汽车用材的发展
20世纪80～90年代，随着汽车工业引进技术国产化的不断深入，汽车塑料开始步入全面发展阶段，车用塑料的用量逐步增长。据统计，目前国产轿车塑料的单车用量为50～100kg，载重车为40～80kg；所使用的汽车专用塑料主要类型和品种与国外基本相同。我国轿车塑料的应用水平，无论从单车用量、应用品种以及塑料制件的生产技术，均已基本达到引进国外同类产品的技术水平。从总体上看，除部分原料和助剂外，普通用途的车用塑料及其基本原料国内可以生产。但汽车专用塑料牌号少，产品性能不能满足选材要求，需进口或采用改性塑料替代；而且材料标准混乱，不利于大批量生产与应用，尤其缺乏生产汽车专用塑料的大型骨干企业；塑料的回收、再生利用与国外差距也很大。在橡胶方面，每辆汽车上使用的橡胶制品重量约占汽车总重量的 8%～10%以上，其中轮胎约占60%。除天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶等外胎材料外，目前国内应用的主要品种还有：丁基橡胶、丙烯酸脂橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁晴橡胶、耐油性硅橡胶、氟橡胶等。我国汽车专用橡胶的品种少，质量不稳定，主要是国产原材料品种规格少，达不到技术要求；汽车橡胶零部件厂规模小，缺乏产品开发能力，工艺装备差，生产技术落后。国内目前不能生产或主要依靠进口的品种有：大部分高性能特种合成橡胶，如丙烯酸脂橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁晴橡胶、耐油性硅橡胶、氟橡胶等；轮胎用的乳聚丁苯橡胶、丁基橡胶等。据英国邓录普公司研究分析，在未来的汽车工业中，丙烯酸酯橡胶最具有发展前途，氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶、氯醇橡胶和聚氨酯橡胶的用量也日趋增加。
在胶粘剂方面，汽车用胶粘剂中车身用胶的数量居车用胶粘剂之首，其余依次为内饰用胶，发动机用胶，底盘部件用胶和汽车制造中的工艺用胶等。引进车型国产化，促进了汽车粘接剂、密封胶（以下简称胶粘剂）应用技术发展。据统计，国内轿车每车用胶约20kg，中型货车约16kg，重型货车约22kg；国外汽车平均每车用胶约20～22kg。因此，仅就用胶品种和单车用胶数量而言，我国汽车胶粘剂的应用已接近世界先进水平。但由于原材料和生产过程控制等原因，国产粘接剂密封胶产品质量还不够稳定；有些品种，如高固体含量、多功能型热熔胶国内仍然为空白。
在安全玻璃方面，目前发达国家生产的汽车，其风挡玻璃和门窗玻璃均已采用安全玻璃。近年来，随着汽车工业的发展和社会进步的需要，安全玻璃在质量、形状用途方面不断地发生变化，按材料可分为：夹层玻璃、区域钢化玻璃、钢化玻璃、中空玻璃、塑玻玻璃等；按形状可分为：平面玻璃和曲面玻璃；按颜色可分为：白玻璃和有色玻璃；按用途可分为：防弹玻璃、隔热玻璃、吸热玻璃、防紫外线玻璃、减速玻璃、除霜玻璃、振水玻璃、天线玻璃、镀膜玻璃、测温玻璃、印刷陶瓷典型玻璃等。同时为减轻司机眼睛疲劳，汽车玻璃的颜色也随之发生了变化，由无色透明转为青铜色、蓝色、绿色为主。随着车型设计手段的逐渐科学化，结合空气动力学，现在汽车开始大量使用曲面、弯曲和强弯曲玻璃。以节约能源为目的，汽车玻璃向轻量化方向发展，追求量轻板薄。目前的汽车玻璃具有安全、美观、多功能、轻而薄的特点。
在涂料方面，国外汽车涂料近年来的发展有三大特点，提高装饰性，减少消耗与加强环保。国内近年来致力于阴极电泳漆（包括无铅、无锡的低温烘烤型漆）、新型抗石击涂料、高光泽耐候涂料、金属闪光漆和珠光漆、轿车罩光清漆的开发、产业化与应用，目前轿车车身采用阴极电泳漆的比例达100%，轿车零部件达90%以上，在应用上基本达到国外水平。但绝大多数用于车身的阴极电泳漆，其生产技术和大部分原材料都是从国外引进的；国外已经开始大量使用的水性中涂漆和水性底色漆，国内尚处于研究和试用阶段。
