我國汽車新材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析與建議

1、以高強度鋼、鋁合金、鎂合金和塑料等汽車輕量化材料為對象，論述了我國汽車新材料開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀、差距和存在的主要問題；提出了發(fā)展我國輕量化汽車新材料的幾點建議。作為一種社會化的產(chǎn)品汽車對人類社會的影響日益深刻，尤其是對能源和環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，美國的汽車消耗了其石油產(chǎn)品的以上所排放的：約占人為：排放總量的。而隨著汽車保有量的逐年上升，石油資源消耗和，的排放將呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢。汽車輕量化是應(yīng)對上述危機的重要技術(shù)措施之一。世界鋁業(yè)協(xié)會的報告指出，汽車自重每減輕，燃油消耗可降低。因此，汽車輕量化對于節(jié)約能源、減少排放、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有十分積極的意義。在這種大趨勢的推動下，輕量化材料的開發(fā)與應(yīng)用已成為當(dāng)前

2、汽車新材料技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向。輕量化材料是指可用來減輕汽車自重的材料。它有兩大類：一類是低密度的輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料和復(fù)合材料等；另一類是高強度材料，如高強度鋼、高強度不銹鋼等。在發(fā)達國家的汽車技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，均將輕量化材料及其應(yīng)用技術(shù)（又稱為支撐技術(shù)）作為其中的一個重要內(nèi)容，并進行了長期不懈的努力。本文以高強度鋼、鋁合金、鎂合金和塑料等汽車輕量化材料為對象論述了我國汽車新材料開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀、差距和存在的主要問題并提出了發(fā)展我國輕量化汽車新材料的幾點建議。發(fā)展現(xiàn)狀分析狀況我國汽車新材料的研發(fā)是在國內(nèi)轎車工業(yè)的帶動下起步的。為滿足轎車材料國產(chǎn)化需要，“九五”和“十五”期間先后

3、將“轎車新材料技術(shù)開發(fā)”、“超高強度高韌性鋁合金研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”、“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”等一批汽車新材料項目列為國家“”、“”高新技術(shù)項目和國家科技攻關(guān)重大項目，相繼開發(fā)出了一批國產(chǎn)轎車急需的金屬材料和非金屬材料，促進了汽車材料的技術(shù)進步。目前，我國汽車材料體系已初步形成，技術(shù)含量高的新產(chǎn)品發(fā)展開始加速：汽車用高性能鋼板、塑料對進口的依賴程度逐年下降：鋁合金（除板材外）及其成形技術(shù)基本上能滿足當(dāng)前汽車工業(yè)需求：鎂合金的開發(fā)及應(yīng)用已有一個良好的開端，汽車鎂鑄件的生產(chǎn)具有一定的規(guī)模。但是，同國外相比，我國汽車工業(yè)整體技術(shù)水平還比較落后，汽車材料領(lǐng)域的差距更大。主要表現(xiàn)：材料行業(yè)缺乏本

4、專業(yè)的汽車材料發(fā)展規(guī)劃與技術(shù)發(fā)展路線，從而無法確定近期、中期和長期技術(shù)發(fā)展目標(biāo)與技術(shù)途徑，使汽車材料技術(shù)研發(fā)處于一種無序狀態(tài)，這是最致命的；自主創(chuàng)新能力差產(chǎn)品大多仿照國外，缺乏原創(chuàng)性成果和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的品牌與產(chǎn)品：缺少有效的科技創(chuàng)新體制，研究工作主要集中在大學(xué)與科研機構(gòu)，成果難以產(chǎn)業(yè)化；另一方面企業(yè)自主創(chuàng)新能力不足，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，技術(shù)含量低不能滿足市場對高端產(chǎn)品的需求：在材料技術(shù)研究中往往只重視材料開發(fā)本身而相關(guān)的設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、材料與零部件試驗技術(shù)、回收與再生技術(shù)、零部件維修技術(shù)等，并未進行深入研究，這也是新材料難以應(yīng)用的一個重要原因：技術(shù)與管理水平落后，生產(chǎn)規(guī)模小，勞動生產(chǎn)率低產(chǎn)

