汽车的轻量级是在确保汽车安全的前提下降低汽车的质量，从而提高汽车的功率并实现节能和减少排放的目的。特别是在提出“碳碳”和“碳中和”之后，更紧急的汽车对汽车的节能和减少的需求更加紧迫。对于燃料汽车，汽车质量每10％下降，车辆燃料的效率将增加6％至8％；对于每次10％的损失，新的能源车辆可以增加5％至6％。就节能，减少消费和车辆范围增加而言，增加汽车的性能仍然是汽车的重要技术途径之一。
轻型技术涉及结构设计，计算模拟，材料技术，制造过程，连接技术和测试评估的许多方面。结构质量的降低是多因素协同作用的结果。使用轻质材料（例如材料）是关键因素。本文从设计，材料和流程的三个角度介绍了轻型技术，并着重于主要轻量级材料的性能特征和应用状态。
1轻质结构的技术路径
1.1结构优化技术
结构优化技术是指根据原始体验设计的使用计算机辅助工程（辅助，CAE），以模拟材料的承载状态和过程特征，并进一步指导设计优化的原始结构的设计优化，主要包括包括拓扑优化，尺寸，尺寸优化，形状优化，外观优化等。引入CAE仿真方法以优化零件和车辆的结构，这可以显着提高车辆的轻质设计水平。
在车辆开发过程中，通常针对多轮结构进行优化。拓扑优化是在组件概念的设计阶段。基于组件的主要负载状态，在设计空间中优化了材料以获得最佳拓扑结构。基于拓扑优化，尺寸优化和形状优化进一步调整了局部材料分布，形状和外观的详细设计，以获得最终的结构解决方案。各种结构的优化原理如图1所示。
结构优化技术已在汽车结构设计中使用。 和其他人优化了模型的转向部分。转向部分的材料为40cr，质量为4.29千克，质量为3.9千克，体重减轻为0.39 kg，减肥比为9％。 Wang 等。 [5]在乘用车后，在下部控制臂上进行了拓扑优化设计。控制臂的质量为7.5千克，拓扑精华后，控制臂的质量为5.5 kg多层子门门的板并优化了拓扑结构。原始车门的质量为6.171公斤。千克，体重减轻1.41公斤，体重减轻率为22.8％。 Ma 和其他人对汽车型的后框架具有多核心优化方法，并将辅助框架的材料从低碳钢从低碳钢更改为铝合金的6061从16.6公斤到14.19千克，损失2.41千克，体重减轻率为14.5％。 Chen 和其他人将控制臂从原始钢的平均结构更改为外壳/多物质填充结构。如图2所示，原始钢控制臂的主体质量为2.19千克，壳/多材料控制臂的主要部分为1.9千克，损失0.29千克，体重减轻13.2％钢结构。
在汽车零件的设计期间，在结构优化设计的同时，它通常与合理使用轻质材料相结合，以获得更好的减肥效果。
1.2轻巧的结构材料
目前，汽车轻质材料主要包括超高强度钢，铝合金，镁合金，工程塑料，碳纤维复合材料（，CFRP）等。典型材料的强度如表1所示。结构，钢和铝仍然大多数使用，但是镁合金和复合材料的量逐渐增加，并且身体是从钢和铝制到多层材料混合体的混合体发展。
轻质材料在汽车零件中的应用有更多的研究。技术路线主要基于“使用铝制钢”和“塑料钢”作为主线。质量，钢机翼板的材料为DC04，塑料面板为PP+EPDM。通过结构的集成设计汽车钢材屈服强度，塑料面板可以将重量降低48.5％。同时，可以大大减少零件的数量，如表2所示。Yang 和其他人分析了纯电动SUV复合材料后门组件的轻量级情况。后门组件主要包括内板，下部和外部板以及上部扰流板。该材料为PP+GF40。板和上部扰流板的材料为PP+EPDM，内部板，下部和外部板以及上部扰流板用于粘合A/B结构胶。钢材材料约为29.1千克，复合材料约为20.9千克，实际体重减轻为8.2 kg，减肥比为28％。 Guo 和其他人优化了纯电动汽车电池组外壳的多物质优化。表3中显示了低碳钢，低碳钢，低碳钢铝合金和碳纤维。 。
从成本，工艺成熟度，成本效益和其他视角的角度来看，汽车设计和制造业中，钢材材料仍将在一段时间内占据很大比例的汽车材料。从表1来看，也可以看出，强度不低于或甚至高于某些铝合金和镁合金。许多汽车的组件已经开始制造高强度钢，例如翼展，地板，顶盖等。在重要的安全部件中，例如b-柱，阈值梁，顶盖梁，一些安全部件已经开始使用超高强度。钢或热形钢。
1.3轻型化学技术
与汽车轻量级相关的技术主要是热冲压形成，激光焊接，液压形成，结构胶水粘附等，并且广泛使用热形成和液压形成组件。在汽车制造中，热压形成过程主要用于处理钢材材料。基于MN-B的钢具有最广泛的钢，例如等等。液压形成主要用于生产和加工管零件。