目前国产轿车技术都是从国外引进的，产品的技术水平平均要落后国外 5～10年，因此，中国汽车用材需求预测中2005～2010年采用了2001年美国典型家用轿车的数据。而2010年以后采用的是大众路波牌轿车的数据，原因是该车为小型超节能型轿车，它采用了较多的新材料，代表了汽车用材未来的发展方向。载重车和客车技术则是以国内自主开发为主，且其今后用材的变化较小。基于这两点，载重车和客车单车总质量及材料比例， 2005～2010年采用的是国内目前中型车的数据，2010年以后根据发展趋势对它们的用材比例进行了小幅调整。
钢铁一直是构成汽车的主要材料，在汽车用钢中，合金钢比例较高。国外不少汽车采用含Cr、Ni、Mo等元素的结构钢和含Co量很高的永磁材料，而这些元素的资源都较稀缺，节约合金资源成为指导汽车材料开发和应用的方针之一。
构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料，其中约86%是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料占了80%。在90年代日本的消费量中冷轧薄板占37%，热轧薄板33%，特殊钢24%;另外铝铸材料的83%都是用于汽车制造上， 这对日本经济界的发展产生了很大的影响。 钢铁材料的理论强度约为14000MPa，直径为1～2μm的铁单晶体试棒可接近这个理论强度，而实际使用材料的最大强度只有2000MPa。从宏观上看是由于材料的缺陷，在微观上看是由于结晶的缺陷，所以，为得到强度高而便宜的钢铁材料，应尽量减小这些缺陷，并进行各种各样的研究。 汽车的车体钢板，以前使用的是容易成型的软质钢材。为适应轻量化的需求，以后开发了高张力钢板。这种钢板具有成型性好、强度高，并可使板厚减薄的优点。高张力钢板是在原有钢板基础上添加固溶强化型元素(硅、锰等)和析出强化型元素(铌、钛等)，并在钢铁厂退火炉内连续退火而得到。它有着屈服点低的、复合成分多的特点。 车身外板用的钢板使用最多的是加磷的抗拉强度为350～400MPa的钢板，特别是轿车上使用的钢板，20%～50%都是高张力钢板。目前，正在进行研究将以前铸造的一体成型的发动机气缸体改用钢板冲压成型，可大幅度减轻重量而制成轻量化(约33%)的钢板制气缸体。另外，驱动系统齿轮由于高功率输出、轻量化、降低噪声等的需要，对驱动系统齿轮提出了严格的质量要求:强度好，热处理变形小。为达到这一要求，在钢铁材料的制造过程中，采用了连续铸造法。这种方法跟以前的铸锭法相比，具有冷却速度快、成分偏析少的优点，它与制钢时的真空脱气技术组合，可以满足齿轮所要求的强度。进而，为缩小对热处理变形影响大的钢的淬透性的偏差，制造出高品质的连续铸造钢，现在铸造的钢可将日本工业标准规定的淬透性规格限制在1/3上。连续铸造法具有提高制钢时的材料利用率和降低制造所耗能源的优点，且由于制造工艺合理化也使成本有了降低。 降低成本是和提高质量同等重要的课题，降低成本主要有两个手段:一是减少合金元素的添加量和降低替代材料的成本。可将价高而且价格不稳定的含Mo的Cr～Mo钢改用钼添加量只有其一半的半Mo钢和硼钢。二是降低零件制造成本。在这里为降低零件制造所消耗的能源而采用非调质钢，为提高加工能力，也有采用易切削钢。因非调质钢添加了钒，控制了热锻后的冷却速度，省去了淬火、回火的热处理，故确保了强度。它可在汽车的曲轴、连接件、FF车的车轮等部分使用，其用途可望得到进一步扩大。另外，对于易切削且强度降低少而用于齿轮的低铅、易切削钢是一种新的易切削钢材。它可用于小型车的变速器，并具有降低制造成本的效果。 新型弹簧钢 新型弹簧钢主要指汽车悬挂系统的弹簧用钢，目前用的最广的钢板弹簧是Si钢，其性能基本上能满足使用要求，近年来，变截面少片弹簧在汽车上的应用越来越多，使用这种弹簧可以节约l/3左右的材料，并使汽车的平顺性等性能得到改善，同时有显著的技术经济效益，但其生产工艺发生了相应的变化，含Si量较高的弹簧钢具有较高的脱碳倾向，故应发展低Si或无Si的弹簧钢，以满足生产的需要。 