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by admin on 2020年3月14日

减少汽车燃料消耗和污染物排放的一项重要措施,就是在保证安全的前提下减轻汽车自重。新型材料应用可帮助实现汽车轻量化目标,但国内汽车企业对运用新材料的认识程度有限,新型材料的应用有待普及。
材料应用助力轻量化
节能减排关乎国家可持续发展,气候变化、温室效应问题越来越受到国家相关部门的关注,绿色复合材料污染小、生产成本低,符合可持续发展战略的要求。目前我国绿色复合材料在航空制造领域的应用已初见成效,在汽车制造领域的应用有待进一步扩大。
汽车轻量化新材料应用有助于汽车减重,通过采用轻量化金属和非金属材料,如高强度钢材、铝镁合金、工程塑料和碳纤维等多种复合材料进行汽车轻量化设计,达到减重目的。
业内人士介绍,重卡轻量化主要通过合理的结构设计和使用轻质材料实现。具体而言,一是优化整车结构设计,如去除零部件的多余部分,使零部件薄壁化、中空化,减少零部件数量。二是优化材料设计,用低密度材料替代钢铁材料。能满足优化结构设计要求且轻质的材料有许多,如高强度钢、铝合金、镁合金、钛合金和塑料等。
如果用传统的钢铁焊接方法生产副车架,需要用30个单独的零部件,而且需要焊接,加工成本较高。使用轻金属可使零部件减少60%,重量减少30%。单部件铸造技术,不仅使用轻金属,而且只有一个部件,重量可减少40%。
汽车轻量化的竞争,其实是汽车新材料应用的竞争。
汽车轻量化材料推广应用,是实现节能环保目标的有效途径之一。在保证安全性能的基础上,采用轻量化材料减轻车身重量,可明显降低油耗及减少碳排放,提高产品竞争力。
作为世界上温室气体排放量最大的国家,中国在哥本哈根会议前向国际社会承诺:到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下40%~45%。目前,中国正在履行承诺,但是要达到目标,依然任重道远。尽管在上一个五年计划中,我国推进应用轻量化材料取得了阶段性成果,但与汽车工业强国相比,我国整车企业还处于起跑点。
近年来,世界各大汽车制造商已与碳纤维复合材料厂商联手行动,加快推进碳纤维复合材料在汽车领域的应用,实现汽车的减重与节能。目前,德国、日本已酝酿在未来两三年内实现碳纤维汽车量产。
目前,在开发生产车用复合材料方面,发达国家已领先我们,在新材料的运用方面也超出我们一大步,而且,他们已认识到推动车辆低碳化,促进绿色车用材料生产,必将引发汽车产业的巨大变革。
无论从数量、质量还是从汽车零部件的技术要求看,金属材料在汽车中的使用具有极其重要的地位。近年来,非金属材料的应用量在逐年增加,复合材料也表现出强大的生命力。轻量化和高性能兼备的碳纤维、钛合金等新材料,已开始从研究室走向应用。新材料种类众多,可替代性强,技术升级快,如何保持产品的竞争力,是自主品牌企业需要思考和研究的重要课题。

贤集网材料加工频道讯:日前,工信部、国家发改委、科技部三部委联合印发了《汽车产业中长期发展规划》。在《规划》中,轻量化被确认为未来汽车发展的重要方向之一,而先进车用材料则成为其中的重要内容。