5、品質(zhì)量差；汽車專用材料品種繁雜、數(shù)量少，產(chǎn)量難以達到經(jīng)濟規(guī)模；汽車材料基礎(chǔ)技術(shù)研究薄弱，缺少新材料評價技術(shù)與體系，材料技術(shù)標(biāo)準混亂，基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)與行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)貧乏。從總體上看，我國汽車材料領(lǐng)域的現(xiàn)狀還不能很好地滿足國內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展的需要。高強度鋼近年來，國內(nèi)在汽車用高強度鋼的開發(fā)與應(yīng)用方面取得較大進展。國內(nèi)各大鋼鐵公司紛紛將汽車用鋼，尤其是高強度鋼作為優(yōu)先發(fā)展的重點方向，并投入了較大的資金和力量，發(fā)展汽車工業(yè)所需的新產(chǎn)品。以寶鋼為例：表為寶鋼在2004年已形成商業(yè)化供貨能力的高強度鋼板品種，此后又相繼開發(fā)出B330/580DP熱軋雙相鋼、熱鍍鋅鋼、輪輞鋼等對高強度鋼的熱沖壓成形工藝進行了初步研

6、究，目前正在開發(fā)熱軋、和防彈板，以及高焊接性、/1超強鋼，它們基本上涵蓋了國外當(dāng)前生產(chǎn)的主要品種。國內(nèi)其他鋼鐵企業(yè)也相繼開發(fā)出各自的高強度鋼產(chǎn)品如武鋼也成功地開發(fā)出強度級別在的高強度冷軋板，熱軋板的強度級別達到了。這些情況表明，國產(chǎn)高強度鋼產(chǎn)品系列已初步形成。另一方面，轎車鋼板國產(chǎn)化率也有了較大幅度的提高。前幾年僅為一的水平，而現(xiàn)在一般可達以上。表為某年新款轎車鋼板品種構(gòu)成情況，鋼板總用量為，其中高強度板占。該車年上半年鋼板國產(chǎn)化率為。國內(nèi)外載貨車車架、車身和車輪等總成用鋼的強度對比見表。從表得出，同國外相比，國內(nèi)用材的強度水平普遍要低級。高強度鋼存在的主要問題是，自主開發(fā)能力不足，新產(chǎn)品的開

7、發(fā)與生產(chǎn)主要依靠引進技術(shù)與裝備；品種少，沒有形成完整的產(chǎn)品系列，不能完全滿足國內(nèi)汽車工業(yè)的需求以致目前有部分汽車薄板需從國外進口：大部分企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平與國外存在較大差距，如鋼材的表面質(zhì)量差，尺寸誤差大力學(xué)性能、工藝性能（成形性能、焊接性能）不穩(wěn)定、分散性大。鋁合金我國的鋁礦產(chǎn)資源豐富，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，原鋁產(chǎn)量已位居世界第一（年的產(chǎn)量達萬），并形成了一個完整的鋁工業(yè)體系。國內(nèi)汽車工業(yè)用鋁也呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢年國內(nèi)汽車工業(yè)用鋁量僅為萬，年則上升到萬年均增長達?！熬盼濉逼陂g進行了鋁合金材料和鑄件生產(chǎn)成套工藝技術(shù)的開發(fā)研究開發(fā)出了多種鑄造合金和高性能系軸瓦材料；在半固態(tài)成形、快速凝固等先進成形技術(shù)研

8、究與應(yīng)用方面也取得了突破性進展。目前，國內(nèi)鑄造鋁合金的品種列高強度牌號）、箔材國內(nèi)基本上都可以生產(chǎn)板材有系列，以及系列中的少數(shù)牌號，系列尚處于研發(fā)中。此外，國內(nèi)在耐熱鋁合金、高強高韌鋁合金、鋁基復(fù)合材料等新材料的研究與應(yīng)用方面也取得了較大進展。從鋁的應(yīng)用水平看，世紀年代生產(chǎn)的國產(chǎn)轎車，單車鋁用量一般在，鋁零件基本國產(chǎn)化：近年推出的新車型，鋁零件的質(zhì)量基本都在以上（如東風(fēng)日產(chǎn)藍鳥、頤達一汽奧迪等），但國產(chǎn)化率較低。由于成本的制約，國產(chǎn)載貨車鋁的應(yīng)用水平遠低于轎車目前單車用量大體在左右大體相當(dāng)于整車總質(zhì)量的。除活塞外，鋁零件還有氣門室罩蓋、轉(zhuǎn)向器上蓋、齒輪室、腳踏板和散熱器以及閥類零件等。新車型的

