我国商用车需加大轻量化 新材料新工艺的推广力度

　　我国商用车占汽车保有量仅为约20%，但商用车的总体燃料消耗量却占汽车燃油消耗量的近五成，因此，商用车轻量化和节能技术日益受到行业的重视。“我国商用车的轻量化水平和轻量化材料应用状况如何？与乘用车轻量化存在哪些差异？带着就这些行业关心的问题，近日，中国汽车材料网对中国汽车轻量化技术创新战略联盟专家、汽车工程学会汽车材料分会主任委员、东风商用车技术中心工艺研究所所长康明博士进行了专访，就目前商用车轻量化技术与材料应用现状及发展趋势等热点问题进行了深入的探讨，以下是对康明博士的采访实录：

　　中国汽车材料网：康博士，首先感谢您能接受我们的采访。您多年来一直从事车用材料的研究与应用，请您简要介绍一下国内商用车的用材总体情况、在商用车上应用的主要材料占比情况，以及与国外的差异。

　　康博士：随着新材料、新工艺以及新技术的发展，国内商用车的技术水平得到了长足发展，商用车的用材水平也得到了显着的提升。先进高强钢、铝合金、镁合金、非金属复合材料等等在国产商用车上已经屡见不鲜，促进了商用车的轻量化以及安全性、可靠性，但是我国目前商用车先进材料的应用比例和应用的成熟度相对国外先进水平还是比较低的。

　　就货车而言，其钢铁的质量分数为：80%～84%；铝合金为：3.5%～4.5%；非金属为：3.5%～4.5%；橡胶为：7%～8%；其他：1.5%～2.5%。与国际先进水平相比主要反映在我们的钢铁质量分数相对较高，而铝合金及非金属的质量分数相对较低。

　　就客车而言，其钢铁的质量分数为：70%～80%；铝合金为：1.5%～2.5%；非金属为：8%～10%；橡胶为：3%～6%；玻璃为：2%～3%，其他：2%～3%。同样,与国际先进水平相比主要反映在我们钢铁的质量分数相对高，而铝合金及非金属的质量分数相对低。

　　AM：无论是商用车还是乘用车，轻量化技术都有很大的需求，就轻量化技术路径而言，商用车与乘用车存在哪些异同？

　　康博士：商用车属生产资料，乘用车属消费资料。商用车的工作环境，保养维护状况要远比乘用车恶劣。因此,出于耐久性和可靠性考虑，商用车的用材就会相对收敛和保守一些。轻量化工作不仅是乘用车的发展方向，同样也是商用车的重要发展方向，是世界范围内汽车发展的潮流。有资料表明：汽车质量下降10%，可降低燃油消耗6%左右，降低排放4%左右。就轻量化技术路径而言两者是相同的，即：模块化设计、结构优化及零件整合、新材料新工艺。其中，新材料、新工艺的应用在汽车轻量化技术路线中扮演着重要角色，是汽车轻量化的重要措施之一，比如先进高强钢、铝合金、镁合金及非金属材料的应用等等。

　　AM：目前，在乘用车上应用最多，作为轻量化材料的高强度钢应用较为广泛。那么高强度钢在商用车上的应用现状如何？与国外主流商用车还存在哪些差距？

　　康博士：在白车身方面，国内大部分是以低碳软钢板为主，少量采用了340MPa强度级别的高强度含磷钢板和420MPa以上级别的低合金高强度钢板，高强度钢板约占白车身重量的10%～15%，而更高级别的先进高强度钢以及热冲压成钢在国内尚没有实际应用。不过结合商用车未来的发展需求，这些材料及工艺技术的研发工作都正在进行之中。而国际上，先进商用车的白车身340MPa以上级别的先进高强钢用量达40%～60%，有的甚至达到70%。不仅510MPa级别，甚至590MPa、700MPa和980MPa级别的先进超高强度钢也都有应用。