产业转型升级助推新材料发展 汽车新材料市场规模或达数万亿 记者 李志勇
新能源、智能化、轻量化已成为未来汽车产业公认的发展方向,而随着产业转型升级的加速,汽车新材料也成为人们关注的热点,未来市场规模或达数万亿元。
新材料写进产业中长期规划
上月底,工信部、国家发改委、科技部三部委联合印发了《汽车产业中长期发展规划》。在《规划》中,轻量化被确认为未来汽车发展的重要方向之一,而先进车用材料则成为其中的重要内容。
根据《规划》,未来将依托国家科技计划,引导汽车行业加强与原材料等相关行业合作,协同开展高强钢、铝合金高真空压铸、半固态及粉末冶金成型零件的产业化及批量应用研究,加快镁合金、稀土镁合金应用,扩展高性能工程塑件、复合材料应用范围。鼓励行业企业加强高强轻质车身、关键总成及其精密零部件、电机和电驱动系统等关键零部件的制造技术攻关,开展汽车整车工艺、关键总成和零部件等先进制造装备的集成创新和工程应用。
据介绍,汽车轻量化主要体现在汽车的优化设计、合金材料及非金属材料应用上,其依次为汽车的轻量化减重10%至15%、30%至40%、45%至55%。
中国汽车技术研究中心党委书记于凯在近日举行的“2017车用材料国际论坛”上表示,我国汽车产业正进入转型升级、由大变强的战略机遇期,新一代信息技术、新能源、新材料等技术加快了与汽车产业的融合,产业生态正在深刻变革,竞争格局也在全面重塑。中国汽车产业能否积极创新,抢占先机,把握机遇,关系重大。《规划》明确提出,推动整车与材料等相关产业企业加强技术和资本融合,不仅为中国汽车产业的发展指明了方向,也为车用材料的发展提出了要求。
于凯介绍,作为汽车工业的基础,车用材料与汽车的安全、环保、节能、绿色等性能息息相关,欧、美、日各先进汽车产业对汽车车用材料都有深入的研究和严格的要求。我国在车用材料领域的研究起步较晚,基础也较为薄弱,产业链合作尚不密切。因此,需要汽车生产企业和拥有先进技术研发能力的材料零部件企业与研究机构之间,进行广泛的跨行业、跨专业深度合作,大力研发新材料及新技术,推行材料认可制度,为汽车产品开发设计与技术革新提供源源不断的动力。
汽车轻量化意义重大
作为汽车节能减排的主要途径之一,轻量化一直是汽车行业不断推进的技术方向。福特汽车创始人亨利·福特就曾说过,任何多余的重量对汽车都是致命伤。当前,随着新能源汽车的发展,轻量化更是重中之重。
中国科学院副总工程师赵丕植表示,新能源汽车轻量化有很多好处,首先能够增加续航距离,另外也可以降低成本。100公斤的减重可以增加10%左右的续航距离。同时,因为车身轻了,电池的重量也就能够减轻,从而降低成本。另外,减重可以缩短刹车距离,提高安全性能,如果引擎盖用铝合金进行轻量化,还有助于保护行人。
根据中国汽车工程学会之前发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,未来将主要分三个阶段实现汽车的逐年减重。第一阶段为2016年至2020年,实现整车比2015年减重10%;重点发展超高强度钢和先进高强度钢技术,实现高强度钢在汽车应用比例达到50%以上。第二阶段为2021年至2025年,实现整车比2015年减重20%,车身采用钢铝等多种混合材料,增加镁合金和碳纤维零部件的应用比例,单车用铝量达到350kg。第三阶段为2026年至2030年,实现整车比2015年减重35%,重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术,实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用,单车用镁合金达到45kg,碳纤维使用量占车重5%。
同时,汽车轻量化也与节能减排存在直接关联。根据《规划》,到2020年,车企平均油耗必须降低到每百公里5升。经过统计估测,若令汽车整车重量减少10%,燃油效率就能提高6%到8%,而油耗如果能够下降到每百公里0.3到0.6升,氧化碳排放将降低5到8克。
对此,于凯说,汽车轻量化已上升到国家战略层面,不仅《中国制造2025》将轻量化列为节能与新能源汽车发展的核心技术,在工信部、国家发改委、科技部等国家部委相继发布的专项方案中,也多次对轻量化技术的发展提出了具体要求。而汽车轻量化目标的达成,离不开高强度钢、镁合金、高性能塑料和碳纤维复合材料等轻量化材料的应用,材料技术的创新与发展已成为推动整车轻量化技术革命的重要途径。
加快推进绿色制造
有机构预测,在汽车产业转型升级的助推下,汽车新材料行业的市场规模有望达到数万亿元。不过业内人士认为,在轻量化和汽车新材料方面,我国目前和发达国家还存在差距。这主要表现在:我国材料的品种、数量、性能与国外有很大差距;国内汽车行业特别是合资品牌有自成体系的供应商体系,国产材料企业进入非常困难,导致国内材料企业的发展明显滞后于汽车产业;材料和加工成本控制难度大,碳纤维等复合材料由于加工效率低,导致汽车部件和整车厂成本增大;我国还没有完整的新材料技术和产品标准,汽车企业和材料企业的融合不够。
对此,工信部节能司司长高云虎表示,将加快构建汽车工业绿色制造体系,既要做好节能减排、降本降耗的减法,也要做好提质增效的加法。在中国经济进入新常态的大环境下,要积极培育绿色发展的新动能。作为我国国民经济的支柱产业,汽车工业产业链长,关联度大,辐射范围广,加快推进汽车工业绿色制造,实现绿色增长,具有重要的现实意义和深远的历史意义。
据了解,《规划》,明确提出了推进汽车产业绿色发展的目标和主要任务,对汽车的百公里燃油消耗、汽车回收利用率、全生命周期绿色管理等方面也提出了明确的要求。业界分析,强化汽车产业的全生命周期绿色管理,就是要在大力提升汽车燃油效率、大幅度降低排放和能耗的同时,着力推进汽车的绿色设计和绿色供应链,进而构建汽车工业绿色制造体系。
高云虎说,下一步,工信部将深入推进绿色设计示范和绿色设计产品评价试点。在汽车、电子电器、机械、大型成套设备等行业,选择一批代表性强、行业影响大、生产经营实力雄厚、管理水平高的龙头企业,以绿色供应链标准和生产责任制延伸制度为支撑,开展绿色供应链的试点示范。同时,强化监督管理,加强与有关部门的协作配合,强化事中事后的监管,逐步建立绿色设计产品的市场监督机制。