9、用鋁量則有明顯的提高，已達到甚至以上。增加部分主要集中在發(fā)動機上，如進氣歧管、油底殼、飛輪殼、齒輪室罩蓋、水泵殼、機油泵殼和中冷器散熱器等如圖。鋁合金使用存在的主要問題：沒有結(jié)合我國資源特點，建立起具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車工業(yè)用鋁合金體系，現(xiàn)有產(chǎn)品標(biāo)準化、系列化程度不高，生產(chǎn)也沒有達到專業(yè)化；鑄造鋁合金熔體的純凈度不高，鑄件成分不穩(wěn)定，力學(xué)性能較差：鋁板材品種不全高端產(chǎn)品缺乏；板材成形性能差，烘烤硬化效果差，表面質(zhì)量低、尺寸精度低（包括帶材與管材），不能滿足國內(nèi)汽車工業(yè)的需求：材料成本高。鎂合金我國鎂的蘊藏也十分豐富，菱鎂礦資源占全球總量的，原鎂產(chǎn)量已占全球產(chǎn)量的，是名副其實的鎂金屬生產(chǎn)大國。年

10、我國原鎂產(chǎn)量達萬，但由于國內(nèi)消費不足，其中萬用于出口。年以前國內(nèi)批量生產(chǎn)的汽車鎂合金壓鑄件主要是桑塔納轎車變速器殼體，年產(chǎn)量不到。為將我國的鎂資源優(yōu)勢變?yōu)殒V產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢“鎂合金應(yīng)用與開發(fā)”列為“十五”我國材料領(lǐng)域重點任務(wù)，并于年啟動“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”項目，年國家科技部又將“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”列為滾動發(fā)展項目；同時，國家“”、“”計劃也安排了有關(guān)耐熱、變形、高強高韌等鎂合金新材料、新工藝研究項目國家計委將鎂合金產(chǎn)業(yè)化列為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項目。其中“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”項目對推動鎂合金在汽車上的應(yīng)用起到了重要作用。該項目已取得了顯著的階段性成果，突破了一批前沿核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技

11、術(shù)初步形成了從高品位鎂合金生產(chǎn)、鎂合金關(guān)鍵工藝與裝備、汽車鎂合金零件開發(fā)、生產(chǎn)到產(chǎn)業(yè)化環(huán)境與示范基地建設(shè)的一條完整產(chǎn)業(yè)鏈，在一汽、東風(fēng)、長安等汽車企業(yè)建立了壓鑄鎂合金生產(chǎn)線，開始批量生產(chǎn)鎂合金鑄件。如東風(fēng)近期投產(chǎn)的、和鎂合金壓鑄件生產(chǎn)線，可批量生產(chǎn)載貨車的變速器上蓋、腳踏板、真空助力器隔板、制動閥體等種零件，如圖。從總體上看我國汽車鎂合金圖某國產(chǎn)重型車發(fā)動機上的部分鋁合金零件的開發(fā)與應(yīng)用尚處于起步階段。存在的主要問題：原創(chuàng)性的研究成果少目前主要的合金牌號基本上都是仿國外產(chǎn)品：汽車用的鎂合金品種及牌號不多，尤其是板材與型材缺乏：鎂錠中的夾雜物和有害元素含量高，缺少統(tǒng)一的檢測標(biāo)準，尚不能較好地滿足

