作为提高汽车燃油经济性的手段之一，轻量化并不是新鲜的技术名词。从20世纪70年代以来，汽车轻量化以经有了长足的发展。近几年，世界各地燃油经济性不断严峻的趋势，使汽车公司和零部件供应商进一步大力开展汽车轻量化研究，各种新材料、新技术层出不穷。应该注意的是，汽车轻量化不只是单纯的减重，必须同时考虑性能、工艺、成本等因素。单一材料很难同时满足各种汽车零部件的不同要求。因此，汽车轻量化的发展趋势是多种材料的混合使用。为了确保在恰当的部位使用最合适的材料，工程人员有必要了解各种轻量化材料、加工工艺、相关的连接技术，以及优化技术。

汽车工程专业系列丛书
汽车材料及轻量化趋势
韩维建　 张瑞杰　 郑江　 等◎编著
韩维建◎主编
随着我国汽车工业的快速发展，先进的汽车设计理论和技术在车身开发中越来越受到重视。同时，汽车发展遇到了环保、能源、交通等各个方面的诸多问题，在这种新的形势下，从业者掌握和熟练运用核心设计技术显得尤为重要。
本套丛书可作为汽车设计的参考工具，也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相信本套丛书对汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用。
主编简介
韩维建
现任美国福特汽车公司亚太区研究与技术主管。自从1995年加入福特以来，在多个国家和地区组织了众多的研究和技术项目。他在交通可持续发展系统分析、汽车轻量化、环境、能源、道路交通安全、政策制定，以及产学研结合等诸多领域都具有丰富的经验和研究成果。
韩维建博士在俄克拉菏马州的塔尔萨大学获得机械工程博士学位和工程管理硕士学位，在四川大学获得金属材料工程学士学位。目前是上海交通大学的兼职博士生导师，并在清华大学和重庆大学联合指导博士生。
韩维建博士曾获太平洋地区经济理事会环境银奖、云南省国际合作类科技进步奖、南京航空航天大学校长国际合作奖；在众多汽车专业领域发表国际性论文、演讲、讲座等逾60篇次。
作者简介
张瑞杰
现任北京科技大学新材料技术研究院副研究员。长期从事热力学计算、铸造与热处理过程中的相变研究、多尺度材料微观组织模拟与性能预测的研究工作。曾获西北工业大学材料加工工程专业博士学位，之后在清华大学机械工程系从事多元合金的铸造微观组织研究的博士后研究。曾在美国福特汽车公司从事访问研究员工作，主要从事车用镁铝合金的研发。
张瑞杰博士目前承担了国家863课题、国家自然科学基金、北京实验室建设项目、福特URP研究项目等十余项项目，在多家国际期刊上发表文章30余篇。
郑江
现任重庆大学材料科学与工程学院重庆大学“百名青年优秀人才引进计划”（简称重大“百人计划”）研究员、博士生导师。研究领域包括：先进轻合金开发、金属材料组织和性能预测。
郑江博士曾获得上海交通大学材料加工博士学位，重庆大学材料加工工程硕士学位，材料成型与控制工程学士学位。曾任美国密西根大学博士后及美国福特汽车研究院材料部门研发工程师，负责轻合金汽车部件性能预测的研究工作。
郑江博士曾作为主研人员参与完成“十一五”国家科技支撑项目，并参与完成与通用汽车公司和日立公司的合作项目，在多家国际期刊上发表学术论文7篇，申请专利6项。
汽车的设计与制造是一个非常复杂的系统工程，需要考虑零件、子系统、系统，及整车各个层面，综合运用材料科学、能源科学、信息科学和制造科学的相关知识、理论和方法。本套“汽车工程专业系列丛书”涵盖汽车制造系统和质量、汽车动力总成、汽车材料及轻量化、车身耐久性、汽车安全仿真与优化、汽车系统控制及其智能化、汽车尾气排放处理与二氧化碳减排等多个方面的内容，涉及汽车轻量化、安全、环保、电子控制等关键技术。
作为提高汽车燃油经济性的手段之一，轻量化并不是新鲜的技术名词。从20世纪70年代以来，汽车轻量化已经有了长足的发展。由于为了满足各国政府的安全法规、排放法规以及消费者对个性化和舒适性的要求，各种零部件、子系统被逐步安装到汽车上。这导致在过去30年，汽车平均重量在缓慢上升。近几年，世界各地燃油经济性不断加严的趋势，使汽车公司和零部件供应商进一步大力开展汽车轻量化研究，各种新材料、新技术层出不穷。但是，汽车轻量化不只是单纯的减重，必须同时考虑性能、工艺、成本等因素。单一材料很难同时满足各种汽车零部件的不同要求。因此，汽车轻量化的发展趋势是多种材料的混合使用。为了确保在恰当的部位使用最合适的材料，工程人员有必要了解各种轻量化材料、加工工艺、相关的连接技术，以及优化技术。
本书适合高校汽车专业的学生和从事汽车轻量化工作的工程师，以及所有对汽车轻量化感兴趣的人参考。