微合金非调质钢 在钢中加入微量V、Ti、Nb等元索、经锻造或轧制冷却后在铁索体、珠光体中析出碳化物或碳氮化物而达到强化，不需要调质，可以减少热处理工序和设备，避免热处理变形和淬火裂纹造成的废品，降低能耗和生产成本。 高强度钢板 采用高强度钢板，既可以减少汽车由身的质量，又可以提高汽车的安全性和可靠性，含磷深冲压高强度钢板主要应用在车身、驾驶室上的深冲压件，使用得当，可降低材料消耗10％，双相钢板其有较低的屈服强度和高的加工硬化能力，比较适宜于制造变形程度大的冲压或拉延深件，根据成形特点，可使零件质量减轻30％一60％。 镀覆钢板 镀层钢板和钢管的研制与应用，是为了改善耐腐蚀性等性能。国外在汽车上大量使用覆层钢板。镀铝或渗铝钢管主要用来制造消声器，排气净化装置的接触容器和反应器部件。镀锌钢板用来制造车身、车架、驾驶室、油箱等零件。含锌、铬的高分子化合物涂层钢板，主要用于防腐蚀要求高和不便于涂装的车身、驾驶室零件。 传动系材料 齿轮是汽车的重要基础零件，应按其模数和工况选用不同级别的齿轮钢。在我国目前变速器和后桥齿轮大都使用2OCrMnTi，需仿制国外成熟的先进钢种，形成汽车齿轮用钢系列化。 扩大应用有色轻金属 有色轻金属的应用范围在不断扩大，铝的密度为钢的l/3，用铝代替钢可以减少质量50％左右，但铝的强度低，体积较大。镁合金的强度比铝合金高、而与高强使合金结构钢相近，所以，冲压铝、镁合金作汽车材料，是使汽车减轻质量和节能的一条有效途径。。 粉末冶金合金 烧结金属，是以金属粉末为原料，作金属模具内压缩成形，后烧结而成的，无需加工，材料的成分配制能自由控制，它已应用于轴承、排气门座、凸轮、齿轮、支架上。这种材料也可以用来制造连杆、消声器、离合器、转向系及制动系部件。
随着粉末冶金工艺和技术新发展，高强度、高耐磨性、耐热、形状复杂的烧结结构零件和高性能减摩材料将大量应用于汽车制造中。所以，高强度烧结合金钢、烧结不锈钢等结构材料、低噪声轴承材料、高温高真空减摩材料、半金属减摩材料等将进一步得到发展和应用，这将对汽车制造产生巨大的影响。
1前言
对于今天的汽车制造商来说，可以选择的材料越来越多，从塑料ABS到氨基甲酸乙脂，从金属铝到金属钛，而且随着材料技术研究的深入，其选择范围还在不断扩展。制造材料的选择受诸多因素的影响，正如同我们不能将两个相距很远的国家用同一个市场规则和消费需求来衡量，即使是同一地区的两个不同的分市场，如北美的中型轿车市场和紧凑型皮卡，车辆使用的材料也不同，在某些情况下，材料革新的成功能够成为产品明显的竞争优胜。诚然材料重量是一个非常重要的选材因素，但并不是唯一的决定因素，例如近来保险杠横梁的选材开始由原来的铝、塑料等轻型材料向钢材转化，显然钢材要比铝材和塑料重量重，但其强度一般而言要比铝和塑料略胜一筹。另一方面轻型材料的选择无疑可以大大降低整车的重量，一向在人们心目中的“重磅金属”钢铁在车身材料的选择中，却仍占有一定的比例。材料的不同选择最终是要为汽车的性能服务，如噪音、震动、气流、重量和成本等。由此可见性能有时比材料重量更能决定材料的选择，材料只是在如何帮助汽车满足其最终目的方面起一个重要的作用。因而对不同品牌的车辆其选材之间差异较大，如发动机材料的选择在不同车型上变化非常大，甚至同一车型可以配备不同的发动机；有些车型的发动机配备塑料进气歧管，挤压铸造的铝转向节，有些则配备铝进气峻管，而有些情况下却要综合和兼顾两者。综上所述，材料的选择不仅仅决定于材料的性能。
2汽车材料应用发展趋势
2.1塑料