12、高性能壓鑄件及板材、型材生產(chǎn)的要求；鎂合金基礎(chǔ)研究薄弱。塑料一般認為，世紀年代是我國汽車塑料發(fā)展的起步階段，其問汽車上的塑料零件很少，僅限于電器絕緣件和轉(zhuǎn)向盤等零件，以及鋼板彈簧襯套、半軸齒輪墊片等小型結(jié)構(gòu)件。白年代末開始，采用軟泡沫、革和薄膜制造汽車座椅、儀表板、頂棚、地墊和門內(nèi)板等，即所謂汽車內(nèi)飾軟化階段。從年代末開始進入汽車塑料全面發(fā)展期。轎車非金屬材料國產(chǎn)化，大大提高了塑料在汽車上的應(yīng)用水平汽車塑料的用量逐年增長。目前，除部分原料和助劑外，普通用途的車用塑料及其基本原料國內(nèi)都可以生產(chǎn)。現(xiàn)有國產(chǎn)轎車塑料的單車用量為一，所使用類型和品種與國外基本相同。我國轎車塑料的應(yīng)用水平無論從單車用量、

13、應(yīng)用品種以及塑料制件的生產(chǎn)技術(shù)，均已基本達到引進國外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平。國產(chǎn)輕、中型載貨車塑料用量約重型載貨車可達。應(yīng)用主要以內(nèi)飾件為主；同時水箱面罩、保險杠、輪罩、擋泥板、導(dǎo)流板、翼子板、腳踏自動鎂合金壓鑄生產(chǎn)線新建鋁鎂合金壓鑄生產(chǎn)線§柴油發(fā)動機鎂合金氣鎂合金變速器上蓋（）門室罩蓋（）東風(fēng)一發(fā)動機鎂合金齒輪室（）圖東風(fēng)公司的鎂合金壓鑄生產(chǎn)線及生產(chǎn)的部分壓鑄件板、燈殼和燈罩等塑料外飾件也越來越普遍；此外，還有進氣管、空氣濾清器、暖風(fēng)機和空調(diào)零件等。圖為國產(chǎn)載貨車上的若干典型塑料件的實物照片。塑料存在的主要問題包括：汽車專用塑料牌號少產(chǎn)品性能不能滿足選材要求，有些產(chǎn)品目前國內(nèi)不能生產(chǎn)，

14、需進口或采用改性塑料替代：品種繁多，材料標(biāo)準混亂，不利于大批量生產(chǎn)與應(yīng)用；缺少大型骨干企業(yè)，現(xiàn)有的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小而分散技術(shù)開發(fā)能力薄弱，工藝水平落后不僅使產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，而且有些零件（如進氣歧管）至今有相當(dāng)一部分仍依靠進口：塑料的回收、再生利用方面岡剛起步與國外差距很大。發(fā)展我國汽車新材料的幾點建議（） 進一步加強政府在汽車材料發(fā)展中的引導(dǎo)作用要進一步加強政府對汽車新材料發(fā)展的導(dǎo)向作用和支持力度，加快在汽車節(jié)能、環(huán)保和安全方面的立法嚴格限制車輛自重、油耗及排放，促進汽車材料的輕量化、環(huán)?；?；繼續(xù)組織對重大汽車材料項目，尤其是對我國國民經(jīng)濟和汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要影響的關(guān)鍵材料技術(shù)進行自主開發(fā)與產(chǎn)

15、業(yè)化研究；采取激勵措施鼓勵企業(yè)優(yōu)先使用鎂、鋁、稀土等我國優(yōu)勢資源。加強對汽車材料行業(yè)的管理，提圖國產(chǎn)載貨車上的若干典型塑料件高汽車材料生產(chǎn)專業(yè)化水平，支持優(yōu)勢企業(yè)做強做大，優(yōu)化資源配置逐步形成以大型專業(yè)集團為主的汽車材料生產(chǎn)格局，增強產(chǎn)業(yè)競爭力。（）盡早制定我國汽車技術(shù)發(fā)展路線圖和汽車材料技術(shù)發(fā)展路線圖技術(shù)路線圖不同于技術(shù)發(fā)展規(guī)劃或戰(zhàn)略。就對象而言，它所涉及的主題可大到國家或某一行業(yè)的科學(xué)技術(shù)，也可小至某一特定的產(chǎn)品或技術(shù)。就內(nèi)容看不僅包括技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略與目標(biāo)，而且勾畫出了一條技術(shù)發(fā)展路線，包括技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，分階段實現(xiàn)的目標(biāo)主要技術(shù)障礙，研發(fā)需求，近期、中期和長期優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，潛在的風(fēng)險