热压形成过程是用钢加热热压层形成，以加热到奥氏体化。在奥氏体温度温度的一段时间内，将其迅速转移到热冲压模具中以形成和淬火。该过程过程如图3所示。最后汽车钢材屈服强度，零件组织通常是完全的弹性组织，拉伸强度可以达到1500 MPa甚至更高。热压形成过程结合了冲压和热处理过程。奥氏体组织具有良好的可塑性和较小的变形抗性。零件形成后，奥氏体被转变为集市。目前，热形零件主要用于汽车安全部件，例如门框梁，B-斜杆增强板，地板梁，阈值梁和其他组件。汽车体的典型热压部分如图4所示。
管的内腔的液压形成施加到液压压力上，以引起霉菌腔中的塑性变形以获得所需的形状。该过程过程如图5所示。与冲压组件相比，液压形成零件可以直接获得具有封闭内部空腔结构的组件，减少焊接过程，可以实现减少零件数量的效果，同时提高。零件的强度和刚度以及轻巧的效果是显而易见的。 Cui 和其他人将管道的液压形成技术应用于特定模型的扭矩梁的后悬架和辅助框架。体重减轻效应在表4中显示，该效应将分别降低25％和31％。效率和可靠性。液压形成零件主要用于前后悬架，子帧，阈值梁和碰撞梁等零件。汽车结构中的典型液压零件如图6所示。
2主要轻质结构材料
2.1高强度钢
根据汽车钢的强度，屈服强度为210〜，拉伸强度的钢为270至700 MPa。本质
钢的强度和可塑性之间的关系通常是矛盾的，强度的增加通常会降低可塑性和韧性。传统高强度钢的强度很难超过600 MPa，例如碳和锰钢（C-MN钢），低合金高强度钢（HSLA），各种导向的钢（钢，IS），烘烤硬化钢（烘焙钢，BH），高空钢（HSSIF）等。通过适当的过程获得钢的微组织，以获得高强度，高塑料高级高级高强度钢是现代高高的发展趋势之一 - 强度钢。晚期高强度钢通常是多相组织，例如双相钢（DP）组织是铁素体+伴侣沃尔酸盐或铁氧体+甲酸酯+甲酸盐。 ++残留的，淬火 - 分布钢（＆，QP）组织是+。主汽车拉伸强度与伸长率之间的一般关系如图7所示。不同的高强度钢使用方式不同。烘烤硬化钢适用于冲压车的外部覆盖范围。它具有较软的冲压，良好的形状稳定性以及烘烤后对抑郁症的高耐药性的特征。两个相钢和相变诱导的塑料钢适用于冲压结构组件和安全部件，其具有高强度，高碰撞吸收能和高抗抗原性能的特征。
2.2铝合金
铝合金的密度约为钢的1/3，具有较高的速率强度和出色的抗腐蚀性性能，并且使用车辆结构部件的应用逐渐增加。汽车制造中使用的铝合金主要包括铸铝合金和变形铝合金。铸铝合金是使铝水冷却到液体状态，然后将其加热到铸模中，然后将其加工成汽车零件。铝合金铸件的质量稳定且易于生产大量。汽车公司在车轮，发动机缸，变速箱壳，悬架臂和发动机悬架中广泛使用它。在车辆中常用的变形铝合金主要是滚动和挤压铝合金。卷的铝合金主要是5系合金，主要是板材材料，主要用于盖章以进行汽车覆盖。挤压铝合金主要是6系列和7个系列合金，主要是曲线，主要用于身体骨架。表5列出了我国家的铝合金编号及其相应的合金系统。
2.3镁合金
镁合金的密度约为钢的2/9，铝的2/3，轻量级效果很明显。在室温下，镁合金在六道路结构中密集排放，平滑系统较少，塑性变形较差。根据该系统，镁合金主要分为MG-ZN，MG-AL和MG-RE基合金。镁合金的高产量和加工成本和技术水平水平是镁合金面临的一个主要问题，但是将各种研究的进度与迅速相比，汽车上的申请数量逐渐增加，主要包括仪表板管道。梁，变速箱外壳和座椅骨架。镁成分在汽车上的主要位置和减肥效应如图8所示。可以看出，与钢相比，镁合金的减肥比为28％〜70％。与铝合金相比，镁合金减肥率的比例为22％至42％，并且减肥效果显而易见。
2.4碳纤维复合材料
碳纤维是一种新型的纤维材料，具有高强度，高模块化，非冷冻，高温耐药性，耐腐蚀性，抗疲劳性和较小的热膨胀系数，碳含量超过95％。碳纤维复合材料是指使用碳纤维作为增强相，树脂，金属和陶瓷等复合材料的一般术语。CAR-碳纤维复合材料主要是增强基于树脂的碳纤维的复合材料。与钢材材料相比，质量可以降低40％至60％。与铝合金材料相比，它可以将25％的质量降低至30％。定量过程中必不可少的重要材料是组件的主要部分包括屋顶梁，引擎盖，翼展，保险杠，屋顶等。在应用碳纤维复合材料（例如高成本，复杂过程和难以恢复的）中，仍然有许多限制因素，这限制了其大规模应用。随着技术和成本的发展，将来将在汽车中获得越来越多的应用。
3结论
汽车轻型技术涉及多个链接，例如结构，材料，制造业。在汽车开发过程中，结构和制造技术的优化已经越来越成熟。进一步的优化需要大大改善技术和技术，从而增加了成本和研究和开发周期的延长。车辆，组件工厂和相关材料生产企业加强了研发和促销。