塑料材料具有重量轻，易于加工和防锈防腐蚀的特点，而受到众商家的普遍“青睐”。目前汽车的保险杠几乎都是塑料。塑料最先使用在汽车的内饰和外饰件上，为汽车饰件的软饰化、高档化、纤维化、舒适化起到了一定的作用。近年来，塑料在车身板和发动机周围的零部件上的使用量在不断增大，约占车身重的10～15％，仅以欧洲为例，和20年前相比，目前西欧的各汽车制造商用于制造汽车的塑料耗量增加了100多万吨。根据欧洲塑料制造联合会的（APME）统计，1997年欧洲有1700万吨的塑料用于汽车生产，1998年塑料的使用量更多，从1999年开始，平均每辆车的塑料用量将从原先的70kg增加到100kg，净增30kg。根据APME的统计，目前现代汽车上100kg的塑料件取代了原先需要200～300kg的传统汽车材料（如钢铁等），其减重效果达到100～200％。APME估计，按这种标准计算，由于大量使用塑料部件，每辆车每行驶150000km，将减少燃油消耗750L，按此计算，每年西欧由于车重的减少而节约的燃油就有1200万吨，CO2排放下降3000吨。
一般热固性塑料力学性能好，强度高，表面质量好，具有良好的表面着色、电镀、植绒、铆接、喷溅、耐腐蚀等性能，多作为外表面件生产使用，主要用于生产内部构件。塑料在轿车的使用量占车重的8～30％，用玻璃纤维增强的不饱和聚酯塑料制造车身零件，比钢板冲压的轻40％，其特点是重量轻，耐腐蚀和成形好，采用玻璃纤维增强不饱和聚酯模压复合塑料板直接在压力机上模压成形，成形后只需切掉飞边。用复合塑料压制的整体发动机罩，是将翼子板、大灯罩和发动机前罩等联成一体，大大简化了生产工艺。
除了已经成熟的塑料部件制造技术外，塑料材料制治技术在2000年有一个长足的发展，一些高技术含量、低成本、高效率与持久耐用的塑料材料的使用比例在不断上升：如通用汽车公司在其生产的汽车上使用命名为Bafour 425的塑料产品，其生产商是Baydur，该材料采用结构反应喷射模制（SRIM）手段，通用将该材料用于制造Chevrolet、Silvercdo的组合式车厢、车厢后挡板和翼子板。使用该材料制造的车厢体厚度仅为3mm，非常轻薄。该材料采用强化反应注射成型（RRIM），在反应喷射成型的原料中加入强化剂，以达到减少其线膨胀系数，提高材料的耐热性能的目的。采用这种材料制造的厢体、厢体后挡板、翼子板的皮卡和同车型常现钢材厢体、厢体后挡板、翼子板的车辆相比重量减少350磅。除此之外，通用还将Baydur425材料用于制造Chevy、GMC全尺寸载重皮卡的后翼子板，每个翼子板重量仅有26磅，和常规客车车厢相比减少66磅。这种选材方式除了材料本身的特点外，最大的优点是允许卡车的两侧采用整体设计。无独有偶，克莱斯勒和福特汽车公司在其2001年的选装车型上采用了塑料保险杠，如克莱斯勒的Towm、Country、Voyager和DodgeCaravan微型厢式车采用热塑料保险杠，重量仅有11．4磅，比采用钢铁保险杠系统减重41％。福特在其2001年的ExPlorer运动型车上采用了新型保险杠，这种保险杠采用钢铁和喷射模制塑料的复合材料，经过PC／PBT树胶处理合金横杠，外覆盖有彩色聚稀烃类热塑料。这种材料的保险杠在制造时间和制造工具上都较常规的保险杠要经济。Johnson控制公司为克莱斯勒Sebring提供聚丙稀和天然纤维复合材料，用以制造门的装饰衬板，可以不使用粘结剂，减轻重量并具有侧碰保护功能。
日产在其2001年的ZTERRA上采用塑料行李架顶棚，使该部件的制造成本降低61％，2个铝质侧面扶手和由6个顶棚支撑架托起的装配横梁，可移动的行李架可以支持30磅的重物。2001年的Dodgestratus、Neon和克莱斯勒的Cirnus、Sebring采用低密度的发泡绞合线，该材料内呈蜂窝状，可以全部回收使用。
除此之外富含高技术的尼龙材料，具有强度高的优点，也被广泛地应用在汽车进气歧管上，如Dodgestrutus和克莱斯勒的Sebring采用含有35％玻璃纤维的新型尼龙材料制造进气歧管，在保证材料强度的前题下，进气歧管的重量只有6磅。另外尼龙材料还被用以生产发动机盖。一些工程塑料的用量近年呈上升趋势，如LNP工程塑料用于制造可以在暗处发光的聚碳酸脂／不饱和树脂，来生产卡车安全放松手柄。根据汽车部件联合会的报告，未来5年内，增强型热固塑料的应用将增长47％。
用镁合金制造操纵杆托架、大粱、离合器壳和变速器壳等 在美国和欧洲，保险杠、油箱也将钢板改用为铝合金。
