基于鋁基復(fù)合材料的汽車輕量化研究

全球的汽車制造業(yè)都在開發(fā)和利用先進(jìn)的輕量化材料和尖端技術(shù)來生產(chǎn)制造效率更高、更可靠、更安全、更少污染的新車型，而且不損壞車輛的其它屬性，如尺寸、有效載荷、額定功率和最大加速度。為滿足車輛燃料經(jīng)濟(jì)性和減排的要求，各大汽車企業(yè)都在致力于研究減輕車輛質(zhì)量、提高車輛效率。其中，汽車輕量化材料的使用必須滿足法規(guī)和立法對環(huán)境的要求。輕質(zhì)高強(qiáng)度汽車材料有先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）、鋁（鋁基復(fù)合材料）、鎂及其復(fù)合材料。研究了鋁基復(fù)合材料作為汽車零部件制造中鋼和鋁合金替代材料的潛力，以及其未來在汽車輕量化中的應(yīng)用趨勢。

鋁基復(fù)合材料在汽車中普遍應(yīng)用歸因于鋁金屬的基本屬性，如密度、比強(qiáng)度、沖擊負(fù)荷下高彈性、低溫下高韌性、可成形性和高導(dǎo)電性。通過合金化與不同材料的復(fù)合可提高鋁的這些性能，且改善了鋁金屬強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)。與同等鋼結(jié)構(gòu)相比，鋁基復(fù)合材料能夠減輕車身質(zhì)量50%，且其車身結(jié)構(gòu)剛度和耐沖擊性更好。

由于鋁基復(fù)合材料的一次加工和二次加工成本高，而且鋁的成本是鋼成本的4～5倍，因此鋁基復(fù)合材料的成本高是限制其廣泛應(yīng)用的主要原因。需要開發(fā)鋁基復(fù)合材料的一次、二次加工技術(shù)。新技術(shù)（如碳納米管和納米技術(shù)）、一體化結(jié)構(gòu)和多材料復(fù)合制造的理念將促進(jìn)鋁基復(fù)合材料代替鎂、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼和聚合物復(fù)合材料生產(chǎn)汽車。其它技術(shù)，如功能分級材料（FGM）能夠降低鋁基復(fù)合材料二次加工的成本。開發(fā)新的鋁合金用于諸如碰撞管理等領(lǐng)域，為鋁基復(fù)合材料提供新的發(fā)展機(jī)會，挖掘其在汽車中的應(yīng)用潛力。

刊名：Materials Science Forum（英）

刊期：2015年第128期

作者：Nturanabo Francis et al

編譯：趙喚