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据外媒报道，各大汽车制造商都在持续增加材料研发费用，旨在开发新型合金和材料的同时提高其性能。此外，汽车制造商也在改进其最新的焊接和成型技术，以支持各种材料和合金的生产。这样的投资有着同一个目标：在实现轻量化的同时减少排放。由于汽车行业将不得不满足越来越严格的排放标准，因此最好的应对方法无疑是减轻车身重量（轻量化）。为此，需要将各种铝合金与高强度钢、镁、复合材料（如碳纤维）以及各种塑料结合起来。
钢铁和铝行业的技术发展和应对
预计到需要提高产量和生产效率，钢铁和铝轧制行业近年来投入巨资改进技术。例如，该公司最新的技术突破是连铸，这可以大大降低成本并缩小高强度钢和铝车身板 (ABS) 之间的差距。据该公司称，该技术可以更快地生产铝卷，处理熔融金属仅需 20 分钟。相比之下，传统轧制需要 20 天。这项技术进步可能会扭转局势，并鼓励许多制造商转向 ABS。
未来汽车行业的主导材料之争将在铝和钢之间展开。目前，铝在汽车应用的比例越来越大。而钢则试图通过各种汽车用先进高强度钢（AHSS）产品与铝争夺汽车材料的主导地位。
除乘客舱（车顶导轨、前后导轨）等一些需要考虑安全性的关键车辆区域外，汽车制造商现在有能力用铝制造整个白车身（未涂漆的车身），目的是显著减轻重量并提高车辆性能。
这也解释了为什么所有主要的汽车铝板制造商（例如 、、Amag、 等）都在努力开发具有改进的抗拉强度（提高两到三倍）的新型 5xxx 和 6xxx 汽车铝合金。与此同时，他们还在不断改进材料的其他性能（例如延展性、伸长率）。这些产品特性对于汽车应用无疑至关重要。在大多数情况下，这些铝合金将成为抗拉强度高达 700 MPa 且成本显著降低的高强度 7xxx 铝合金的替代品。
汽车车身（白车身、引擎盖/气门罩、车门灯）制造商主要使用加工硬化的5xxx系列铝镁（锰）合金和热处理的6xxx系列铝镁硅合金（-）。由于轧制后进行了热处理，热处理铝板的材料强度也得到了很大的提高。
汽车研究中心的趋势预测
美国汽车研究中心（CAR）在2017年最新报告中透露，预计到2020年，高强度钢的使用量将达到峰值，占汽车总重量的近15%。到2040年，这一比例将逐渐下降到近5%，其他轻量化材料也将在汽车材料领域占据一席之地。同时，软钢在汽车总重量中的占比将从55%（历史高位）下降到近5%。
在较轻材料中，超高强度钢（UHSS钢）和铝在车辆中的使用将呈现稳定增长，特别是在安全设备部件（例如车架）的应用。第三代钢材（3rd Gen AHSS）的成形性得到改善，该类型钢材的应用将呈现急剧增长。镁的使用也将呈现上升趋势，特别是在仪表板外梁中。碳纤维增强塑料（CFRP）在汽车中的使用也呈现上升趋势，但其增长率在未来将放缓。这种材料将主要用于大多数增强部件而不是面板。根据美国汽车研究中心的数据，到2030年，96％的汽车项目将考虑使用铝来制造白车身和相关应用。
汽车公司为减轻重量（轻量化）支付的材料成本将增加
对于车身而言，先进高强度钢（AHSS）的减重成本在每公斤2至1.5美元之间，具体取决于钢材的种类和等级。铝合金的减重成本在每公斤3至6美元之间，镁的减重成本在每公斤5至12美元之间，碳纤维的减重成本接近每公斤16美元。除了成本之外，每种材料还有各自独特的材料特性。
未来各大汽车厂商愿意为轻量化付出更高的成本，因为排放法规日趋严格，其他替代材料也面临原材料枯竭的风险，同时电动汽车销量也在上升。虽然过去汽车厂商只愿意为车身减重支付1-2美元/kg，但现在他们为减重支付的费用已经达到4-12美元/kg，具体费用取决于各个行业和细分市场的对应车型。据分析，未来各大汽车厂商将愿意为减重支付20美元/kg的费用，但这个上限主要适用于豪华车和高性能车。对于汽车厂商来说，中端豪华车可接受的减重成本大致为5-15美元/kg，小型车的减重成本为3美元/kg。
第三代先进高强度钢（3rd Gen AHSS）的崛起
备受期待的第三代高强度钢，即纳米钢（），现在正进入汽车行业。纳米钢具有汽车工程师所需的高强度（抗拉强度超过 1,000 MPa），同时还具有出色的延展性和伸长率。这些特性使钢可以加工成任何几何形状，从而使设计师能够制造出结构极其复杂的钢板。
传统低碳钢也能提供极好的延展性，但强度不足。上一代先进高强度钢则恰恰相反，强度优异，但延展性和延伸率不足。第三代先进高强度钢填补了这一空白，兼顾了强度和延展性。
近日，安赛乐米塔尔（）发布了首款可冷冲压的第三代先进高强度钢产品并命名。这是该公司今年发布的首款高成形性第三代AHSS产品。该材料的抗拉强度接近，其实测延展性达到伸长率的50%。
与现有的双相钢相比，这种新材料可将汽车零部件重量减轻10-20%。起亚汽车近日在2017年日内瓦车展上推出了四款新车型，其中全新起亚就采用了第三代先进高强度钢。
虽然第三代先进高强度钢在轻量化和成型性方面具有明显优势，优于前几代产品，但最新的铝材也同样表现不俗。许多大型车辆采用铝材汽车用钢材排名，因为它可将汽车重量减轻 10-15%汽车用钢材排名，而且可以加工成各种形状，从而提供广泛的设计选择。随着时间的推移，第三代先进高强度钢和超高强度钢将在小型车辆中保持强势地位。
此外，虽然第三代超高强度钢仍处于开发阶段，但最新的铝已投入使用。最后，随着安全性能的提高，使用铝的汽车将变得更加流行，这与钢铁行业能否提供具有更高抗拉强度的金属没有直接关系。
燃料标准对钢铁和铝的影响
尽管特朗普总统最近重新评估了奥巴马政府制定的燃油经济性标准，但目前尚不清楚这些标准是否会使美国汽车制造商受益。汽车制造商将继续开发混合动力和电动汽车，无论燃油经济性标准是否严格，他们都将面临减轻汽车重量的压力。汽车越轻，消耗的燃油就越少，这将为用户节省资金。
最后，如果降低燃料排放标准，钢铁行业将是降低排放标准的唯一受益者，因为钢铁仍将保持其相对于铝和其他材料的竞争优势。
分析结论
随着汽车行业努力减轻汽车重量以满足严格的排放标准，铝在汽车中的使用也越来越多。从长远来看（2025 年以后），汽车很可能将采用先进高强度钢、铝合金、碳纤维、镁、塑料、低碳钢和其他材料的混合物来制造，以减轻重量、节省成本并提高性能。然而，没有一种材料能够像低碳钢一样主导汽车行业。人们期待已久的第三代先进高强度钢将于 2017 年底/2018 年初在汽车应用中实现商业化，它将取代上一代，而不是铝。
但有一点是明确的：未来铝和钢（包括先进高强钢、第三代先进高强钢和超高强钢）将共同主导汽车材料，而复合材料、镁、塑料等材料将落后。材料的最佳搭配取决于使用目的和材料本身的特性。综上所述，未来铝将主导大型车辆（SUV、卡车、皮卡）的材料使用，而先进高强钢将主导小型车辆的材料使用。
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