2.2铝金属及合金
铝的密度为2.7g／cm3，约为钢的1／3，铝作为汽车材料有许多优点，如在满足相同机械性能的条件下，铝比钢减重60％，易于回收，在碰车中，铝比钢多吸收50％的能量，铝不需防锈处理，此外传统的钢板成形压机都可以用于成形铝，只是工艺设计中应注意补偿铝板中较大的回弹量即可，因而铝被广泛用于汽车（尤其是轿车）。随着铝及铝合金制品工艺的成熟，铝及铝合金作为一种汽车轻量化材料，越来越多地应用于各种车辆上。铝合金材料 铝是轻量化首选材料。在高张力钢板、铝、塑料与一种称为FRP的轻量化材料中，铝起了特别重要的作用。由于铝的比重只有铁的1/3，由铁向铝转换也比较容易，所以把活塞、进气支管、气缸盖、盘轮等都采用了重量轻的铝合金。用铝合金板制造发动机罩、行李箱盖、保险杠、车身内外板件、散热器，保险杠用的新铝合金也多次被开发。但在日本，主要使用的是钢板和塑料，这是因为欧美等国和日本的铝价格差异较大。因此，未来汽车的材料构成比例中，欧美地区的铝将成为主要比率。如在德国的试验车中，铝合金使用率已达到全体材料的30%。另外，由于不稳定的铝价格和强力塑料的推出，每辆汽车中铝使用量的增加势头比以前有所减弱，从精炼铝在价格来看，铝仍将是轻量化首选材料。 镁合金材料 镁比铝更轻，且资源丰富。对于易氧化的镁，由于已开发出效率高的锻造工艺，使镁的制造成本下降，但其精炼能源为电力，所以其成本比铝高。镁能否在汽车零部件上大量使用，镁和铝的价格差成为关键。镁的比重只有铝的0.64;因此价格差如能控制在1.7倍以下，才有可能使用镁。据此，从目前轻量化材料的现状出发，还不如把铝改换成塑料。但也存在制造设备的供给能力和再循环问题。而在环境问题上，也将会带来新的问题。
1978年每辆中级轿车的铝材耗量为32kg，1998年增加到85kg，即20年内增长l.7倍，据预测2012年，每辆轿车的铝使用量将进一步上升到130kg与1998年相比增长53％。日本在铝合金材料应用方面发展比较快，从1985～1995年10年间，日本汽车工业用铝量几乎增加一倍达到100万吨，其中跑车平均每车用铝量达到250kg，占整车的164％，各种轿车的每车平均用铝量达到101kg，占整车重的88％。日本分析家认为，到2001年用铝量平均将突破10％。1996年奥迪公司生产的全铝A8轿车采用铝合金挤压车架，重量降低了35％，抗扭强度增加了50％，该公司推出的A2小型轿车也将采用全铝车身，其年产量A8要大得多。美国的一项研究报告表明，采用铝材料整备质量为1483.6kg的轿车，在保持全部性能的前提下，车身质量能降低125kg。可见铝及铝合金制品对于车辆的轻量化，其前景非常可观。
采用铝合金材料的主要目的是减轻整车重量和节省能源，然而无论是材料成本和生产工艺，铝板都要比钢材昂贵。铝的价格是钢的3～4倍，但其废料卖出价格也高，同时铝合金再生耗电能也少。尽管铝板的成本高，但铝板的应用仍在不断增加，对车身覆盖件来说，主要用在发动机罩和行李箱，铝合金向全车身的应用进展发展较慢。80年代后期开始在发动机罩、挡泥板上使用，全铝型无骨架车身，用6000系（AL-Mg-Si）合金和7000系（AL－Zn－Mg）合金，不仅可减重30～40％，其安全性也很强。针对化学合成处理差的问题，研究者又开发了可与钢板在同一流水线进行磷酸锌处理的铝板。由于在轻量化方面效果显著，目前美国和德国把特制铝用于车身外板，使汽车的铝材化进入实用阶段，其用量有不断增加的趋向。特别是现代无骨架车的推出，加大了铝材的应用空间。从近年国外出现的概念车来看，在车体结构上大都采用无骨架式结构和空间框架结构，而且大都以铝挤压型材料为主，挤压型铝材是将铝合金挤压成各种复杂断面形状和中空状型材，其具有比重小，比强度大，制造成本低的优点。用中空铝型材作车身结构和保险杠，能减轻车身重30～40％，并与钢材件具有同等的抗冲击强度，特别是当汽车发生意外时，还能吸收因碰撞带来的冲击能，保护乘客安全。挤压型材料用于保险杠，可比钢板焊接保险杠大幅度减少质量。
