汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%―8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3―0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。
汽車輕量化的主要途徑是：
①縮小汽車的尺寸。在內(nèi)部空間尺寸基本不變的前提下縮小外形尺寸，可減少材料消耗，減小質(zhì)量，同時(shí)還可減少占路面積和停車面積；
②采用輕質(zhì)材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等；
③采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如采用有限元分析、局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)等；
④采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。
其中，當(dāng)前的主要汽車輕量化措施主要是采用輕質(zhì)材料。
可用于汽車輕量化設(shè)計(jì)的金屬材料
車用材料主要通過(guò)汽車的輕量化來(lái)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性改善作出貢獻(xiàn)。理論分析和試驗(yàn)結(jié)果都表明，輕量化是改善汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。為了適應(yīng)汽車輕量化的要求，一些新材料應(yīng)運(yùn)而生并擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
有色合金
以乘用車來(lái)說(shuō)，1973年每輛車所使用的有色合金占全部用材的重量比為5.0%，1980年增至5.6%，而1997年則達(dá)到了9.6%。有色合金在汽車上應(yīng)用量的快速增長(zhǎng)是汽車材料發(fā)展的大趨勢(shì)。
鋁合金
鋁的密度約為鋼的1/3，是應(yīng)用最廣泛的輕量化材料。以美國(guó)生產(chǎn)的汽車產(chǎn)品為例，1976年每車用鋁合金僅39kg，1982年達(dá)到62kg，而1998年則達(dá)到了100kg。
（1）鑄造鋁合金
許多種元素都可以作為鑄造鋁合金的合金元素，但只有Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Li在大量生產(chǎn)中具有重要意義。當(dāng)然，在汽車上廣泛應(yīng)用的并不是上述簡(jiǎn)單的二元合金，而是多種元素同時(shí)添加以獲得好的綜合性能。
汽車工業(yè)是鋁鑄件的主要市場(chǎng)，例如日本，鋁鑄件的76%、鋁壓鑄件的77%為汽車鑄件。鋁合金鑄件主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、活塞、進(jìn)氣歧管、搖臂、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支架、空壓機(jī)連桿、傳動(dòng)器殼體、離合器殼體、車輪、制動(dòng)器零件、把手及罩蓋殼體類零件等。
鋁鑄件中不可避免地存在缺陷，壓鑄件還不能熱處理，因此在用鋁合金來(lái)生產(chǎn)要求較高強(qiáng)度鑄件時(shí)受到限制。為此在鑄件生產(chǎn)工藝上作了改進(jìn)，鑄造鍛造法和半固態(tài)成型法將是未來(lái)較多用的工藝。
（2）變形鋁合金
變形鋁合金指鋁合金板帶材、擠壓型材和鍛造材，在汽車上主要用于車身面板、車身骨架、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器、空調(diào)冷凝器、蒸發(fā)器、車輪、裝飾件和懸架系統(tǒng)零件等。
由于輕量化效果明顯，鋁合金在車身上的應(yīng)用正在擴(kuò)大。如1990年9月開始銷售的日本本田NSX車采用了全鋁承載式車身，比用冷軋鋼板制造的同樣車身輕200kg，引起全世界的矚目。NSX全車用鋁材達(dá)到31.3%，如在全鋁車身上，外板使用6000系列合金，內(nèi)板使用5052－0合金，骨架大部使用5182－0合金；由于側(cè)門框?qū)?qiáng)度和剛度要求很高，使用以6N01合金為基礎(chǔ)、適當(dāng)調(diào)整了Mg和Si含量的合金。在歐美也有用2036和2008合金作車身內(nèi)外板的。
鋁散熱器發(fā)源于歐洲而后遍及全世界。在歐洲，到20世紀(jì)80年代后期鋁散熱器已占領(lǐng)市場(chǎng)的90%。隨?車用空調(diào)、油冷卻器等的大量使用，鋁熱交換器的市場(chǎng)迅速擴(kuò)大。從材料的角度看，鋁在熱交換器上的廣泛應(yīng)用在很大程度上歸功于包覆料覆層鋁板和鋁帶的成功開發(fā)。
（3） 鋁基復(fù)合材料
鋁基復(fù)合材料密度低、比強(qiáng)度和比模量高、抗熱疲勞性能好，但在汽車上的應(yīng)用受到價(jià)格及生產(chǎn)質(zhì)量控制等方面的制約，還沒(méi)有形成很大的規(guī)模。目前，鋁基復(fù)合材料在連桿、活塞、氣缸體內(nèi)孔、制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗和傳動(dòng)軸管等零件上的試驗(yàn)或使用顯示出了卓越的性能，如本田公司開發(fā)成功的由不?鋼絲增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料連桿比鋼制連桿降重30%，對(duì)1.2L的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可提高燃料經(jīng)濟(jì)性5%；采用激冷鋁合金粉末與SiC粉末（重量百分?jǐn)?shù)2%）混合并擠壓成棒材，用此棒材經(jīng)鍛造成型的活塞因強(qiáng)度高可降重20%，發(fā)動(dòng)機(jī)功率大幅度提高；用鋁基復(fù)合材料強(qiáng)化活塞頭部而取消第一道環(huán)槽的奧氏體鑄鐵鑲塊可降重20%；鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤比鑄鐵制動(dòng)盤降重50%。
鎂合金
鎂的密度約為鋁的2/3，在實(shí)際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強(qiáng)、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車零件。
鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應(yīng)用，鎂壓鑄件的生產(chǎn)效率比鋁高30%~50%。新開發(fā)的無(wú)孔壓鑄法（Pore Free Diecast）可生產(chǎn)出沒(méi)有氣孔且可熱處理的鎂壓鑄件。
鎂鑄件在汽車上使用最早的實(shí)例是車輪輪輞。在汽車上試用或應(yīng)用鎂合金的實(shí)例還有離合器殼體、離合器踏板、制動(dòng)踏板固定支架、儀表板骨架、座椅、轉(zhuǎn)向柱部件、轉(zhuǎn)向盤輪芯、變速箱殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、氣缸蓋和氣缸蓋罩蓋等。與傳統(tǒng)的鋅制轉(zhuǎn)向柱上支架相比，鎂制件降重65%；與傳統(tǒng)的鋼制轉(zhuǎn)向輪芯相比，鎂制件降重45%；與全鋁氣缸蓋相比，鎂制件降重30%；與傳統(tǒng)的鋼制沖壓焊接結(jié)構(gòu)制動(dòng)踏板支架相比，整體的鎂鑄件降重40%，同時(shí)其剛性也得以改善。
鎂基復(fù)合材料的研究也有進(jìn)展，以SiC顆粒為增強(qiáng)體,采用液態(tài)攪拌技術(shù)得到的鎂基復(fù)合材料具有很好的性能且生產(chǎn)成本較低。在AZ91合金中加入25%的SiC顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料比基體合金拉伸強(qiáng)度提高23%，屈服強(qiáng)度提高47%，彈性模量提高72%。
