在当今世界，新材料的发展水平已成为衡量一个国家科技发展水平和国民经济实力的重要标志之一。目前，材料正由单一的传统材料向复合型、多功能型、跨学科方向演变，传统材料加工的技术进步和现代工业的发展对材料提出愈来愈高的要求。随着汽车工业的进一步发展，汽车加强了对减重、环保和新材料的应用，除了设计方法外，采用新材料和新制造技术是汽车减重和环保的主要方式。除了一些常规的材料外，一些新的材料也在不断发展当中，高新技术材料，高性能先进复合材料，高比模、高比强、高性能陶瓷材料，新型功能材料等都是未来汽车工业发展中必不可少的。

1.高强度钢板的应用

与普通钢板相比，高强度钢板具有更高的屈服应力和抗拉强度，而硬化指数N值和厚向异性系数R值却比较低，伸长率也较低。因此高强度钢板的成形性能比普通钢板要差。在成形时，高强度钢板比普通钢板有更易产生破裂、起皱，以及尺寸和形状精度不良的倾向。此外，与普通低碳钢板相比，由于高强度钢板屈服强度的提高带来了更大的弹性应变，由其生产的冲压件的回弹更明显。

汽车用高强度钢板的开发始于20世纪70年代，开始是微合金钢，不久是含磷合金钢，20世纪80年代前期是DP（双相）钢、BH（烘烤硬化）钢，以及IF（无间隙原子）钢。九十年代初又开发出了强度更高的微合金钢——各向同性钢。

日本三菱公司的帕杰罗（SPORT）为SUV型车设计了全新的车身结构，车身70％的构件由高强度钢板制成，边梁的厚度比吉普系列的其他车型增加了20％，因此整车的扭转刚度大大提高，车身的承载能力可达2T以上。韩国现代公司的SONATA车身结构也用高强度钢板进行了加强，横梁和立柱全部使用800MPA的高强度钢。将高强度钢用于车身骨架，在保证车身强度和刚度的同时减轻重量，并为车身骨架的优化设计拓展了设计空间，大大改进现有的承载式车架的笨重和刚度不足等缺点，并带来汽车车身的抗撞性能、抗凹性能的提高，由此显著提高由车身骨架构成的汽车乘员空间的安全性。

高强度钢应用的意义在于节能、环保、安全、低成本，汽车对于减重、节能和提高安全性的需要，要求汽车钢板强度更高、厚度更薄。汽车减重提高了有效装载质量，从而提高运输效率；轿车车身钢板厚度减少0.1MM，车身减重12％，降低油耗8％；载货汽车减重1000KG可降低油耗6％～7％。

1）轻量化结构设计。处于起步阶段，以单纯结构改进为主：结构优化，功能组合，配置优化等；以局部（零部件）优化为主；优化设计水平亟待提高。

2）轻量化材料的应用。汽车轻量化材料体系已初步形成，基本上能满足商用车减重的需求；相比之下，设计技术、制造使用技术差距较大。

3）零部件制造技术。目前我国汽车主要零部件的成形、连接、表面处理和机加工仍沿用传统技术。在轻量化的推动下，国内的几大汽车制造商已开始或正在规划与轻量化材料应用相关的先进制造技术开发，如激光拼焊、液压成形、热成形、辊压成形等技术的应用。

4）实施先期介入：强化钢材供应商与汽车设计人员的协作，优化设计与选材。高强度钢的定义是：

·高强度钢：屈服强度大于500MPA（热轧）。

·高强度钢：抗拉强度大于370MPA（酸洗）。

·高强度钢：抗拉强度大于340MPA（冷轧）。

·超高强度钢：抗拉强度大于590MPA（冷轧、酸洗）。

高强度钢应用面临的问题：回弹、模具磨损、焊接不良等，同时对模具设计与选材也提出了一些特殊的要求。超高强度钢成形模具设计的主要关注点是冲压成形需要更大的力，需要增加额外模具特征来进行回弹补偿，增加了成形时产生的热和模具的磨损；超高强度钢成形所要求的高冲压力，增加了对模具材质的关注，主要集中在三个方面：模具基体需要更高的刚度和韧性以避免失效、采用更硬的模具表面以预防磨损以及关注模具的表面粗糙度。不同钢板的性能见表4-3。

表4-3 不同钢板的性能

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2.铝和铝合金板材及其应用

（1）铝和铝合金的特点 铝有很多优点，不仅表面美观、材质轻、比强度高、非磁性、耐腐蚀、回收率高、易于加工成形，而且容易同一些金属组成性能各异的合金，以满足加工和使用的不同要求，现成为国民经济各部门和人们日常生活中不可缺少的有色金属材料。