就目前来看，因为材料的回弹增加和出现裂纹，使铝板的冲压比钢板难度大，目前还没有大批量生产的汽车完全采用铝板，但使用专为铝板设计的模具，这种影响会减少些。目前采用全铝车身的汽车一般是年产在几千辆的中等规模的小批量生产，大批量生产的中型轿车车身中铝结构的比重只为3～7％。运动车、电动车、概念车等对减重有特别的要求，铝用量较大，一般轿车中，铝通常用来制作覆盖件、车轮、空调系统、保险杠、座椅、窗框和换热器扰流板等。
2001年铝材料的使用除了延续以往的趋势外又呈现新的发展态势。目前国际豪华车市场，铝平均用量在245磅，而1991年仅为160磅。铝材料的使用为汽车减重作出了巨大的贡献。奥兹莫比尔的Anrora的铝质部件的总重为480磅，几乎是汽车铝平均使用量的两倍，由于铝金属的使用，2001年的Anrora 4．0比2000年同型号的产品减重165磅，Anrora 3.5和4．0型跑车由于采用新的可拆卸或卷叠的活动车顶，使其重量大大降低，包括保险杠横梁、前（后）控制手柄、转向节都采用铝制件。福特2001年的Explorer是目前铝材料使用量最多的一个车型，其转向节、发动机罩和前翼子板都采用铝材料制造。福特的Mountaineer同样也采用了铝转向节，福特Expedition 4.6L V8采用了铝汽缸体以减少汽缸重量。奥迪A2采用了铝质后坐框架来取代传统的铁质框架，该框架由Lear公司生产，为了保证部件所需的强度，采用铝夹层结构，断面用铝材料制造，通过胶粘和柳焊来满足部件的形状和材料的要求，其重量大约为铁质框架的一半。
2001年铝材料的另一个使用领域集中在发动机上，如莲花的LS430采用铝曲柄铀和连接轴承连杆，该车的上控制手柄采用热锻铝，后桥承架采用铸造铝，除此之外日产的Pathfimlor、Infiniti QZ4都采用了铝气缸代替传统的铸铁气缸，日产Altima还采用了铝气门挺杆等。
汽车金属材料的应用和发展 汽车板料成形的发展趋势 为满足较高的安全标准及乘坐的舒适性，就必须增加轿车的质量，但轿车的质量又极大地影响着轿车的油耗及尾气的排放量，因此，汽车工业正努力采用轻型结构来减轻汽车质量。这就涉及到对材料及生产工艺的战略决定。而占整车质量20％～25％的白车身无疑具有很大的减轻质量潜力。 不同的车身结构对减轻车身质量的潜在能力起决定性的作用，这些方法一类为分开的生产方式(自支撑底盘及独立车身和承载构架及独立车身)，另一类为集成式的加工方法。(金属板材整体式车身和无车架车身)。如今金属板材整体式车身在大批量生产中已广泛使用。 减轻车身质量的方法 大最使用轻质材料是车身减轻质量的主要手段。如今，中型车质量经50％～60％由钢组成，车身中铝的结构比仅限于3％～7％(质量)、集中于发动机及底盘生产中。塑料约占10％～15％(质量)。在当今大批量生产中，白车身的主要材料是钢，但其他材料如铝合金及塑料正显得愈加重要，过去白车身材料采用常规低碳钢，然而为了减轻质量及增加结构性能，高强度钢(HSS)已变得愈加有前景了。 在可靠的生产工艺下，采用高强度钢可减轻质量。在大多数情况下，结构板件要求更大的拉深深度以及更加复杂的负载。大批量生产中，屈服强使高达42OMPa的微合金钢和含磷合金钢，在结构部件中(防撞击部件)，如车体内侧板、内侧柱等，已广泛的应用。 对大批量和小批量生产的影响 在金属车身面板和结构面板的生产成形中，深冲压为主要的生产工艺。然而在材料成形方面仍然可以进一步改进。生产工艺必须根据生产规模划分。白车身内面板和外面板的大规模生产通常由冲压线和多工位压机生产，因为这些生产方式可以满足批量的要求。而材料(尤其是超高强度钢)对压力机最大许可压力和单位工件生产时间有很大影响。 泡沫金属在未来汽车中的应用 制造从泡沫塑料在建筑中广泛使用中得到启发，科学家们考虑在汽车业中使用“泡沫金属”。目前汽车工业是消耗金属最多的工业之一，金属制造业虽然能生产2500多种性能各异的钢材和千百种有色金属，但仍然满足不了汽车制造业的特殊需要。