汽车车身材料技术发展动态
东风汽车公司
敖炳秋
一. 汽车车身材料技术发展动态
与趋势
二. 轻量化车身材料技术的应用
（1）. 节能、环保、安全是促进
车身材料 技术进步 的主动力
车重减少100Kg，每升油多行驶1km
典型轿车的重量构成
典型轿车的重量构成
若车1质量比车2质量分别小10％、20％
车1死亡人数将分别高于车2 的％和122％
轻量化会使车辆的安全性能大大下降
Anti-Intrusion
Energy
Absorption
Magnesium Alloy： AM30、AZ31、AM50
Aluminium Alloy： 5754、6063
High strength Steel： HSLA350、DP600
Significant Vehicle Mass Saving
Safety ？
镁质车体前端结构研究与开发进展
加拿大-中国-美国合作项目
研究进展（防撞性）
（2）. 轻量化是车身材料技术的发展方向
高强度钢
铝合金
镁合金
工程塑料
非金属基
复合材料
（3）. 多材料轻量化结构设计
的选材理念将得到进一步发展
多材料组合的轻量化结构（Lightweight construction by multi –material ）
合适的材料用于合适的部位（The right material in the right place ）
寻求轻量化效果、工艺性、性能、安全性、成本的总体上最优化
多材料的理念能较好地兼顾各方面的要求，因而受到了广泛的关注
欧洲正在应用于超轻混合汽车（Hybrid vehicle concepts）和多材料的最优化车辆（Multi-attribute vehicle optimisation）
车身结构材料的发展趋势
*
全钢、全铝、全镁及多种材料的车身骨架技术
现已发展到能够进行工业化批量生产的程度
(4).与轻量化材料技术相关的新制造技术不断涌现
Thin material
Thin material
Thick material
Hydro formed profiles
Bent rollformed profiles
Tailored Blank
hot forming process
钢板连续柔性轧制技术（Flexible Rolling）
TRB（Tailor Rolled Blanks）
慕贝儿 (全球唯一) 7万吨/年
2001年投产TRB 2003年TRP
在车身、底盘中的应用实例
(5). 成本是新材料推广应用的重要因素
成本与重量的关系
汽车轻量化新材料开发与应用
轻量化新材料开发
新材料应用支撑技术
零件制造技术
回收再生技术
高强度钢
铝合金
镁合金
塑料
复合材料
材料评价方法
性能数据库
零件设计指南
成形技术
连接技术
表面处理技术
－－－－－
(6). 轻量化材料技术的内涵不断深化
北美轿车高强度钢应用的增长趋势
(7). 钢板仍将保持相对稳定的主导地位
高强度钢用量将有较大的增长
*
商用车驾驶室与车箱（厢）轻量化技术动向
高强度钢
塑料
轻合金
高强度钢
塑料
发展方向
全铝结构
自卸车、厢式车、
挂车车箱，高档客
车车身，罐装车油
罐、气罐等
(8) . 行业、企业、高校、院所联盟是推动
汽车材料技术进步的有效组织形式
美国的新一代汽车合作项目（PNGV）
欧盟超轻车身联合研发项目(ER Collaborative R&D Project -SuperLIGHT-CAR)
美国汽车材料合作项目. Automotive Materials Partnership（USAMP）
新型钢车身项目New Steel Body（NBS）
国际钢铁协会超轻钢汽车车身项目Ultralight Steel Auto Body（ULSA）
世界各大铝业公司结成了汽车铝材联盟
（Auto Aluminum Alliance）
中国汽车轻量化产业技术联盟
工作任务
典型车型轻量化技术
轻量化材料的共性技术研究
汽车轻量化材料的开发和研究
轻量化联盟的主要成员单位
中国汽车工程学会、一汽、东风、吉利、奇瑞、长安、
重庆汽车研究院、吉林大学、哈工大、宝钢、西南铝业、
中国石油天然气股份有限公司、石油化工科学研究院
镁质车体前端结构研究与开发
中、美、加三国镁合金在汽车上的应用项目
2005年10月在美国底特律确定
为期6年（—)
研发内容:
防撞性能
NHV(噪音、
振动、平顺性）
疲劳耐久性
腐蚀与表面处理
欧盟 SuperLight-Car 项目
坚持多材料及先进工艺理念，满足性能，实现白车身减重30%
成本≤5 € / ㎏, 即每减重1 ㎏，成本增加≤ 5 €
车身材料包含高强度钢，热成形钢，铝板，铝铸件，铝挤型材，镁板，镁铸件，纤维增强塑料
超轻量化白车身制造技术亮点:
*
铝合金板材在汽车车身上的应用
汽车车身约占汽车总重的30%，而在汽车内外板上用铝合金来代替传统钢板就可使白车身减重约40%-50%，进而使整车减重10%左右
亨利·福特Model T 型汽车
福特Prodigy、Jaguar new XJ
法拉利360等赛车
DaimlerChrysler Prowler
