目前，能源短缺及環(huán)境污染已成為制約汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的突出問題，汽車輕量化是解決上述問題的有效手段和方法。
金力研車身結(jié)構(gòu)輕量化研究方向，是在保證車身強(qiáng)度和安全性能前提下，通過理論分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)零部件的精簡(jiǎn)化、整體化和輕質(zhì)化，減小車身骨架及車身鋼板的質(zhì)量；通過開發(fā)大型零部件整體加工技術(shù)、相關(guān)模塊化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，保證采用輕量化材料零部件能夠滿足車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用的各項(xiàng)要求；通過結(jié)合參數(shù)反演技術(shù)、多目標(biāo)全局優(yōu)化等現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)方法，提出車身輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
相對(duì)340MPa材料，600MPa級(jí)鋼減重潛能為20%，800MPa級(jí)鋼減重潛能達(dá)30%以上。
據(jù)估計(jì)，到2025年，采用全鋁車身的車型占比將達(dá)到30%，全球車身用鋁總量將達(dá)到870萬噸。
鋁合金主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞、進(jìn)氣支管、汽缸蓋、變速器殼體、轎車的骨架、車身、座椅支架、車輪等部件。
汽車是鎂合金的重要消費(fèi)領(lǐng)域，2015年我國乘用車需要鎂合金10萬噸/年。采用鎂合金能有效減輕整車重量，可在使用鋁合金的基礎(chǔ)上再減輕15%~10%。鎂合金可應(yīng)用于踏板支架、齒輪箱、汽缸端蓋、離合器外殼、方向盤、輪轂等。
鈦制汽車零部件直到20世紀(jì)90年代隨著豪華汽車、跑車、賽車需求量的逐年增加才得到了飛快發(fā)展。2015年全世界汽車用鈦量突破5000噸。
汽車領(lǐng)域是復(fù)合材料最大的市場(chǎng)，約占其總體積的20%。世界平均每輛乘用車復(fù)合材料約占總重量的6%。
預(yù)計(jì)到2020年，發(fā)達(dá)國家汽車平均用塑料量將達(dá)到500kg/輛以上。目前PP、PUR、PVC、ABS、PA、PE、PC、POM、PBT和PRT都在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車上有60%～70%的零件是用沖壓工藝生產(chǎn)出來的。特別是大型車身覆蓋件，由于其形狀復(fù)雜，尺寸大，表面質(zhì)量要求高等，采用沖壓工藝來制造是其它任何加工方法都無法比擬的。
金力研汽車用鋁合金成型技術(shù)的研究方向，在鋁合金板材方面，重點(diǎn)探討提高鋁合金板的成型溫度，增強(qiáng)塑性，改善成型性能，分析應(yīng)變速率、成型溫度等對(duì)成形性能的影響規(guī)律，探討不同鋁合金板的化學(xué)成分、晶粒大小、熱處理方式等對(duì)其成形性能的影響；在鋁合金零部件方面，通過精確控制鑄造過程中熔體流場(chǎng)、溫度場(chǎng)，結(jié)合電磁場(chǎng)、超聲場(chǎng)等組織細(xì)化技術(shù)，研究開發(fā)復(fù)雜、高性能鋁合金鑄件制備工藝，促進(jìn)汽車用鋁合金成型技術(shù)的發(fā)展。
金力研鋁合金表面處理技術(shù)研究方向，目的是要提高汽車用鋁合金材料防腐性、裝飾性和功能性三個(gè)方面的性能。傳統(tǒng)的鋁合金表面處理方法主要包括表面噴砂及拋光、陽極氧化、電泳等，這些方法均已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但也存在諸多不足之處。隨著鋁合金在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的日益廣泛，對(duì)鋁合金表面處理的要求也會(huì)越來越高。該研究方向旨在采用粉末噴涂、激光表面改性、磁控濺射鍍膜等特種方法，制備出表面硬度更高、耐磨和防腐性能更優(yōu)異的表面涂層，提高汽車用鋁合金的使用性能。
在節(jié)能減排的背景下，汽車輕量化是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。高強(qiáng)度、高模量、小比重的碳纖維和高強(qiáng)輕質(zhì)的鋁合金成為新型車輛制造過程中的首選材料，而碳-鋁、鋁-鋁和鋁-鋼等復(fù)合連接件在車身連接起到至關(guān)重要的作用。