　　在底盘方面，目前国内是以500MPa～600MPa级大梁钢板为主，少部分车型采用了700MPa以上级别的大梁钢板，甚至热处理车架。国际上先进商用车的车架普遍用钢强度已达到700MPa～800MPa级别水平。在北美部分还采用了1200MPa级别以上的热处理车架。车架重量明显低于国内同类产品。

　　在钢板弹簧方面，国内变截面钢板弹簧的设计满载静应力水平普遍为400MPa~550MPa，略高于等截面钢板弹簧的水平，但是低于国际知名商用车板簧650~750MPa的满载静应力水平。

　　AM：目前锻造铝合金车轮在国内的应用推广如何？大面积推广的主要瓶颈是什么？

　　康博士：乘用车广泛应用的铝合金车轮是采用低压铸造工艺生产的，锻造铝合金车轮主要应用于中、重型商用车。目前锻造铝合金车轮在国内中、重型商用车上已有应用，不过还不是标准配置，而是根据客户需求的选配。同规格的车轮采用铝合金材料比钢制车轮可实现减重20%～30%，考虑到运动部件惯性的影响，它将更加有利于车辆的节能与减排。目前影响锻造铝合金车轮在中、重型商用车上大面积推广应用的瓶颈首要的是成本。由于国内中、重型商用车采用锻造铝合金车轮的数量相对较少，同样规格的铝合金车轮价格约为钢制车轮的5倍。

　　AM：近几年，国内全铝商用货车或客车的开发热情非常高涨，就货车而言，全铝货车能否给用户带来真正的效益？

　　康博士：铝合金材料的应用对实现车辆轻量化有积极的作用，可以有效降低车辆的自重，提升车辆的运输效率或车辆运输的经济性能。目前某些铝制零部件可以实现同钢制部件等效的可靠性和耐久性，材料及工艺也比较稳定。所谓的全铝商用货车或客车，是指白车身、车厢以及部分总成部件均采用铝合金材料制备。全铝货车能否给用户带来真正的效益，这主要取决于车辆的有效出勤率、运输效率以及驾驶员的驾驶习惯等等。

　　AM：目前东风汽车也在开发全铝电动客车，市场推广情况怎样？全铝客车除了在新能源电动大巴上应用，传统燃油客车全铝商用车的前景如何？

　　康博士：在国家“十二五”期间，东风汽车公司承担了国家科技部科技支撑计划“形变铝合金应用技术开发及其在目标车型上集成应用”课题的“全铝车身混合动力轻量化客车开发”项目。通过严格的设计、分析以及白车身的集成优化、铝合金复合连接技术，开发出全铝车身混合动力轻量化示范客车，实现客车白车身减重40.9%，整车减重14.2%，典型公交工况节油率7.9%，目前该车已经上了产品公告目录。

　　无论是混合动力客车，纯电动客车，还是传统燃油客车，虽然选用的材料路线可能会有所不同，但是轻量化必然是其未来的发展方向。由于铝合金材料的特性和特点，铝合金材料必然是其中的重要选择之一。

　　AM：您也一直关注镁合金的应用推广，镁合金目前在乘用车上受制成本和性能不足等因素，推广受阻，在商用车上未来是否有更好地应用前景？

　　康博士：镁合金是目前工程材料中密度最低的金属材料。我国原镁储量丰富，原镁及镁合金的产量位居世界第一。由于镁合金的密度是钢铁的1/4，是铝合金的2/3；和钢铁及铝合金相比，具有高的比强度、比弹性模量、导热系数和阻尼系数，而备受材料工作者瞩目。但是镁合金也有它的不足之处，比如抗腐蚀性能差，凝固收缩倾向大，疲劳强度低，高温抗蠕变性能差，室温下滑移系较少，所以镁合金材料不是万能的材料，不是所有铝合金零件都可以简单用镁合金来替代。对于镁合金的应用，一定要根据零件服役的具体实际来选择是否镁合金，一定要根据镁合金的特点进行零部件的结构设计，绝不建议用镁合金简单替代铝合金或其他材料。

