近日，美国通用公司推出了凯迪拉克CT6型轿车。该车最大特点是全铝车身，全铝动力总成，车身5.2m，自重只有1 600kg（减重100多公斤），最大限度实现了轻量化。CT6全车铝材用量超过57%，这样既保证了车身的强度，节省了燃油消耗，减少了排放污染，也降低了后期维修费用。

 

由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。据研究表明，一辆汽车的自重每减少10%，燃油消耗量就降低6%～8%，同时降低5%～6%的排放，这对于实现汽车节能减排意义重大。实施汽车轻量化过程中，铝合金材料发挥着重要作用，其主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化三类，其目的均是在保证性能的前提下，通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。

 

汽车轻量化现状

 

最早把铝材运用到汽车上的是印度人。据记载，1896年印度人率先用铝制作了汽车曲轴箱。进入20世纪初期，铝在制造豪华汽车和赛车上有了一定应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的ModelT型汽车和二三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，是最适合汽车零部件生产的压铸工艺。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众奥迪A8、A2，日本的讴歌等部分车型的车身用铝合金量达80%。我国目前也有大量汽车企业应用了铝合金材料，如上汽、一汽、东风、长城、奇瑞等企业，自主品牌红旗轿车，采用铝合金约80～100kg。

 

虽然汽车轻量化已是大势所趋，但国内汽车在轻量化技术方面与国外先进水平相比仍存在一定差距，尤其是在高端材料的应用和发展方面，更是受制于人。同样一辆车，国外车身自重为1.3t，而我们却是1.5t以上。我国乘用车自重平均比欧洲汽车重5%～10%，商用车的数字则是17%。例如，国内载重40t的牵引车自重为9t，国外同等先进车型只有7t，而国内自卸车自重则比国外重3～4t。

 

在汽车传统塑料应用件的比例上，与国外车企并没有太大差距。但是在向高端发展时，无论是材料技术，还是设计水平，都面临种种困难。材料加工成零部件是一个非常复杂的过程。虽然国内的汽车通道、接头、内饰件、保险杠甚至包括仪表盘等都是用塑料做的，但向功能件、结构件发展时，就遇到了不少难题。

 

国内原材料本身就很落后，尤其是高端材料完全被国外的一些化学厂商所垄断控制，例如杜邦、巴斯夫、拜尔，他们掌握材料的设计技术和分析技术，也掌握零部件的设计技术。由于高端材料长期受制于国外技术垄断，导致产品成本居高不下，迫使一些企业放弃高端材料在汽车上的使用。

 

目前，阻碍我国汽车轻量化技术研发的关键因素，是各研发机构往往只注重单个技术的研发，很少开展各技术间的交叉与融合。材料企业往往只管做出材料，而车企则负责制造和组装，双方缺乏沟通和协作，也导致轻量化材料在产业推广方面步履维艰。

 

轻量化技术的发展涉及众多学科，需要运用多学科交叉融合所形成的综合性、系统性知识体系。因此，未来汽车产业的轻量化需要产业链上下游企业各界的共同努力和探索。随着我国汽车保有量的不断攀升，以及汽车尾气排放对城市空气污染的加剧，车身轻量化发展的要求变得更加迫切。对此，相关研究机构或政府部门应该做出战略性的超前部署。

 

中外车企争相开发轻量化新品

 

宝马已经量产的BMWi3纯电动汽车，外壳材料为塑料、底盘材料为铝合金，与传统同类车型相比，实现减重250kg左右。这一现实不仅能够引领汽车设计新潮流，更将颠覆汽车制造流程及整体市场格局。BMWi3的单一车门重量不到8kg，比铝合金制造的车门减轻了30%，而比起钢板制造更减轻了50%。因此，BMWi3的车体部分，总重量仅是惊人的180kg，而量产版本的i3总车重更仅有1t，其轻量化成效十分明显。

 

另外，新一代宝马7系也引入了i系列车型使用CFRP碳纤维增强复合材料、铝合金和高强度钢等多种材料制造车身，从而在轻量化、高强度和成本之间取得平衡。宝马有关人士表示，这些轻量化材料令白车身质量降低了40kg，在其他关键部分使用铝合金材料令质量下浮达到200kg。虽然宝马在新一代7系中加强了隔音物料，配备了更复杂的安全设备，但整备质量仍然削减了130kg。

 

宝马i 8 采用了与i 3 相同的“LifeDrive”模块架构，这种全新的设计理念将车身结构分成了Life和Drive两个独立的部分。整个乘员舱的结构由多层碳纤维复合材料拼合而成，轻量化和高强度是它最大的特点，这样的设计类似于F1赛车中驾驶舱的单体横造结构（由碳纤维复合材料构成），而最终的效果就是i8的车身质量不到1.5t。

 

作为汽车的发明者，奔驰计划在2016年春天开卖的E220d上，搭载奔驰旗下全铝合金的四缸发动机OM654。相对OM651 2.1L涡轮增压发动机，节能效率提升了13%，在排气量降低至2.0L的同时，重量最小能降低到165.4kg。E220d百公里加速成绩为7.3s，最高时速为240km/h，百公里平均油耗4.3L。由于OM654的轻量化和小型化，这款发动机将会运用到更多场景，通过纵向和横向布局，能够运用在前驱、后驱、四驱不同配置中，以应付全球更严苛的排放法规。

