1.2.2 电动汽车车身轻量化材料的应用

目前汽车轻量化主要运用铝合金、镁合金、碳纤维复合材料、工程塑料等密度较小的材料。碳纤维复合材料被认为是最轻质的材料，减重效果远优于高强度钢、铝合金等。

1.轻质金属材料

轻质金属材料主要是指铝合金、镁合金、钛合金等。目前，在车身上使用越来越多的有色合金包括铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等，使用最广泛的是铝合金、镁合金。

2.非金属材料

用于车身的非金属材料有数十种，用量最大的是塑料和复合材料。

（1）塑料

与金属相比，塑料具有密度小、比强度高、耐腐蚀、隔声、隔热、吸收碰撞能量、易加工、成本低、外观装饰性好等优点，且制作能耗低，可有效地节能降耗、提高车速、改进外观和舒适性、降低成本。

（2）复合材料

复合材料主要有碳纤维增强树脂基复合材料、有机纤维复合材料等，具有密度小、比强度和比刚度较高、耐腐蚀、耐疲劳、易成型、易修复、节能、抗振、材料稠密性好等优点。兰博基尼的碳纤维车身如图1-15所示。

有机纤维复合材料如玻璃增强材料，这种材料与金属相比具有密度小、比强度高、耐腐蚀和隔声、隔热等优点，成型零件形状复杂且制作成本低。玻璃增强材料主要有SMC和GMT，这两种材料主要应用在保险杠防撞杆、前翼子板、备胎罩和行李舱门上。

（3）结构发泡材料

结构发泡材料是另一种有机纤维复合材料。车身接头对整车的安全、刚度、强度有着至关重要的影响，如何加强接头是汽车研发重点问题。应用预埋在接头处的高强度的结构发泡材料来提高整车刚度是一种有效途径。高强度结构发泡材料具有重量轻、可以制作复杂形状、加强效果明显等优点，已逐渐被汽车厂商接受并使用，如雪铁龙Picasso1-C4和欧宝Astra等，如图1-16、图1-17所示。

3.高强度钢

与铝合金、塑料相比，高强度钢具有价格低、弹性模量高、刚性好、耐冲击性好、抗疲劳强度高等优点，缺点是耐腐蚀性差。传统的设计理念是通过提高零件的材料厚度来获得整车的碰撞性能和耐久性能，而现在可以通过选用高强度钢板、减少料厚的办法来获得更好的碰撞性能和耐久性能，同时又减少车身重量。现在钢材可分为普通钢、高强度钢和超高强度钢板，例如，上汽迈锐宝在车身轻量化设计时进行了结构轻质优化（图1-18）。

上汽迈锐宝车身使用的普通钢屈服强度在110～180MPa，烘烤硬化钢屈服强度在130～300MPa，这两种材料一般用在车身的外覆盖件和地板零件上。高强度钢屈服强度在340～550MPa，一般用作结构加强件。超高强度钢板一般指抗拉强度超过550MPa，主要有DP钢和MS钢（马氏体钢）。DP钢的抗拉强度在500～1000MPa，一般用于需要高抗拉强度、高碰撞吸能且成形较复杂的车身零件，如前舱大梁、B柱内外板等。MS钢抗撞强度有900～1300MPa，由于MS钢强度极高，所以一般用滚压成形工艺生产，主要应用在B柱、门槛边梁上。

例如，本田Civic由于提高了高强钢的比例，其安全性从Euro NCAP的4星提高到5星，车身的动态刚度和NVH性能得到了进一步提高，车身重量却减少了2kg。

4.采用先进的制造工艺

现代轻量化汽车车身制造中使用多种基于新材料加工技术而成的轻量化结构用材，为减轻车身的重量，采用了许多先进的制造技术，主要包括结构设计技术、材料科学技术及制造工艺技术等，如采用激光切割、激光焊接、液压成型、模压成型等新技术，连续挤压、内高压成形（液压胀形）、半固态成形、金属基复合材料板和激光拼焊板成形等技术以达到轻量化目的。