如果“泡沫金属”能研制出来，它将成为未来汽车的最佳材料，这种泡沫金属零件的结构是:外表用薄钢制成，中心则用泡沫金属填充。 报载欧洲目前已经研制出--种新型钢质结构材料，它比普通钢质材料轻10％。主要是靠粘结钢质零件和采用减震材料新结构而制成。同时还研制出“精确钢坯”组合新结构，能使所有部件相互巧妙配合。这样，在汽车制造中，就可以机动而广泛地选用应力强度恰好合适的组合部件，如在车门铰链部位，其零件除外形合理、美观外，还需具备结构稳定性。 目前德国科学家已经成功地研制出“泡沫铝”--将铝粉和钛氧化合物粉末相混成，填放到钢皮制成的模型中，然后再把这充满混合物的模型加热到铝的熔点，这时，氢气会从氢化合物中分解而逸出，从而使熔化的铝产生泡沫，当钢皮模型完全冷却后，便形成了固体“泡沫铝”。这种“泡沫铝”具有整体结构，其质量轻而均匀，强度比铝更高，其外覆的钢皮模型更增强了部件的强度和刚度。 为了提高汽车的安全性和可靠性，需要从设计上、制造上，特别是材料方面考虑。例如，提高汽车结构材料的强度和韧性，使之更坚固可靠，一旦发生撞车、翻车等交通事故时，能最大限度地减轻损伤程度，保证人员的乘车安全。与此同时，大力发展各种汽车用的具有特殊功能的材料，以提高汽车的自控能力，进一步改善汽车的性能。 汽车所用的材料，由于节省能源、节省资源、轻量化的需要而有所变化，新材料相继被推出、应用。在比较成熟的金属材料中，钢铁材料和轻金属材料也出现了新的发展趋势。
继铝金属之后，镁金属有望成为又一前景广阔的车用轻量化材料。由于镁的密度(1.74??g/cm??３)比铝的(2.7g/cm??３)低得多，因此，用于制造某些汽车部 件比铝更合适。镁金属已成为美国汽车研究理事会（USCAR）汽车材料分会关注的中心，USCAR正着手2．9L／100km耗油家庭轿车的研究，目前轻材料的研究机构开始转向对镁金属的研究。未来镁金属部件必须能够抵御外界恶劣条件如：雨、盐分、尘埃等，而那只是第一步，一个耗资1000万美元的包括政府、汽车制造商、汽车部件供应商、大学和国家实验室共同参与的镁金属应用的开发计划已经开始，主要解决关于材料的收缩性、防腐性、与相关的分析技术和合金制造方法等问题。
目前镁金属的应用主要用于内部部件，如：转向柱套管、固定架、仪表板、座位框架、转向轮、凉栅安装导轨以及用于光盘机与录音机上，未来镁金属的应用将扩展到顶棚面板、活动车顶、车轮、进气歧管、气缸盖、油箱磐层、启动器、转化器和发动机气缸体。在欧洲已有6家汽车制造公司开发使用镁金属发动机气缸体，在未来的3～5年，镁金属发动机气缸体将进一步投入实用。为了拓展镁金属的实用性，化学家正积极寻找镁金属发动机气缸的冷却材料，一些专业化学公司也在从事这方面的工作，在发动机罩下的高温区域，如汽车变速箱和发动机部件正成为镁金属应用的一个焦点。90年代，合金技术的快速发展使得研制良好的抗蠕变性能的镁合金完全可能，加拿大的Noranda大学最近开发出3种镁金属压铸合金，并研制出高温下具有优良强度和抗蠕变性的合金材料，镁合金良好的抗蠕变性，对发动机部件来说非常重要，好的抗蠕变性意味着变速箱的材料不会变形，螺栓不会松动，因而镁金属在汽车上的应用前景非常乐观。
随着一些相关材料的技术问题的解决，未来10年镁金属合金在每辆汽车上的使用量将突破60kg。如果关键的技术问题得以解决，其使用量将远远超过这个数，因而世界一些主要汽车制造商对镁金属的研制工作非常重视。福特公司就看好镁金属的市场前景，目前福特公司镁金属的使用量为22045吨／年，而这主要由于其汽车生产量的上升，2004～2005年公司计划将镁金属用于车身结构和仪表板上，届时其镁金属的消耗将达到44100～55155吨，与此同时福特计划2001年运动型多用途车的仪表板全部采用镁金属材料，进而扩展到福特F系列车现在，大众公司的帕萨特牌轿车变速器壳体、奥迪公司的A8型轿车仪表盘外壳、奔驰公司的 SLK系列轿车燃油箱盖和保时捷公司的高速轿车车轮都改用镁制造。大众公司的路波牌3L车 尾箱盖，其内板材为高纯度镁合金，外板材为铝合金。??
