明年，欧盟在当前监管下，进入了汽车排放标准的下一阶段，欧元6欧元。₂新车在实际行驶条件下的排放量不得超过每公里95克。到2025年，这一数字将进一步下降15%，到2030年将下降37.5%。其他地区也纷纷效仿。美国环境保护署1月份宣布，它正在制定新的规则，以减少汽车排放，中国6a将于今年生效。

重量在车辆的合作中发挥着至关重要的作用₂排放。减少100公斤的重量通常会导致CO₂每100公里减少8.5克。因此，减轻重量仍然是汽车制造商的重要议程，他们努力从每一滴燃料中获得更多，或者就电动汽车而言，从一次充电中获得更多。

但是如何在不影响物质完整性，减少乘客安全性的情况下削减车辆重量，或者对底线产生不利影响？

比较轻型材料

汽车领域正在使用具有不同特性的一系列轻质材料。安全显然是优先事项。许多组件必须延展性以吸收冲击的能量，而其他部件必须具有保持结构刚性，抗蚀剂腐蚀或在激烈的热量下表现良好的强度。

其中一些轻质材料是铝、镁和高强度钢。

铝的重量约为钢的三分之一。例如，宝马(BMW)最近就用这种金属将其5系轿车后挡板的重量减少了一半以上。到2022年，预计平均每辆汽车将含有约100公斤的铝，以替代钢铁和其他更重的材料。但铝本身的强度相对较弱。

锂的加入显著提高了铝的抗拉强度。但铝锂合金也可能是脆性的，容易变形和断裂。可在合金中加入磷和硫以提高切削性能。然而，这两种元素对耐腐蚀性能都有不利的影响，必须严格控制每种元素的数量。

镁是最轻的结构金属，比钢较轻的75％，比铝轻33％。此外，它既丰富，也可以易回收。欧洲第二大汽车制造商Groupe PSA的子公司欧宝已更换钢材，磁铁从Vectra轿车的仪表板支撑切割5公斤。

然而，材料也很脆，而不加入稀土元素 - 例如镝，镨和镱 - 它缺乏铝的抗蠕变性。

材料研发正在解决这些问题。2017年，墨尔本蒙纳士大学的科学家宣布了一种改变镁的微观结构，使其在室温下延伸。同样在2017年，太平洋西北国家实验室的研究人员发布了一种新型挤出过程的细节，大大提高了镁在镁中的微观结构中的能量吸收和延展性，使得更大范围的汽车部件更加可行。

因此，预计全球镁和铝合金汽车部件的市场将以累计年度速度增长7％，达到2021年的累计率为480亿美元。

虽然铝和镁的市场预计会生长，但钢铁不会消失。在获得市场份额的竞标中，许多钢铁制造商正在开发超轻型的钢合金，较强，较便宜，几乎与铝一样轻巧。预计将在2021年市场预期新产品。

需要测试

通过先进材料正在为汽车供应链中的材料分析和质量控制产生挑战。残留元件的迹线可以改变合金的性质，并且元件的相对量的微小变化可以显着影响组分的延展性或耐腐蚀性。另外，铸造厂的使用增加了使用的再生金属可能导致将不熟悉的元素引入合金中。

将合金化学分析到每百万水平的部分至关重要。新合金的发展意味着铸造件必须额外警惕他们的测试过程。但是，测试必须远远超出铸造厂。在整个供应链中需要进行分析，当合金到达OEM时，它特别重要。

随着供应链变得越来越复杂，新的分析技术正在出现，使汽车制造商能够确保材料满足质量要求。

测试方法

近年来，材料分析领域发生了迅速的变化。三种技术——光学发射光谱(OES)、x射线荧光(XRF)和激光诱导击穿光谱(LIBS)——已经出现，以帮助工程师识别金属合金中的各种元素。在交货时了解钣金的成分有助于防止冲压或焊接过程中出现的后续问题。

每个技术以不同的方式工作，每个技术都有自己的优势和缺点。

OES使用电力激发样品中的分子并测量每个元素的相对比例。它用火花（一系列多放电事件，其中电极接通和断开的电压）或电弧（类似于雷击的单个接通事件）。

OES设备提供最高级别的准确性。它们可以检测所有重要合金元素的极低水平。虽然该技术只能用于测试金属，但它可以测量它们内的非金属元素。实际上，它擅长测量钢中碳，硼，磷和氮的水平。例如，日立高科技OE750的波长范围为119至766纳米，其覆盖来自氢气到铀的所有元素以进行完全的金属分析。

但是，OES将在样品上留下烧伤标记。它还需要氩气罐，除非与弧探头一起使用。

XRF是一项建立和可信赖的分析技术，已用于Benchtop，便携式，最近，手持材料分析超过45年。该技术使用由源产生并指向样品的X射线，以激发样品表面的分子。样品中的原子反应并产生由探测器收集和处理的次级X射线。

与OES和LIB不同，XRF是一种非破坏性的材料分析形式。它可以测量固体，液体和粉末，包括涂层厚度，这在汽车领域的若干方面至关重要，以及航空航天等行业。XRF分析仪是准确地确定化学成分的理想选择，包括识别痕迹和流浪汉元件。像Libs一样，该技术非常适合轻质钢的质量测试。

然而，XRF技术无法测量所有元素，包括用于形成铝合金的锂和硼。

这三种方法的最新和最快，Libs使用激光二极管将小型强大的激光发射到样品的表面上并耗散少量以形成通电等离子体。作为等离子体冷却，样品中的每个元件在可以使用光谱仪测量的特征波长处发射能量。测量可以像单一的一秒一样快。

样品可以是导电的或非导电材料，但是Libs技术需要透明污垢和污染物的固体表面。该技术特别适用于测量铝合金。

虽然它是一种破坏性的检测方法，但LIBS的破坏性比OES小。激光烧伤通常被认为是表面粗糙度，而不是零件的缺陷。

测试协议

每家公司对来料和零部件都有自己的测试方案。例如，如果一个汽车供应商收到了10卷铝板，它通常会检查每一卷，以确保合金已按规格生产。这样的采购材料的例行检查应该不需要太多的努力。另一方面，收到10000件冲压金属零件的汽车OEM可能只测试一个样品。

材料分析领域一直在改变，以跟上汽车行业的新法规和创新。分析技术的持续发展正在为整个行业的公司制造材料测试。

对来料分析的延误会消耗营运资金。然而，对于企业的银行存款和声誉而言，使用一种不合格的材料的成本可能要高得多。因此，为汽车开发过程的每个阶段选择正确的技术是至关重要的，从铸造厂、制造商和金属部件制造商到电子供应商和回收设施。

监管要求正变得更加严格，需要采用新一代轻型高性能材料的需求越来越高的汽车行业压力。分析技术如OES，XRF和Libs的应用可以帮助制造商防止缺陷并保持竞争优势。