　　从目前市场铝合金及镁合金的价格来算，采用镁合金和采用铝合金生产的综合成本是相当的。

　　目前在乘用车上得到广泛应用的镁合金零部件主要有：方向盘芯骨、座椅骨架、仪表盘骨架、变速箱上盖、发动机气阀室罩盖等等。对于商用车而言也一样，不过由于商用车零件的几何尺寸相对要大一些，采用镁合金生产的难度则相对要大一些。从材料的角度来看，汽车是多种材料的复合体，我们追求的是把正确的材料用在正确的地方。我们目前仍在不断研发镁合金在商用车中的应用，也在不断考虑镁合金对商用车安全、可靠、节能、环保的影响。

　　AM：您既是汽车材料分会的行业领导，也是整车厂的技术领导，请您给行业从事汽车材料的工程师谈谈您的体会，作为汽车行业的一个基础性技术，汽车材料如何更好地服务于汽车工业的发展。

　　康博士：简单地说，在汽车行业要做好材料工作，第一必须要了解整车、总成的结构和功能，要知道相关零件在其中的服役状况和要求；第二要熟悉相关零部件的生产工艺及其发展；第三必须要熟悉本领域材料的特性、特点及其发展。要本着基础研究、先行开发和商品开发的模式开展材料的研究与开发，为产品设计、现生产工艺控制提供先进、适宜的材料工艺技术。

　　AM：汽车材料分会为作为汽车材料行业技术组织，请简要介绍一下汽车材料分会在推广行业技术进步与发展方面做了哪些工作。

　　康博士：在中国汽车工程学会的领导下，汽车材料分会积极组织业内的工程师开展了系列材料技术进步活动，概括地说有如下几个方面：

　　研发课题工作。在中国汽车工程学会的领导下，组织、参与和承担了国家科技部“十二五”科技支撑计划“汽车关键轻量化技术开发与整车的集成应用”。相关的研发工作均业已圆满完成，在汽车材料工艺领域取得了重大进展，有力促进了汽车材料工艺的技术进步。

　　标准化工作。汽车材料分会在过去的几年中，紧紧围绕汽车材料的发展以及生产实际，在中国汽车轻量化技术联盟中，组织行业的技术力量开展了相关标准的制订工作，目前已发布了19项标准，还有17项标准待发布。我们也计划随后对已发布的标准在行业内开展宣贯活动，提升我们的标准意识和标准水平。最近政府部门正在简政放权，汽车工程学会作为行业社会团体，正在承接政府部门的标准体系建设职能，汽车材料分会的汽车材料领域标准化工作未来还将是个长期和持续的工作。

　　新材料、新工艺、新技术推广工作。我们汽车材料分会以及分会下属的学组每年都要围绕新材料、新工艺、新技术组织行业技术人员开展学术交流和学术研讨活动，推广新材料、新工艺及新技术。通过交流和研讨，提升业内技术人员的技术思维、技术水平，信息交流，从而促进行业技术进步。

　　组织业内技术人员互访。近年来，我们开展了研究单位、材料单位和整车单位的定向、专题互访活动。通过互访，进一步推进了技术人员在材料工艺方面的交流，提升认识，达成共识，共同推进新材料的应用。

　　AM：再次感谢康博士接受我们的采访，作为汽车材料行业的媒体，我们也一直致力于汽车材料与轻量化技术的交流与传播，也希望与汽车材料分会一起为我们汽车材料和轻量化技术的发展贡献我们的力量。

　　编后：正如康明博士所说，新材料、新工艺的应用在汽车轻量化技术路线中扮演着重要角色，商用车也不例外。纵观国内商用车用材情况，虽然取得了一定的成绩，但与国外还存在一定的差距。随着排放升级带来的燃油车购置成本的增加以及企业面临的节能减排形势，各企业也展开了对商用车的新布局，“高效、绿色、互联、安全”四大趋势正在塑造全球商用车产业，并在未来几年持续对行业产生影响。商用车材料技术的进步需要全行业联合起来，汽车材料分会等行业组织牵头，共同开展相关技术的攻关，建立适合我国汽车行业需求的技术体系，进一步提高国产商用车市场竞争力。