汽車車箱包邊鋁型材

車用材料主要通過汽車的輕量化來對燃料經濟性改善作出貢獻。理論分析和試驗結果都表明，輕量化是改善汽車燃料經濟性的有效途徑。爲了適應汽車輕量化的要求，一些新材料應運而生並擴大了應用範圍。

以乘用車來說，1973年每輛車所使用的有色合金佔全部用材的重量比爲5.0%，1980年增至5.6%，而1997年則達到了9.6%。有色合金在汽車上應用量的快速增長是汽車材料發展的大趨勢。

鋁的密度約爲鋼的1/3，是應用較廣泛的輕量化材料。以美國生產的汽車產品爲例，1976年每車用鋁合金僅39kg，1982年達到62kg，而1998年則達到了100kg。

(1)鑄造鋁合金

許多種元素都可以作爲鑄造鋁合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產中具有重要意義。當然，在汽車上廣泛應用的並不是上述簡單的二元合金，而是多種元素同時添加以獲得好的綜合性能。

汽車工業是鋁鑄件的主要市場，例如日本，鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%爲汽車鑄件。鋁合金鑄件主要應用於發動機氣缸體、氣缸蓋、活塞、進氣歧管、搖臂、發動機懸置支架、空壓機連杆、傳動器殼體、離合器殼體、車輪、制動器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。

鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，壓鑄件還不能熱處理，因此在用鋁合金來生產要求較高強度鑄件時受到限制。爲此在鑄件生產工藝上作了改進，鑄造鍛造法和半固態成型法將是未來較多用的工藝。

(2)變形鋁合金

變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材，在汽車上主要用於車身面板、車身骨架、發動機散熱器、空調冷凝器、蒸發器、車輪、裝飾件和懸架系統零件等。

由於輕量化效果明顯，鋁合金在車身上的應用正在擴大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車採用了全鋁承載式車身，比用冷軋鋼板制造的同樣車身輕200kg，引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達到31.3%，如在全鋁車身上，外板使用6000系列合金，內板使用5052-0合金，骨架大部使用5182-0合金;由於側門框對強度和剛度要求很高，使用以6N01合金爲基礎、適當調整了Mg和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內外板的。

鋁散熱器發源於歐洲而後遍及全世界。在歐洲，到20世紀80年代後期鋁散熱器已佔領市場的90%。隨?車用空調、油冷卻器等的大量使用，鋁熱交換器的市場迅速擴大。從材料的角度看，鋁在熱交換器上的廣泛應用在很大程度上歸功於包覆料覆層鋁板和鋁帶的成功開發。

(3)鋁基復合材料

鋁基復合材料密度低、比強度和比模量高、抗熱疲勞性能好，但在汽車上的應用受到價格及生產質量控制等方面的制約，還沒有形成很大的規模。目前，鋁基復合材料在連杆、活塞、氣缸體內孔、制動盤、制動鉗和傳動軸管等零件上的試驗或使用顯示出了卓越的性能，如本田公司開發成功的由不?鋼絲增強的鋁基復合材料連杆比鋼制連杆降重30%，對1.2L的汽油發動機可提高燃料經濟性5%;採用激冷鋁合金粉末與SiC粉末(重量百分數2%)混合並擠壓成棒材，用此棒材經鍛造成型的活塞因強度高可降重20%，發動機功率大幅度提高;用鋁基復合材料強化活塞頭部而取消靠前道環槽的奧氏體鑄鐵鑲塊可降重20%;鋁基復合材料制動盤比鑄鐵制動盤降重50%。

鎂的密度約爲鋁的2/3，在實際應用的金屬中是較輕的。鎂合金的吸振能力強、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車零件。

鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應用，鎂壓鑄件的生產效率比鋁高30%~50%。新開發的無孔壓鑄法(Pore Free Diecast)可生產出沒有氣孔且可熱處理的鎂壓鑄件。

鎂鑄件在汽車上使用較早的實例是車輪輪輞。在汽車上試用或應用鎂合金的實例還有離合器殼體、離合器踏板、制動踏板固定支架、儀表板骨架、座椅、轉向柱部件、轉向盤輪芯、變速箱殼體、發動機懸置、氣缸蓋和氣缸蓋罩蓋等。與傳統的鋅制轉向柱上支架相比，鎂制件降重65%;與傳統的鋼制轉向輪芯相比，鎂制件降重45%;與全鋁氣缸蓋相比，鎂制件降重30%;與傳統的鋼制衝壓焊接結構制動踏板支架相比，整體的鎂鑄件降重40%，同時其剛性也得以改善。

鎂基復合材料的研究也有進展，以SiC顆粒爲增強體,採用液態攪拌技術得到的鎂基復合材料具有很好的性能且生產成本較低。在AZ91合金中加入25%的SiC顆粒增強的復合材料比基體合金拉伸強度提高23%，屈服強度提高47%，彈性模量提高72%。

鈦的密度爲4.5g/cm3,具有比強度高、高溫強度高和耐腐蝕等優點。由於鈦的價格昂貴，至今只見在賽車和個別豪華車上少量應用。盡管如此，對鈦合金在汽車上應用的試驗研究工作卻不少。例如用α+β系鈦合金制造的發動機連杆，強度相當於45鋼調質的水平，而重量可以降低30%;β系鈦合金(Ti-13V-11Cr-3Al等)經強冷加工和時效處理，強度可達2000MPa，可用來制造懸架彈簧、氣門彈簧和氣門等，與拉伸強度爲2100MPa的高強度鋼相比，鈦彈簧可降重20%。

鈦合金應用的較大阻力來自其高價格，豐田中央研究所開發了一種成本較低的鈦基復合材料。該復合材料以Ti-6Al-4V合金爲基體，以TiB爲增強體，用粉末冶金法生產，已在發動機連杆上應用。