解析汽车材料应用
在汽车工业中，材料往往就是一切。数十年前的汽车，几乎皆以形形色色的钢铁打造。其中只要少数零件不是钢铁制品，例如塑料或木材。然而如今汽车工业在材料应用上却有很大的转变。其间，我们对被动安全性能和设计的要求也在逐步提高，导致汽车材料供应商不断研究开发新材料，以取代密度相对较高的钢和铁，从而获取更高的机械性能。
汽车零件应选用哪种材料制造，主要取决于以下几个因素：一、材料的成本，二、材料的密度，三、机械特性，四、循环再生的弹性和效率，五、处理和塑性成型的难易程度，六、材料的供应是否充足，七、安全性，八、生产加工的成本。其中最重要的因素是材料的密度和材料的成本。成本方面，不能单纯考虑汽车的生产成本，还需考虑该种材料是否具备充裕的供应，以及循环再造的可能性。
铁质材料日益创新
长期以来，钢材和铸铁一直支撑着汽车工业的发展，但两者的应用程度在过去二十年却持续的下降，原因就是它们拥有较高的密度。在尽量降低整车质量的前提下，各种密度较小的金属材料应运而生。
今天汽车工业常见的工程用材料，大致分为四类，金属材料、无机非金属材料、高分子材料和合成材料。金属材料的代表是铁，以及用铁、碳合成，再加入少量其他元素的铁合金，各种钢材与铸铁就是最常见的例子。只要调整碳含量，再通过不同的热处理方式，就可制造出机械特性和强度不同的各式钢材和铸铁。
虽说应用程度有所下降，但钢与铸铁在如今的汽车上还是占有相当重要的角色。若以重量计算，今天铁合金仍占一般汽车的六成重量。铁合金的优点在于成本低，并拥有良好的机械特性及强度，易于塑性成型与加工，又具有一定的循环再利用的效率，其生产及应用经验已非常成熟。缺点是暴露在环境中的抗腐蚀能力相当有限。当汽车的主要部件如车架、车身、引擎、悬挂系统、传动系统的零件均以钢铁制造时，这两个缺点更加不容忽视。
为了迎接新材料，尤其是铝合金的挑战，钢铁工业并没有坐以待毙，开发出新型的铁合金，试图缩小钢铁与铝合金的密度差距，于是催生了所谓的高强度钢和超高强度钢。这些新型的铁合金都是超轻钢材车身计划的重大成果，由此制造的汽车可比传统钢材制造的汽车质量轻约四
分之一，借此压制铝合金在车身应用上的急速发展。
铝材大行其道
尽管钢铁技术持续改进，但与此同时，铝材在汽车工业扩大应用的情况下并没有停滞不前。这种材料在今天已被视为轻量化汽车第三大常用材料，平均每部汽车使用的铝质组件已重达115kg，以质量计算已超过塑料。虽然铝材不利于塑性成型与加工，又有抗腐蚀能力低和机械特性远逊于钢的缺点，但是其低至2.7g/cm 的密度却令它成为轻量化汽车的首选材料。根据实验结果，若以材料重量为单位，铝材的机械强度达传统钢材的两倍。这样就很容易理解现代汽车的引擎汽缸顶往往会以铝合金制造。这种趋势不但见于活塞等引擎零件，还扩大至悬挂组件。此外，业界亦积极将其应用到车架和车身，例如奥迪已有两款汽车使用纯铝合金的车架与车身，其它车厂亦纷纷效仿抛开铝材，汽车使用的其它轻质金属材料也越来越多其中最重要的就是镁和钛。镁的机械特性与铝相近，密度仅为1.74g/cm ，但其生产成本相对较高，而且涉及更复杂的抗腐蚀加工，所以在汽车的应用范围仍然限于特殊零件，例如进气歧管和轮毂。钛的密度也较低（4.54gcm ），机械强度非常高，对常见于环境的化学物质具有很强的抗腐蚀能力，问题是开采、提炼钛的成本非常之高。
塑料愈受青睐
近年来深受汽车工业青睐，应用程度越来越广的材料，就是通称为塑料的聚合物。塑料在60年代还没有普及，当时在汽车上平均所占的重量不会多于10kg。如今的情况截然不同了，一部汽车使用100kg的塑料部件司空见惯，所取代的材料往往比它们重两倍。聚合物是天然或人工合成的材料，依靠多种聚合方法将大型分子链接而成。石油是大部分聚合物的原材料，其他天然来源还有橡胶等等。他们的主要优点包括易于生产和成型、易于制造几何形状复杂的零件、透明特性、低密度和低成本，缺点则在于较差的机械特性和物理强度，对热力又相当敏感，难于循环再造也增加了它们污染环境的机会。
三类聚合物
聚合物按特性可分为三大类别
第一类是热塑性塑料，它们能在加热时软化，容易变成流体铸成各种形状，冷却时能迅速凝固。汽车工业常用的热塑性塑料有聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙以及ABS 树脂。现在许多汽车零件，例如防撞杆、仪表板、车厢零件等已普遍使用上述聚合物制造。
第二类是热固性塑料，这类塑料混合了聚合物和令聚合物硬化成型的固化剂，常见的有环氧树脂、不饱和聚脂和氨基树脂。在汽车上主要应用于电器回路的保护及连接部件，地保护垫层等。它们亦可以跟玻璃纤维混合，变成一种可应用于车身的硬度很高的材料。
橡胶是最后一类聚合物。它们具有受压变形、消压则回复原状的特性，包含天然橡胶、合成橡胶、合成聚异戊二烯，主要应用于轮胎和机械零件之间的弹性部位，也常常作为防水介质。
聚合物的类型多不胜数，可以用来制造上千种不同零件，由于这种材料应用范围广泛，富有弹性，轻质特性又有助于减轻汽车重量，所以深得汽车工业的青睐。将上述的工程材料混合使用，我们会得到一种重要的新材料——合成材料。合成材料均以两种或两种以上的成分构成，从而创造一种不同于单一成分的材料特性，另一种则形成一个母体或铸模，其密度通常十分低，起固定强化成分，帮助后者发挥最大功效的作用。汽车工业应用的合成材料主要属于纤维一类，在铸模内填充数以千计的纤维状强化成分。制造这些纤维的材料主要有玻璃、碳、聚合物等。铸模则可以用塑料、金属或陶瓷制造。现在合成材料仍未普及于大量生产的汽车，通常只应用于超级跑车或赛车，原因是它们的生产成本很高，维修亦较为麻烦。
与“铁器时代”说再见
石油危机和环境污染令汽车工业只有一条路可走——现代汽车应该消耗更少的资源，并且尽可能的降低排放，其中最重要的途径就是它们必需减重。这种大趋势会令密度较高的材料逐步退出历史舞台，取而代之的是各种轻质材料。但在取代的过程中我们仍需要满足安全、循环再造、成本效益和基础配套等实际需求。可以肯定的是，材料科学技术会持续发展，更轻、更强的材料必会相继问世，为汽车的“铁器时代”划上句号。
