汽车用金属材料的生态设计实践

孙博学，刘　骁，龚先政，高　峰

(北京工业大学 材料科学与工程学院，北京 100124)



汽车用金属材料的生态设计实践

孙博学，刘骁，龚先政，高峰

(北京工业大学 材料科学与工程学院，北京 100124)

摘要：通过综合使用性能、环境负荷和经济成本3个因素，建立了基于模糊矩阵理论的金属材料生态设计多指标评价模型，并应用于钢铁、铝合金、镁合金3种典型车用金属材料的生态设计。研究结果显示，就性能而言，钢铁材料的综合性能优于铝合金材料和镁合金材料，其性能单一化指标分别比二者高8.25%和3.89%；就环境负荷而言，铝合金材料的生命周期环境负荷低于镁合金材料和钢铁材料，其环境负荷单一化指标分别比二者低10.68%和22.59%；综合考虑不同设计因素，针对汽车前端部件制造，铝合金材料的生态设计实施效果优于钢铁材料和镁合金材料。

关键词：钢铁；铝合金；镁合金；生态设计；汽车

1前言

在当代“绿色”与“循环”的发展宗旨下，“选材革命”已经成为汽车行业实现可持续发展的必经之路。汽车前端部件制造的耗材以钢铁材料为主，而铝合金和镁合金也正在逐步被视为可应用于汽车前端部件制造的轻型金属材料[1-4]。

若以物理性能为设计因素，则钢铁的强度较高，铝合金的可加工性较好，而镁合金以密度最低为其优势[5-8]；若以环境表现为设计因素，相关研究表明[9-12]，钢铁在生产阶段的环境负荷最低，镁合金在使用阶段的环境负荷最低，而铝合金的环境优势则体现在部件的回收阶段。……