本報通訊員 部虎 任雪昭 記者 孫學軍

　　今年7月份，上海
、廣州、天津等地將實施“國六”排放標準。“國六”排放標準分為ab兩個標準，a標準略嚴於歐洲第六階段排放標準限值水平

，b標準限值相當於美國Tier3排放標準中規定的2020年平均限值。“國六”到底有多嚴？我們舉個例子來說，與“國五”排放標準限值相比，“國六”b標準的一氧化碳和氮氧化物限值分別下降了50%和42%。可見
，我國推進超低排放的決心之大。這對汽車行業而言相當於指明了發展方向
，即實現節能減排和車身輕量化。

　　汽車要實現輕量化必然需要研發輕量化材料。“集成高強鋼
、鋁合金、鎂合金

、碳纖維等多種輕質材料是未來汽車用材的發展方向。”這是《中國冶金報》記者從日前在重慶大學召開的以“新材料
、新工藝、新技術”為主題的2019汽車輕量化與高性能材料技術論壇上獲知的信息。

　　節能減排要求輕量化

　　全球汽車產業正麵臨深刻變革，在環保需求、安全法規、信息技術和人工智能的綜合推動下，汽車行業正向著“新四化”（電動化、智能化、網聯化和共享化）的發展方向變革，這就對汽車的開發目標、研發手段和測評技術等都提出了更高要求。

　　再加上我國近年來大氣汙染嚴重，汽車行業節能減排壓力巨大。從環保需求來看，目前我國汽車用汽、柴油消費量占全國汽
、柴油消費量的55%
，每年新增石油消費量的70%以上被新增汽車所消耗。石油消費的快速增加
，一方麵增加了能源供應壓力，造成我國原油對外依存度逐年增加；另一方麵也導致我國碳排放量迅速增加
，對環境造成不可逆的影響。

　　在全球倡導節能減排的背景下，我國明確提出到2020年乘用車新車平均燃料消耗量降至5升/100公裏。在采用“國六”的排放標準後
，對汽車行業的節能減排技術提出了更高要求。

　　“在汽車行業節能減排路徑中，汽車輕量化是最容易實現、潛力相對較大的方式。”長安汽車工程研究總院副總經理馮剛說，“研究發現
，汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽車整備質量每減少100千克，百公裏油耗可降低0.3升~0.6升。”

　　此外
，對於新能源汽車而言
，汽車輕量化更是解決續航問題的有效途徑。“muqiandiandonghuayishiqichechanyebukenizhuandechaoliu。youyudianqudongbenshendejishujipeitaochanpindechengshudujiaodi，tongpingtaixiadediandongchezhengbeizhiliangwangwangbiranyouchegengzhong。weilekuaguoxuhangmenkan
，diandonghuashidaixiadeqinglianghuaxuqiugengweipoqie。”重慶大學汽車工程學院“百人計劃”研究員詹振飛認為。

　　輕量化務必選材得當

　　實現汽車輕量化主要有兩個途徑：一是通過整車和零部件優化結構設計，如除去零部件多餘部分（薄壁化、中空化），減少零件數量，設計全新結構等
；二是輕量化材料和工藝開發，即用低密度材料代替鋼鐵材料的應用，主要采用輕量化材料以減輕零部件重量。

　　從長期來看，合適的輕量化材料應用到合適的部位，才能最大程度上發揮材料特性。“汽車輕量化首先要選材得當，利用新的成型技術優化零部件結構，使合適的材料用在合適的車身部件上，可以減輕車身重量。”河鋼集團鋼研總院首席工程師王立輝博士在此次論壇上表示。

　　從不同材料分析來看
，高強鋼可以降低鋼板厚度，主要用於外覆蓋件、白車身和懸掛件等；鋁合金
、鎂合金和工程塑料等低密度輕質材料，主要用於發動機缸體
、方向盤骨架等非結構件。並且，從近期應用結合未來發展來看
，高強鋼

、鋁合金仍然是當下主流的輕量化材料，而鎂合金目前呈現出的輕量化效果較好，具有較大的增長空間。

　　zhongguoxianzaiyijingchengweiqicheyongmeihejinlingbujiandeshengchandaguo。zhongguogongchengyuanyuanshipanfushengjiaoshourenwei
，meihejinqinglianghuaxiaoguohao，ziyuanfengfu
，gongnengtexingyouliang，qikuodayingyongduiquanqiujienengjianpaihehuanjiekuangyeziyuanweijijuyouzhongyaodezhanlveyiyi，zaijiashangmeihejinbiqiangdugaokeyimingxianjianqingcheshenzhongliang
，tongshikeyishixianjianzhenjiangzao、屏蔽電磁輻射等

，在汽車
、摩托車和其他軌道交通等方麵有廣泛的應用前景。

　　此外，鋁合金具有比強度高、耐腐蝕和良好的加工成型性，熱處理後強度可與鋼相媲美，是汽車輕量化主要選擇的替代材料。目前
，我國交通運輸業用鋁的比例約為20%，增長空間廣闊。

　　研發空間巨大

　　新材料的應用要經曆一個漫長的過程。由於汽車輕量化包含不確定性分析、最優化方法
、近似建模等多領域的理論與技術

，又涉及安全性、可靠性、耐久性以及舒適性等多個學科，是多部門、多平台、多學科的綜合
，其問題的複雜性遠遠高於普通產品。雖然與10年前相比
，我國基本上解決了汽車材料輕量化的設計問題


，但離國際先進水平仍有很長一段距離，頗具挑戰性。

　　其中，汽車材料及製造成本
、輕量化效果和技術成熟度之間的平衡成為汽車選材、用材和實現輕量化的突破口。“整車結構輕量化必須在保證整車結構力學性能指標的前提下實施，如剛度性能
、強度性能、NVH（即噪聲
、振動和聲振粗糙度）特性和結構耐撞性
，需根據工程經驗反複修正方案。”重慶大學汽車工程學院張誌飛副教授說。

　　在汽車輕量化用新材料研發方麵，上海交通大學劉釗建議

，碳纖維複合材料具有多尺度特性，在細觀和介觀尺度上存在結構特征複雜
、力(li)學(xue)性(xing)能(neng)參(can)數(shu)不(bu)確(que)定(ding)等(deng)難(nan)題(ti)，可(ke)開(kai)展(zhan)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)的(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)本(ben)構(gou)建(jian)模(mo)以(yi)及(ji)多(duo)尺(chi)度(du)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)優(you)化(hua)方(fang)案(an)研(yan)究(jiu)，對(dui)推(tui)動(dong)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)在(zai)汽(qi)車(che)輕(qing)量(liang)化(hua)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)意(yi)義(yi)重(zhong)大(da)。

　　同時，搭建交流合作平台也是促進汽車輕量化用材料發展的關鍵。在車型開發的不同階段
，零部件的優化設計需要綜合考慮安全性、經濟性和技術成熟度等很多複雜因素，研發出的新材料和新技術，必須由材料供應商、車企等緊密配合，經過使用驗證和係統評價才能走向成熟
、走向市場，真正達到整車輕量化的目的，從而實現材料替代和節能減排。

　　此外，鋼鐵材料是汽車最重要和不可或缺的材料
，汽車輕量化和高強度鋼材的研發已經成為鋼鐵行業的重要課題。“從製造到服務 ，實現產學研用的深度融合，才能全方位推進汽車輕量化發展。”河鋼集團鋼研總院首席工程師齊建軍說。

　　《中國冶金報》（2019年06月26日 03版三版）