 

福特F150也采用了大量的轻量化材质对车身进行减重，使整车重量仅为1807kg，减重高达318kg，与竞争对手相比有了很明显的优势。同时由于车身的大幅减重，其有着不错的燃油经济性，相比上一代车型而言，燃油经济性上也要相比现款减少30%以上。去年，锐界、林肯MKX、探险者三款SUV也采用了与F150相同的轻量化技术，车身实现了大幅减重。

 

本土车企中，长城汽车和奇瑞汽车是在这一研究领域走得最远的两家车企。几年前，奇瑞汽车联合全球最大的聚合物生产公司之一德国拜耳材料科技（中国）有限公司，联手创建了“奇瑞——拜耳汽车轻量化联合实验室”，双方就聚氨酯复合材料、聚碳酸酯塑料车窗

用材料、新能源锂电池材料、吸音降噪等材料在汽车上的应用展开共同研究，并对外联合申请项目及推广。而在此之前，奇瑞的A3CC双门跑车已经在德国展出，其前翼子板采用Noryl GTX树脂制成。

 

早在几年前，长城汽车就在多款车型上采用了铝合金技术。其发动机、变速器基本都采用了铝合金材料。同时正逐步将碳纤维技术应用在汽车上。目前长城汽车已在发动机缸体、缸盖、变速器壳体、凸轮轴、车轮、轴承盖、进气管、缸盖罩、油底壳上大量应用了铝合

金技术。长城汽车自主研发的节能环保混合动力SUV哈弗E，为全铝合金封闭型承载式车身，整体风格以“运动”型为主。剪刀门的启闭方式，可节约停靠空间；车门应用了碳纤维复合材料(GFRP)，实现了“排放低碳化，车身高碳化”的目标；全车采用了德国拜耳公司的

PC玻璃，相比于传统玻璃重量降低40%～60%。同时，轻体高强度钢在长城汽车上也得到了大量应用。

 

上海申沃客车有限公司与爱普车辆公司合作制造的全铝车身的纯电动客车在2015年上海车展上曾闪亮登场。上海申龙客车有限公司制造的全铝车身SLK6109混合动力公交客车已进入上海公交和新加坡公交市场，并荣获中国2014最佳公交客车大奖。厦门金龙旅行车有限公司制造的全铝车身纯电动公交车已批量出口荷兰和挪威。南宁源正全铝车身新能源汽车正在建设之中，建成后，将形成年产2万辆全铝车身新能源客车的产能。

 

铝在新能源汽车应用市场也很乐观。新能源汽车由于受到电池重量及电池续航里程的影响，车身减重要比传统汽车迫切，在汽车轻量化材料中，铝合金材料综合性价比要高于钢、镁、塑料和复合材料，无论应用技术还是运行安全性及循环再生利用都具有明显优势，国内外全铝汽车的快速发展，就足以证明这一点。

 

轻量化渐成趋势

 

汽车轻量化与新材料的应用密不可分。当前，工程塑料、铝合金、镁合金、高强度钢等新材料的运用，开始成为汽车轻量化的发展趋势。

 

在未来几年里，随着高强度优质铝合金材料的开发成功和制造工艺的不断改进，铝合金材料将愈来愈多的用来制造汽车零部件。

 

专家表示，基于成本的考虑，镁铝合金目前在汽车上应用量还不大，但未来将会逐步应用于一些中高端车型上，而现在汽车制造仍以钢材为主流材料。因此就目前来说，比较适宜普及应用的轻量化材料除铝合金外还有高强度钢。相比镁铝合金、碳纤维等其他材料，高

强度钢在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面的优势还是十分明显的，因此，推动起来也比较容易。

 

据悉，目前北美每辆汽车使用镁合金3.5kg，而国产汽车每辆用量平均仅1.5kg。专家预测，到2020年，欧美日汽车用镁合金的市场需求是77万t，国内需求为5万～10万t。专家介绍，镁合金重量轻、吸振性能强、铸造性能好，但成本比铝合金高10%以上。

 

汽车用工程塑料在发达国家被当做衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志。目前德国汽车用量最多，占整车用料的15%以上。奔驰SLR、宝马i系以及意大利的兰博基尼等众多车型大范围地采用更为先进的车用工程塑料。目前，国内越来越多的汽车部件也开始采用工程塑料替代金属制件。以塑料件代替金属材料部件，不仅能够减轻车重，降低燃油消耗和排放，还可以提高汽车的动力、舒适性及安全性，所以其广泛应用在汽车动力及底盘系统、内外装饰件、汽车电子等部件上。

 

专家表示，汽车轻量化技术要以创新需求为纽带，以获取汽车轻量化核心技术为长期战略目标，要加强产学研合作，大力发展新材料、新技术、新工艺、新产品。突破汽车轻量化技术发展瓶颈，将其纳入现代汽车制造业，对于节约能源与减少排放意义重大。