金力研材料一體化連接技術(shù)研發(fā)方向，通過研究碳-鋁膠接+鉚接的關(guān)鍵技術(shù)，解決碳纖維與其它鋁合金結(jié)構(gòu)件連接困難的問題；通過研究板材自沖鉚接技術(shù)，解決鋁-鋁、鋁-鋼連接的問題；通過研究鋁合金攪拌摩擦焊、激光焊接技術(shù)，提供鋁合金零部件（車身）連接的關(guān)鍵技術(shù)。
模具是汽車制造業(yè)的重要工藝裝備。低熔點(diǎn)合金模具具有制造周期短、可多次重熔使用、成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)多品種、小批量試制產(chǎn)品及產(chǎn)品更新改型是一種比較理想的模具。但其力學(xué)性能較差、模具精度較低、尺寸不穩(wěn)定。
金力研新型沖壓模具材料開發(fā)方向，旨在通過改善合金成分、添加微量合金元素、優(yōu)化凝固工藝等途徑改善低熔點(diǎn)合金的組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善其力學(xué)性能。此外，探討通過熱處理、噴涂和鍍層等處理工藝提高新型模具材料的性能，提高模具的使用壽命。
表1 典型低熔點(diǎn)合金(鋅基合金)的成分及主要性能
－低熔點(diǎn)合金用于模具的優(yōu)勢(shì)：
1) 制模周期短，工藝簡(jiǎn)單
合金熔點(diǎn)較低(500℃以下)、流動(dòng)性好，模具一般采取澆注成形的方式；機(jī)械加工效率高，表面精整性能好。
2) 成本價(jià)格低
模具材料價(jià)格低，耗費(fèi)少；廢模可重熔、 反復(fù)澆鑄使用；合金熔化溫度低，消耗能量少；制模工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資??；模具后期處理費(fèi)用低。
－低熔點(diǎn)合金模具存在的問題：
1) 力學(xué)性能較低
強(qiáng)度比鋼模低得多，在較大的沖裁力或型腔注射壓力和鎖模力作用下容易損壞；合金的硬度和耐磨性較差，模具的使用壽命短。
2) 凝固收縮率大，模具精度難以保證
合金的凝固收縮率高達(dá) 1.0%~1.2%，而且收縮率變化不穩(wěn)定。
3)軟化溫度低，尺寸不穩(wěn)定
合金熔點(diǎn)低，在200℃以上工作時(shí)，強(qiáng)度、 硬度降低，在大的沖裁力或高的注射壓力作用下，模具型腔容易產(chǎn)生熱變形。
－低熔點(diǎn)合金模具發(fā)展方向：
1) 改善合金成分
對(duì)于常用的鋅基合金而言，調(diào)整Al、Cu、Mg的含量，性能可得到大幅提升；另外，微量元素對(duì)改善合金的性能作用也很顯著，例如加入鋯、 稀土、 錳等微量元素，能夠細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能，同時(shí)提高模具的表面質(zhì)量。
2) 完善模具制造工藝
采用特種鑄造方法減少底縮和縮松等缺陷來保證模具的鑄造質(zhì)量；加入纖維、 顆粒等增強(qiáng)材料制作鋅基合金復(fù)合材料， 提高合金的硬度、 高溫強(qiáng)度、 耐磨性。
3) 后期處理
采用熱處理的方法提高力學(xué)性能；采用噴涂、表面鍍層等表面處理工藝，提高模具的性能指標(biāo)。
為了響應(yīng)節(jié)能和環(huán)保的迫切需求，汽車輕量化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。在車身輕量化中，具有更高強(qiáng)度的高強(qiáng)度鋼和強(qiáng)度高、密度小的鋁合金使用比例越來越高。目前，高強(qiáng)度鋼板和鋁板均可采用熱沖壓工藝，隨著熱沖壓工藝越來越成熟，低成本高效率是今后的主要發(fā)展方向。
金力研熱沖壓技術(shù)研發(fā)方向，通過建立高可靠性有限元模型，有效解決熱沖壓模具開發(fā)過程長(zhǎng)、精度差的問題，提出在熱沖壓過程中避免起皺、開裂、拉毛、回彈等問題的解決措施；通過對(duì)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提出有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)速度、模具壽命的改進(jìn)方法。
金力研汽車用輕量化材料的研究方向，在保證車身強(qiáng)度和安全性能前提下，通過理論和實(shí)驗(yàn)分析，深入研究化學(xué)成分、熱處理工藝及成型工藝等對(duì)最終零件性能的影響規(guī)律，對(duì)比不同材料的變形性能，優(yōu)化現(xiàn)有車用材料體系，開發(fā)新一代高強(qiáng)高韌汽車用輕量化材料，實(shí)現(xiàn)汽車整體輕量化。