作为提高汽车燃油经济性的手段之一，轻量化并不是新鲜的技术名词。从20世纪70年代以来，汽车轻量化已经有了长足的发展。为了满足各国政府的安全法规、排放法规以及消费者对于个性化和舒适性的要求，各种零部件、子系统被逐步安装到汽车上。这导致在过去40年，汽车平均质量实际上在缓慢上升。近几年世界各地燃油经济性法规不断加严的趋势，使汽车公司和零部件供应商进一步大力开展汽车轻量化研究，各种新材料、新技术层出不穷。应该注意的是，汽车轻量化不只是单纯的减重，必须同时考虑性能、工艺、成本等因素。单一材料很难同时满足各种汽车零部件的不同要求。因此，汽车轻量化的发展趋势是多种材料的混合使用。为了确保在恰当的部位使用最合适的材料，工程人员有必要了解各种轻量化材料、加工工艺、相关的连接技术以及优化技术。
基于新颖、实用、系统的理念，本书第1章回顾了汽车用材料的组成与演变，以及汽车轻量化发展趋势，强调要系统地研发和推进轻量化。第2～6章覆盖了常用轻量化材料在汽车中的应用，包括高强钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料。由于这些材料必须连接在一起，因此各种连接技术是保证汽车结构整体性的关键。第7章介绍了多种用于汽车轻量化设计的连接技术。第8章讨论了优化设计技术在汽车轻量化中的应用。
参与本书编写的是一个比较“新”的博士团队，这一团队在汽车材料和轻量化方面累积了丰富的经验。 除了韩维建、张瑞杰、郑江以外，参加编写的还有黄诗尧、马秋、包祖国、石燕栋和石磊。每个人都尽力把自己对轻量化的理解和经验反映在本书的内容里面。将汽车轻量化的一些基础知识介绍给高校相关专业的学生和从事汽车轻量化工作的工程师，以及所有对汽车轻量化感兴趣的人。由于时间仓促和作者们的阅历局限，本书的不足之处在所难免，欢迎读者提出批评和修改意见。

韩维建

汽车设计

随着我国汽车工业的快速发展，先进的汽车设计理论和技术在车身开发中越来越受到重视。同时，汽车发展遇到了环保、能源、交通等各方面的诸多问题，在这种新的形势下，从业者掌握和熟练运用核心设计技术显得尤为重要。
本套丛书可作为汽车设计的参考工具，也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相信该书对于汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用。
郑江
现任重庆大学材料科学与工程学院重庆大学“百名青年优秀人才引进计划”（简称重大“百人计划”）研究员、博士生导师。研究领域包括：先进轻合金开发、金属材料组织和性能预测。
郑江博士曾获得上海交通大学材料加工博士学位，重庆大学材料加工工程硕士学位，材料成型与控制工程的学士学位。曾任美国密西根大学博士后及美国福特汽车研究院材料部门研发工程师，负责轻合金汽车部件性能预测的研究工作。
郑江博士曾作为主研人员参与完成国家十一五科技支撑项目，并参与完成与通用汽车公司和日立公司的合作项目，在多家国际期刊上发表学术论文7篇，申请专利6项。

张瑞杰
现任北京科技大学新材料技术研究院副研究员。长期从事热力学计算、铸造与热处理过程中的相变研究、多尺度材料微观组织模拟与性能预测的研究工作。曾获西北工业大学材料加工工程专业博士学位，之后在清华大学机械工程系从事多元合金的铸造微观组织研究的博士后研究。曾在美国福特汽车公司从事访问研究员工作，主要从事车用镁铝合金的研发。
张瑞杰博士目前承担了国家863课题、国家自然科学基金、北京实验室建设项目、福特URP研究项目等十余项，在多家国际期刊上发表文章30余篇。

韩维建　张瑞杰　郑江 等编著　韩维建 主编：暂无简介

随着我国汽车工业的快速发展，先进的汽车设计理论和技术在车身开发中越来越受到重视。同时，汽车发展遇到了环保、能源、交通等各个方面的诸多问题，在这种新形势下，从业者掌握和熟练运用核心设计技术显得尤为重要。
汽车的设计与制造是一个非常复杂的系统工程，需要考虑零件、子系统、系统，乃至整车等各个层面，综合运用材料科学、能源科学、信息科学和制造科学的相关知识、理论和方法。本套“汽车工程专业系列丛书”涵盖了汽车制造系统和质量、汽车动力总成、汽车材料及轻量化、车身耐久性、汽车安全仿真与优化、汽车系统控制及其智能化、汽车尾气排放处理与二氧化碳减排等多个方面的内容，涉及汽车轻量化、安全、环保、电子控制等关键技术。
本套丛书的作者既有在汽车相关领域工作多年、有丰富经验的专家，也有学成回国、已崭露头角的后起之秀；丛书内容安排上既有适合初学者学习的大量基础理论知识，也融入了编著者在相关领域多年来的研究体会和经验，从中我们能充分体会到现代汽车技术节能、环保和智能化的发展趋势。丛书结合大量实例，取材丰富、图文并茂。
本套丛书可作为汽车设计的参考工具，也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相信该套丛书对于汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用，特作序推荐。

