量化的出發(fā)點(diǎn)始于高強(qiáng)度鋼、鋁嘱兼、復(fù)合材料等新材料的應(yīng)用與開發(fā)国葬，通過材料、設(shè)計芹壕、工藝三個方面共同作用實(shí)現(xiàn)減重三步走的目標(biāo)汇四。

表4 中國汽車輕量化路線

根據(jù)中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，中國汽車輕量化自 2015 年到 2020 年實(shí)現(xiàn)減重 18%踢涌，適量應(yīng)用鋁通孽、鎂合金及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，根據(jù)材料特性和性能要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計睁壁，工藝以冷成形為主背苦，熱成形、輥壓成形癌割、激光拼焊為輔腋钞。

到 2025 年實(shí)現(xiàn)減重 30%，擴(kuò)大鋁窟怪、鎂合金與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在車身上的應(yīng)用肺倾，采用結(jié)構(gòu)-材料-性能一體化輕量化多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計，工藝以熱成形嫡笔、溫成形矢盾、內(nèi)高壓成形為主，擠壓成形肝芯、彎曲成形及熱固性纖維材料成形為輔姚藤。

到 2030 年以纖維復(fù)合材料為主、輕合金和高強(qiáng)度鋼為輔智贰，結(jié)合制造工藝和成本控制要求進(jìn)行集成化設(shè)計偷欲，以熱塑性纖維材料成形及擠壓成形、彎曲成形為主涣母，溫成形附垒、熱成形為輔。在政策的驅(qū)動更耻，對輕量化的迫切需求下测垛，鋁合金壓鑄市場容量有望擴(kuò)大，有較強(qiáng)材料制備秧均、設(shè)計能力并且掌握先進(jìn)工藝的鋁合金壓鑄企業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>

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