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根据《规划》,未来将依托国家科技计划,引导汽车行业加强与原材料等相关行业合作,协同开展高强钢、铝合金高真空压铸、半固态及粉末冶金成型零件的产业化及批量应用研究,加快镁合金、稀土镁合金应用,扩展高性能工程塑件、复合材料应用范围。鼓励行业企业加强高强轻质车身、关键总成及其精密零部件、电机和电驱动系统等关键零部件的制造技术攻关,开展汽车整车工艺、关键总成和零部件等先进制造装备的集成创新和工程应用。

据介绍,汽车轻量化主要体现在汽车的优化设计、合金材料及非金属材料应用上,其依次为汽车的轻量化减重10%至15%、30%至40%、45%至55%。

中国汽车技术研究中心党委书记于凯在近日举行的“2017车用材料国际论坛”上表示,我国汽车产业正进入转型升级、由大变强的战略机遇期,新一代信息技术、新能源、新材料等技术加快了与汽车产业的融合,产业生态正在深刻变革,竞争格局也在全面重塑。中国汽车产业能否积极创新,抢占先机,把握机遇,关系重大。《规划》明确提出,推动整车与材料等相关产业企业加强技术和资本融合,不仅为中国汽车产业的发展指明了方向,也为车用材料的发展提出了要求。

于凯介绍,作为汽车工业的基础,车用材料与汽车的安全、环保、节能、绿色等性能息息相关,欧、美、日各先进汽车产业对汽车车用材料都有深入的研究和严格的要求。我国在车用材料领域的研究起步较晚,基础也较为薄弱,产业链合作尚不密切。因此,需要汽车生产企业和拥有先进技术研发能力的材料零部件企业与研究机构之间,进行广泛的跨行业、跨专业深度合作,大力研发新材料及新技术,推行材料认可制度,为汽车产品开发设计与技术革新提供源源不断的动力。

汽车轻量化意义重大

作为汽车节能减排的主要途径之一,轻量化一直是汽车行业不断推进的技术方向。福特汽车创始人亨利·福特就曾说过,任何多余的重量对汽车都是致命伤。当前,随着新能源汽车的发展,轻量化更是重中之重。