16、與時間進度等方面的詳細內(nèi)容。因此，技術(shù)路線圈是技術(shù)發(fā)展的綱領(lǐng)性文件，指導(dǎo)性和可操作性都很強。建議由中國汽車工程學(xué)會（或協(xié)會）牽頭，盡快啟動汽車技術(shù)發(fā)展路線圖計劃，并組織國內(nèi)汽車及相關(guān)行業(yè)的專家學(xué)者參考國外的經(jīng)驗，在國家科技發(fā)展戰(zhàn)略和汽車產(chǎn)業(yè)政策的框架下，早日制定出包括材料技術(shù)在內(nèi)的我國汽車技術(shù)發(fā)展路線圖。按照路線圖所設(shè)定的中長期汽車輕量化目標(biāo)和對材料技術(shù)發(fā)展的要求鋼鐵、塑料、鋁、鎂及其他有關(guān)的材料行業(yè)根據(jù)各自的具體情況和條件，制定出涵蓋汽車工業(yè)的特定需求的本行業(yè)技術(shù)路線圖。（）建立新型汽車材料科技創(chuàng)新體系，增強自主創(chuàng)新能力加強材料研發(fā)機構(gòu)、材料供應(yīng)商和汽車及零部件企業(yè)之間的交流與合作，建立以企

17、業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合集基礎(chǔ)研究、新材料開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用為一體的新型科技創(chuàng)新體系，不斷提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，使汽車材料的研發(fā)與生產(chǎn)緊密圍繞國內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展的需求進行，形成整套工程化技術(shù)創(chuàng)新成果，促進材料技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用。切實加強“工程試驗中心”、“公共試驗室”等新材料科技試驗和中試基地建設(shè)，在企業(yè)設(shè)立汽車材料技術(shù)研發(fā)部門，在企業(yè)、科研機構(gòu)和大專院校分別建成不同層次、不同類型的試驗室或中試生產(chǎn)基地，為汽車新材料的研究和應(yīng)用創(chuàng)造良好的物質(zhì)條件。（）發(fā)揮行業(yè)協(xié)會和學(xué)會的作用充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會和學(xué)會的職能與作用，做好下列工作：積極配合國家主管部門，做好重大汽車材料項目的組織協(xié)調(diào)工作；牽頭組織進行

18、我國汽車材料的系列化、標(biāo)準化和通用化工作：組織收集、統(tǒng)計與發(fā)布國內(nèi)汽車材料研究、生產(chǎn)及應(yīng)用方面的信息和數(shù)據(jù)；跟蹤國外汽車材料技術(shù)發(fā)展動態(tài)，定期組織進行我國汽車材料發(fā)展戰(zhàn)略研究，提出政策建議與研究課題；為企業(yè)提供技術(shù)、產(chǎn)品等信息。（）提高汽車企業(yè)之間、汽車行業(yè)與材料行業(yè)之間的合作層次，擴大技術(shù)合作范圍合作是為了競爭。在傳統(tǒng)的競爭方式發(fā)生了根本的變化的今天企業(yè)為了自身的生存和發(fā)展，需要與競爭對手進行合作即為競爭而合作，通過合作實現(xiàn)雙贏或多贏，以在更高的層次上開展競爭。加強汽車企業(yè)之間、汽車行業(yè)與材料行業(yè)之間的技術(shù)合作可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補使有限的資金與資源得到有效地整和和利用，不但可迅速提高參與的各企業(yè)技術(shù)實力，而且還有利于增強我國汽車和汽車材料行業(yè)的整體競爭力。為此，要努力提高汽車企業(yè)之間、汽車行業(yè)與材料行業(yè)之間的合作層次，擴大技術(shù)合作的范圍。建議醞釀并在條件成熟時，成立以一汽、東風(fēng)等大型骨干企業(yè)為主的我國汽車材料合作機構(gòu)。該機構(gòu)的任務(wù)是，組織汽車企業(yè)共同開展輕量化材料及其應(yīng)用（支撐）技術(shù)的研究開發(fā)工作，并同政府有關(guān)部門一起，在研發(fā)、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化方面尋求與大專院校、研究機構(gòu)尤其是材料行業(yè)進行項目合作。（）支