但是，铝材也存在一些缺点，如成本高、铝板不易弯曲、深冲性能稍差等。尽管如此，作为钢铁材料在汽车上的主要替代材料，铝和铝合金仍然是汽车轻量化的主要手段。由于铝合金有7个系列、多种牌号，有千差万别的性能，密度又轻，因此铝合金的应用潜力很大。

（2）目前铝板在汽车车身制造中的应用 汽车用铝板是指车身板，厚度一般在1.1MM左右，主要用于前车盖、行李箱盖、汽车顶盖、前后轮罩和车门板等，每台轿车用量约为50KG。

目前国外的许多汽车公司都开始尝试采用铝板制造车身，如大众公司的3L LUBO的前盖、前后门、翼子板、PHAETON的前后门和行李箱盖板以及宝马7系的前盖、前后门等都是采用铝板成形。

预计在未来的几年里，国内外汽车工业对汽车用铝板的需求量会大大增加。

3.镁合金的应用

镁是常用金属中最轻的一种，其储量在地球上位居第六。在镁材中加入其他的金属元素，如铝、锌等，它会成为有较高强度和刚度、铸造性能和减振性能良好的轻质合金材料，是替代钢铁、铝合金的重要材料。近些年来，由于飞机和汽车轻量化及合金材料须再生利用的要求，促使铝镁合金在实际当中得到进一步的发展，北美和日本在最近五年，其用量增长50％。

（1）镁金属及合金的优点 金属镁的相对密度低、吸振性强，是理想的轻型合金原料，用于壳体可以降低噪声，镁合金的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受较大的负荷。此外，镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性。合金不易产生尺寸变形。镁金属及合金的缺点是：价格较高、镁合金的塑性加工难度很大。

（2）镁合金在汽车制造业的应用情况20世纪20年代，镁制零件就开始用于赛车制造中，但由于技术和价格上的原因，直到20世纪90年代初，镁合金才被北美和欧洲以及日本的汽车厂商用在汽车零件上，主要用于离合器壳体、制动踏板支架、变速器壳体等零件的制造。近些年来，汽车用镁铸件又有了新的进展，奔驰的SLK车型上燃料箱和行李箱之间的隔板、通用EV1车型的整体铸镁转向盘等都采用的是镁合金。目前我国国产汽车上采用镁压铸件的只有桑塔纳轿车的变速器箱体和箱盖。

随着今后汽车制造企业不断在工艺和技术上增加投入并取得突破，将从根本上改善镁合金的加工性能和经济性，到那时，镁合金才会广泛应用于汽车重要部件的制造当中。

4.复合材料的应用

目前，很多发达国家已对汽车的能源消耗、废气排放和噪声等实行立法限制。这促使汽车制造业尤其是轿车厂家不断研制和应用新型结构与功能材料。为了减轻轿车自重，除了减小板厚外，采用低相对密度材料制造车身是轿车轻量化的一个重要发展方向。

众所周知，已获广泛应用的各种金属、塑料、陶瓷等材料各有其功能特点，但也各有其不足。但是如果将两种或多种材料复合为一体，将可能获得单一种类材料无法比拟的具有优异综合性能的复合材料。例如不锈钢复合铝板就是一种新型复合材料，它既具备不锈钢优良的耐腐蚀、高强度、高延伸性能及表面光亮的特点，同时有具备铝的重量轻、成形性好及优异的导电、导热性能。

复合材料具有重量轻、隔热保温性好、刚性和消音、吸震减振性也非常优良等优点。但是，要使这种层状金属复合材料得到更广泛地应用，复合成形方法还需在金属板料的成形、塑料成型和塑料与金属板料的界面粘接等方面寻求更佳的解决办法。只有这些技术问题得到了彻底解决，复合材料在汽车制造中才能被大量使用。

对于汽车用钢板材料，在品种、规格上等方面，国内的材料与国外相比还存在不小的差距，比如对于一些超宽的钢板卷料，目前还只能依赖进口，因为国产卷料还不能完全满足汽车厂的使用要求。另外，对于国内的汽车厂家来说，由于产品开发周期的需要，往往要求更短的板材订货周期。在以上方面，国内的材料供应商还有很长的路要走。随着当今世界对汽车制造周期、产品质量和环保等方面的要求越来越高，对于汽车车身制造企业来说，在汽车制造过程中不断开发和采用新材料、新技术是降低成本、提高劳动生产率的有效途径，代表着汽车制造业的发展方向和未来。