大众 3L Lupo、奥迪A2、A8
本田混合动力轿车 Insight、 NSX
均采用铝制车身
铝合金车顶盖和发动机罩盖
汽车后门盖内板
莲花汽车公司建立了名为“通用汽车构造”的铝平台
用于其中小批量（5万台左右）的SUV、MPV和运 动车的开发
底盘由压铸铝合金铸件、铝冲压件和型材构成，
车身板也是铝件
铝零件之间采用了自铆和先进的粘结工艺进行连接
莲花汽车公司的铝合金底盘
典型的镁合金汽车零件
镁密集轻量化车身结构
Daimler-Chrysler-Benz轿车
镁合金门内板
AM50
重量：
Ford Jaguar轿车
镁合金仪表板
AM50
重量 kg
Audi
PP-GM40: kg (2/3), kg (1/3)
Nissan Murano
GMT,以连续玻纤毡为芯材,与热塑性树脂改性聚丙烯复合而成的片材。成型快，压力低，密度低，韧性好，可再生利用。绿色环保复合材料。
用于座椅骨架可以显著减重，降幅可达50％成本可降低10—20％
PP-GM40＋GMTexTM : kg
长玻璃纤维增强聚丙烯（LGF-PP）
STAMAX公司最近开发了一种高弹性模量复合材料LGF-PP，玻璃纤维的长度为12－25毫米
LGF-PP可取代现有的材料，用于仪表板托架、保险杠梁、防溅板、车门等零件
图为用LGF-PP制造的福特Fiesta后车门，同钢车门相比，其重量减少了50％
LGF-PP制造的
福特Fiesta后车门
长玻纤材料用于高度集成的前端系统
福特 Fusion 车型-集成了超过10个传统金属部
于一个塑料部件
把多个金属零部件的功能集成
在同一塑料零件上，如前端模块
支架
减轻重量40%
降低制造成本
欧洲和美国 SMC 汽车部件用量最多
应用领域包括悬架零件、车身及车身部件、发动机盖下部件、车内装饰部件等
尤以保险杠、车顶、发动机罩、发动机隔音板、前后翼子板等部件用量最大
奔驰驾驶室
MAN驾驶室
结构泡沫实际上是一种泡沫材料
聚氨酯、环氧树脂和尼龙／玻璃纤维复合材料
作为加强内衬用于轿车前端、摆梁（Rocker）、后侧骨架和保险杠，A型柱－铰链柱结合部、车顶纵梁－B型柱结合部等关键部位
结构泡沫能吸收更多的冲击能量
碳纤维增强聚合物基复合材料。适于制造车身和底盘零部件
减重幅度通常可达50～65%
欧盟最近采用树脂传递模塑成型(RTM)工艺成功地试制出某轿车碳纤维底板
零件的数量由28个减少到8个，重量较钢约减轻50％，而白车身的性能达到了原钢车身水平材料
美国除低成本碳纤维制备技术开发外，还在进行碳纤维增强树脂的开发，探索碳纤维增强塑料零部件的大规模制造工艺
VW公司的1-L概念车，
采用碳纤增强
复合材料车身外壳，
车身质量: 290 Kg
试制的轿车
碳纤维底板
在2005年JEC展会中展出的复合材料车身结构
一款A级轿车轻量化工作：
高强度钢目前现生产车型应用的品种有：烘烤硬化钢、加磷钢、低合金高强度钢、双相钢及TRIP钢
在个别车型中，为了达到轻量化设计要求，满足碰撞法规，在设计中使用了780MPa和980MPa
高强度钢应用研究：
双相钢980Y原从日本进口，现与宝钢合作试制；将在一车型中研究成形性及回弹补偿工艺
完成TRIP钢与HSLA钢点焊工艺研究
进行门防撞梁（强度1200MPa）冷成形工艺研究
一汽 高强度钢应用技术
一汽卡车大量采用抗拉强度340MPa级烘烤硬化钢板、含磷钢板代替普通强度钢板生产CA1092车身及驾驶室零件，使零件厚度减薄
BH340烘烤硬化钢板共有23种零件，BIF340钢板共有18种零件，两种钢板每车用量228kg，单车降重约21kg
高强度冷轧钢板BIF340、BH340在商用车驾驶室上41种零件的应用，使高强度钢板占整车用冷轧钢板的用量由原来的8％提高到当前的％
一汽与韩华综化（北京）
合作完成了V221车型GMT材料
保险杠加强板的开发
一汽热冲压成型轻量化制造技术研究
高强度钢板防撞梁等零件成形工艺研究
与大连理工大学合作在长春建生产线
现为一汽大众试制部件，逐渐为一汽集团配套生产
一汽 滚压成型技术应用研究
滚压设备模型
车门窗框、前后保险杠骨架采用了滚压成型技术；
高强度钢板纵梁的成形试验研究；
北方工业大学试制一种柔性滚压设备，生产变截面零件；正协商一种零件的柔性滚压技术，已发去数模。
滚压成型窗框
滚压成型窗框断面
奇瑞轻量化材料的应用
长安轻量化材料技术
340 MPa
390 MPa
440 MPa
590 MPa
780 MPa
白车身高强度钢应用示意图
吉利 NL-1车型已采用的轻量化技术
大量应用高强度钢板
车身减重 Kg (
采用激光拼焊新工艺：
减重 Kg；设计已完成,正在进行模具开发
厚度
厚度
厚度
厚度
左/右中柱加强板
左/右门槛加强板
此部位减薄
重量减少
此部位减薄
重量减少
NL-1前横梁总成采用GMT减重
东风驾驶室钢板材料技术应用
驾驶室共有冲压件539种
约有160余件采用高强度钢
冷轧板﹥340MPa热轧板﹥510MPa
用量约86㎏
谢 谢！
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