采用真空压力铸造法制造的镁合金薄壁铸件，其壁厚可以比铝质的更薄些，这意味着质量可 更轻些，不过，因为镁的弹性模数比铝的小，因此，有时镁部件需要辅加更多的加强筋结 构。y
。如果仅从成本的角度来考虑的话，镁金属和铝等轻质材料显然和钢铁相比没有优势，通用的高级材料工程师阿兰罗说，通过零件的设计和制造以及关键技术的解决，完全可以使镁金属应用于传动系、发动机缸体、变速器盖、进气歧管、水泵嘴以及底盘，如多孔镁金属合金的制造工艺的解决将扩展镁金属合金在底盘上的应用。专家相信，随着相关技术问题的解决，未来镁金属必将成为汽车轻量材料家族中的重要成员。
当前，尽管塑料在汽车中的用材比例还较低(世界平均为8百分号～12百分号)，但汽车制造若离开塑料 已是不可想象的事。就整体水平而言，应用塑料的比例比铝的还要高些。??
据统计，当代汽车视车型不同，其应用 的塑料零部件，35百分号～50百分号为PP，处于主导地位，六大类塑料(PP、PUR、PVC、ABS、PA、PE) 占汽车用塑料的90百分号左右。塑料用于制造一些汽车零部件，最突出的优点是质量轻、易于成 形加工和价格低廉。此外，塑料作为某些汽车零部件的外覆(包)和绝缘(隔音)材料还可吸收 撞击能量，从而可提高行车的舒适性。??
完全可以预料，随着塑料性能的进一步改善和种类的扩大，其在汽车上的应用范围还将扩展 ，例如在发动机领域。欧宝公司1.2L Corsa牌轿车的进气管已由金属改为塑料件。此外，塑 料气门室罩也早已为发动机制??
塑料在汽车上的应用实例如下：
PP保险杠、空气滤清器壳体、导管 、容器、侧遮光板
聚氨酯PUR座垫、仪表板垫和罩盖、天花板(车顶棚)
聚乙烯PE燃油箱、冲洗水箱
丙烯腈-丁二烯-乙烯共聚物ABS内饰、车轮罩、散热器格栅
聚酰胺PA发动机安装室上盖、进气歧管、车轮罩、插头
聚氯乙烯PVC地板护板、防撞条(板)、电缆线绝缘、驾驶室内饰
聚甲基丙烯酸酯PMMA尾灯散光玻璃
聚碳酸酯PC前大灯散光玻璃、保险杠外包皮、车身覆盖件
对酞酸多乙烯醇酯PET纺织物、盖(板)、皮带、气囊壳体
聚丁烯PBT电子器件外壳、保险杠外包皮、车身覆盖件、插头
聚缩醛POM线夹、插塞连接件、支承元件等
推动塑料普及的原因不仅仅在于它可减轻汽车 部件约40百分号的自身质量，而且还能降低40百分号左右的采购成本。同时，在许多情况下，还可扩大 零部件的功能，例如塑料气门室罩，除了能简化设计、具有减振功能外，对于曲轴箱排气机 构和直接点火线圈还可起到油分离器的作用。将来，轿车行驶系的部件也将更多地使用塑料 制造，如欧宝Astra牌轿车就安装了玻璃纤维增强的塑料稳定杆―铰接杆机构。若置身于汽 车内，则举目可见各式各样的塑料零部件，目不能及的也不少，如暖风和空调的气孔、油门 和离合器踏板等也是用塑料制造的。1995年，欧宝Vectra牌轿车率先使用塑料安全气囊壳体 ，由于其质量较传统材料的减轻45百分号和成本更低这一明显的优越性，因此，其后在其它车型 上也陆续装用。如表2所列，车身覆盖件、外饰件、内饰件和保险杠等是塑料应用的重要领 域，后视镜外壳也用塑料制造。附件，诸如罩、盖之类在一些大批量生产的汽车上也已广泛 应用。奔驰Smart牌微轿车身覆盖件装用了具有本色的可随时更换的塑料覆盖件，倍受市场 关注。雷诺Espace牌轿车和莲花Elise牌轿车也是塑料车身。当然，这两种车的产量都不算 很大。据认为，如果年产量达到8万辆，则塑料车身的生产成本就与钢车身的相当。发展趋 势表明，汽车尾灯和前大灯的玻璃罩将从天然材料转向有机材料(亦即塑料)。