上海交通大学

丛书总序
自序
推荐序
前言
第1章　绪论1
　1.1　汽车材料的发展历程1
　1.2　汽车轻量化的驱动力及影响因素5
　　1.2.1　石油危机和油价5
　　1.2.2　燃油经济性法规7
　1.3　汽车轻量化趋势10
　　1.3.1　轻量化材料10
　　1.3.2　汽车轻量化系统工程12
　参考文献14
第2章　先进高强钢在汽车上的应用17
　2.1　概述17
　2.2　先进高强钢的发展20
　2.3　发展先进高强钢的驱动力25
　　2.3.1　成本26
　　2.3.2　安全26
　　2.3.3　温室气体排放27
　　2.3.4　力学性能27
　2.4　先进高强钢29
　　2.4.1　双相钢32
　　2.4.2　复相钢40
　　2.4.3　TRIP钢44
　　2.4.4　马氏体钢50
　　2.4.5　TWIP钢55
　　2.4.6　奥氏体不锈钢62
　2.5　先进高强钢的应用66
　　2.5.1　先进加工工艺66
　　2.5.2　先进高强钢面临的挑战74
　2.6　发展趋势79
　　2.6.1　第三代先进高强钢79
　　2.6.2　组织设计80
　　2.6.3　新工艺83
　参考文献88
第3章　铝合金在汽车中的应用92
　3.1　引言与概况92
　3.2　铝合金的命名系统97
　3.3　铝合金在汽车中的应用情况101
　　3.3.1　按照应用部位分类101
　　3.3.2　按照加工类型分类104
　3.4　铝合金应用后的轻量化效果108
　3.5　铝合金在汽车应用中的前景展望111
　参考文献112
第4章　镁合金在汽车中的应用115
　4.1　引言115
　　4.1.1　镁合金概述115
　　4.1.2　镁合金对汽车轻量化的意义118
　4.2　镁合金在汽车工业中的应用118
　　4.2.1　应用历史118
　　4.2.2　应用介绍120
　4.3　镁合金在汽车应用上的局限性124
　4.4　汽车用镁合金的发展趋势126
　参考文献127
第5章　塑料131
　5.1　车用塑料材料发展概述131
　　5.1.1　塑料材料的制备132
　　5.1.2　塑料的分类134
　　5.1.3　塑料的特性及应用143
　　5.1.4　塑料成型工艺153
　5.2　塑料材料在汽车轻量化上应用的典型案例156
　　5.2.1　材料研究156
　　5.2.2　结构设计158
　　5.2.3　制造可行性分析161
　5.3　汽车用塑料发展趋势164
　参考文献166
第6章　复合材料170
　6.1　复合材料在汽车中的应用170
　　6.1.1　复合材料的种类及特点170
　　6.1.2　复合材料在汽车中应用的历史和现状173
　6.2　汽车用复合材料的主要种类175
　　6.2.1　热固性树脂基复合材料175
　　6.2.2　热塑性树脂基复合材料183
　　6.2.3　金属基复合材料188
　　6.2.4　其他复合材料194
　6.3　汽车用复合材料面临的挑战及未来的发展方向197
　　6.3.1　汽车用复合材料面临的挑战197
　　6.3.2　汽车用复合材料未来的发展方向203
　参考文献204
第7章　现代车身连接技术206
　7.1　概述206
　7.2　熔化焊接207
　　7.2.1　电阻点焊207
　　7.2.2　激光焊接212
　　7.2.3　气体保护焊216
　7.3　固相连接218
　7.4　机械连接221
　　7.4.1　自穿刺铆接221
　　7.4.2　无铆钉铆接223
　　7.4.3　自攻螺纹连接226
　7.5　结构胶粘接228
　7.6　金属/非金属材料连接方法简介230
　7.7　小结233
　参考文献235
第8章　轻量化优化设计技术237
　8.1　概述237
　　8.1.1　优化设计技术237
　　8.1.2　轻量化优化设计分类238
　8.2　结构拓扑优化238
　　8.2.1　结构优化分类238
　　8.2.2　结构拓扑优化原理239
　　8.2.3　轻量化拓扑优化应用案例241
　8.3　汽车用材优化243
　　8.3.1　汽车用材背景243
　　8.3.2　汽车用材趋势244
　　8.3.3　汽车用材与性能间的关系245
　8.4　工艺设计优化249
　　8.4.1　轻量化工艺设计概述249
　　8.4.2　典型轻量化工艺250
　　8.4.3　轻量化工艺优化应用案例254
　8.5　小结261
　参考文献261