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轻质合金因其密度小、比强度高等优势，在车身上的用量逐年增加，综合考虑材料的性能、成本以及循环利用潜力，铝合金无疑是目前最具发展优势的轻质合金材料。
铝合金铝合金材料凭借其高比强度、高比强塑积及优秀的防腐性能等优势，在汽车上的用量逐年增加。图3展示了铝合金在汽车轻量化方面的巨大潜力[10]。图3所示综合考虑材料的性能、成本以及循环利用潜力，铝合金无疑是目前最具发展优势的轻质合金材料。
2.2.1铝合金板材在车身上的应用
目前车身用铝板材主要包括5系及6系铝合金。5系铝合金具有优良的深冲性能，因其在成型过程中易在表面产生吕德斯带，涂装后无法彻底掩盖这种表面缺陷，主要用于车身内板结构件。6系铝合金成型性能虽不如5系铝合金好，但其成型后外观质量良好且可通过涂装阶段的烘烤硬化提升强度，被广泛用于车身内、外覆盖件。工业铝合金家族中强度最高的为7系铝合金，主要应用于航空航天领域，目前在车身结构中已开始应用，如ES6车型中部分结构件采用了AA铝板材，ES8车型中采用了AA铝型材。车身用铝的典型案例为奥迪A8车型，该款车型曾开创了著名的全铝车身空间框架结构。近年来车身用材正朝着多材料车身方向发展，即合适的位置用合适的材料，第5代奥迪A8的多材料混合车身如图4所示，铝合金材料占比为58%。
图3铝合金减重统计及市场渗透[10]
图4第五代奥迪A8车身结构
冷冲压成型凭借生产效率高、可钢铝共线生产的优势仍然是制造铝合金车身零部件的主要生产方式。铝板冷冲压成型存在一系列技术难点，诸如铝板成型性低于钢板、回弹大、可热处理强化铝合金普遍存在自然时效特性、修边料屑难控制等，以上问题给铝板工装开发带来极大挑战。在铝板冷冲模具开发领域，国外企业如奥迪模具起步较早，尤其在铝合金外覆盖件模具开发方面拥有较为成熟的技术。近年来，在轻量化需求的推动下，铝板模具国产化进程明显加快，如一汽模具制造有限公司从年至今，累计为路虎、奔驰、吉利、大众等主机厂提供了余套铝板工装，包括全部车身结构件及覆盖件，形成了全铝车身工装开发技术能力，并在一汽大众某铝质车身工装开发项目上实现了集成应用，图5展示了一汽模具制造有限公司的铝板工装开发历程，其也是铝板模具国产化发展历程的缩影。
图5一汽模具制造有限公司铝板工装开发历程
特种成型技术主要包括充液成型、温热成型、超塑性气胀成型、橡皮囊成型等。其依靠特定的温度场、应力场及摩擦状态，使板材的成型裕度显著提升。综合考虑生产效率、成本等因素，在小批量、造型复杂的高端定制车型领域，铝板的特种成形技术展现出了巨大优势。图6所示为不同冲压工艺条件下的铝合金车门内板零件，采用温成型工艺显著提升制件的成型性，相同拉延深度下，以铝代钢实现减重约40%。
图-O铝合金车门内板零件
2.2.2铝合金型材在车身上的应用
铝型材除了拥有铝合金材料共性优势外，还具有一些特有的优良特性，诸如型材挤压模具成本低、截面形状可灵活设计以满足不同的刚度需求、有较强的密闭性且隔音效果好等。目前适用于采用铝型材制造的汽车零部件主要包括：前后保险杠、车门防撞梁、吸能盒、仪表板支架、新能源电池包壳体、导轨、行李架、底盘件及车身结构件等。图7所示为大众MEB平台电池包结构，MEB电池下壳体采用了型材与板材，主要连接工艺包括MIG钎焊（焊缝视觉自动检测）、涂胶、Rivtac高速穿刺铆接、螺栓连接等。
MEB电池Pack共2处使用了FDS（热熔自攻螺接工艺）技术。第1处是上盖与箱体的安装上，并结合单组份胶实现密封性能。第2处底部的箱体底板与箱体外框的安装上使用了FDS技术，将下图中的底护板（Underbodyprotection）固定在箱体上，同样需结合密封胶。
图7MEB平台电池包结构
2.2.3铸造铝合金在汽车上的应用
目前在汽车工业中铸造铝合金的用量约占总用铝量的80%左右，而其中的65%为压铸件，例如发动机缸体、减震塔、电池包壳体等。发动机零部件用铝制造的减重效果最为明显，通常可减轻30%以上[11]。新能源汽车的高速发展极大地推动了车身轻量化水平的提升，压铸工艺也随之开始应用于车身零部件的制造，并向着集成少件方向发展，典型代表为特斯拉ModelY车型车身后部采用一体压铸成型工艺，将70个零件最终减少为1个，如图8所示。
2.3镁合金镁合金是目前工业应用中最轻的金属材料，其密度是钢的2/9，铝合金的2/3，能有效降低部件重量。同时，相比于钢，铝的比强度大、比刚度高，零件安全性能高。此外，阻尼性能好，吸能性能强，具有极强的减震性，有助于改善汽车的NVH性能，一直是重要的汽车轻量化材料。
图8一体压铸成形车身
来源：期刊-《汽车工艺与材料》
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