中国科学院副总工程师赵丕植表示,新能源汽车轻量化有很多好处,首先能够增加续航距离,另外也可以降低成本。100公斤的减重可以增加10%左右的续航距离。同时,因为车身轻了,电池的重量也就能够减轻,从而降低成本。另外,减重可以缩短刹车距离,提高安全性能,如果引擎盖用铝合金进行轻量化,还有助于保护行人。

根据中国汽车工程学会之前发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,未来将主要分三个阶段实现汽车的逐年减重。第一阶段为2016年至2020年,实现整车比2015年减重10%;重点发展超高强度钢和先进高强度钢技术,实现高强度钢在汽车应用比例达到50%以上。第二阶段为2021年至2025年,实现整车比2015年减重20%,车身采用钢铝等多种混合材料,增加镁合金和碳纤维零部件的应用比例,单车用铝量达到350kg。第三阶段为2026年至2030年,实现整车比2015年减重35%,重点发展镁合金和碳纤维复合材料技术,实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用,单车用镁合金达到45kg,碳纤维使用量占车重5%。

同时,汽车轻量化也与节能减排存在直接关联。根据《规划》,到2020年,车企平均油耗必须降低到每百公里5升。经过统计估测,若令汽车整车重量减少10%,燃油效率就能提高6%到8%,而油耗如果能够下降到每百公里0.3到0.6升,氧化碳排放将降低5到8克。

对此,于凯说,汽车轻量化已上升到国家战略层面,不仅《中国制造2025》将轻量化列为节能与新能源汽车发展的核心技术,在工信部、国家发改委、科技部等国家部委相继发布的专项方案中,也多次对轻量化技术的发展提出了具体要求。而汽车轻量化目标的达成,离不开高强度钢、镁合金、高性能塑料和碳纤维复合材料等轻量化材料的应用,材料技术的创新与发展已成为推动整车轻量化技术革命的重要途径。

加快推进绿色制造

有机构预测,在汽车产业转型升级的助推下,汽车新材料行业的市场规模有望达到数万亿元。不过业内人士认为,在轻量化和汽车新材料方面,我国目前和发达国家还存在差距。这主要表现在:我国材料的品种、数量、性能与国外有很大差距;国内汽车行业特别是合资品牌有自成体系的供应商体系,国产材料企业进入非常困难,导致国内材料企业的发展明显滞后于汽车产业;材料和加工成本控制难度大,碳纤维等复合材料由于加工效率低,导致汽车部件和整车厂成本增大;我国还没有完整的新材料技术和产品标准,汽车企业和材料企业的融合不够。

对此,工信部节能司司长高云虎表示,将加快构建汽车工业绿色制造体系,既要做好节能减排、降本降耗的减法,也要做好提质增效的加法。在中国经济进入新常态的大环境下,要积极培育绿色发展的新动能。作为我国国民经济的支柱产业,汽车工业产业链长,关联度大,辐射范围广,加快推进汽车工业绿色制造,实现绿色增长,具有重要的现实意义和深远的历史意义。

据了解,《规划》,明确提出了推进汽车产业绿色发展的目标和主要任务,对汽车的百公里燃油消耗、汽车回收利用率、全生命周期绿色管理等方面也提出了明确的要求。业界分析,强化汽车产业的全生命周期绿色管理,就是要在大力提升汽车燃油效率、大幅度降低排放和能耗的同时,着力推进汽车的绿色设计和绿色供应链,进而构建汽车工业绿色制造体系。

高云虎说,下一步,工信部将深入推进绿色设计示范和绿色设计产品评价试点。在汽车、电子电器、机械、大型成套设备等行业,选择一批代表性强、行业影响大、生产经营实力雄厚、管理水平高的龙头企业,以绿色供应链标准和生产责任制延伸制度为支撑,开展绿色供应链的试点示范。同时,强化监督管理,加强与有关部门的协作配合,强化事中事后的监管,逐步建立绿色设计产品的市场监督机制。

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