什么是金属材料的疲劳？零件在受到超强作用力时可以发生变形或断裂，就像人体遭受袭击时可以发生骨折，但这不是疲劳破坏。疲劳失效是指材料在正常工作情况下，在长期反复作用的应力下所发生的性能变化。这些应力的大小并没有超出材料能够承受的范围，但是长期反复的作用就会引起材料的疲劳。材料的疲劳破坏并不是一开始就会被察觉的，它是一个缓慢的发展过程。例如一条发动机曲轴可以在投入运行时间不太长的时候就产生很小的疲劳裂纹，这些肉眼看不出来的裂纹会不断扩大，直到有一天曲轴忽然断裂。就像人由于长期工作积累的疲劳而一朝病倒。
人类付出昂贵的代价才获得了对材料疲劳的认识。二次大战后，英国的德-哈维兰飞机公司设计制造了彗星号民用喷气飞机，经过一年使用，1953年5月2日一架彗星号客机从印度加尔各答机场起飞后不久在半空中解体；1954年1月10日，另一架彗星号在地中海上空爆炸；不到3个月，又一架彗星号在罗马起飞后在空中爆炸。为了找到事故的原因，英国皇家航空研究院的工程师进行了大量的研究工作，终于确认罪魁祸首是座舱的疲劳裂纹。
现代的机械设计已经广泛采用“疲劳寿命”方法，设计阶段已经充分考虑了材料的疲劳问题。但是，正如人体的疲劳因人而异，机器的疲劳是因机而异的。同一种型号的汽车，发生疲劳破坏的情况可能相差很远。有的到了报废的年限，疲劳程度还不太严重；有的尚在寿命期限内，却发生了疲劳破坏。不同的使用方式也会导致机器不同的疲劳状态。例如同一品种的富康车，做出租车与做私家车用，几年下来其车辆的运行状态就会有重大差别。为了避免疲劳破坏，要严格按照各类保养和修理期限对汽车进行检查，以便及时发现潜在的危险。
塑料在汽车上的应用
塑料是一种高分子材料，近年来在汽车上的应用越来越多，巳由内外装饰件向车身复盖件和结构件方面发展。例如前照面、保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门内护板和某些车身骨架构件等。甚至有些大汽车公司正在用复合材料做承载力最大的底盘车架，例如福特汽车公司将在2001年将复合材料底盘应用在一辆叫“探索者”的小皮卡样车上。
在过去30年间，汽车的塑料用量已从60年代初的10公斤左右上升到九十年代中的二百公斤，其增长速度之快，主要是由于塑料的特性与人们对汽车的期望要求很搭配，因此“一拍而合”。塑料在汽车上的应用有以下6大优点：
一、轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重在0.9-1.5之间，纤维增强复合材料比重也不会超过2.0，而金属材料的比重A3钢为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。因此应用塑料是减轻车体重量的有效途径。
二、塑料成型容易，可使形状复杂的部件加工简单化。例如仪表台用钢板加工，往往需要先加工成型各个零件，再分别用联接件装配或焊接而成，工序较多。而用塑料可以一次加工成型，加工时间短，精度有保证。
三、塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对强烈撞击有较大的缓冲作用，对车辆和乘员起到保护作用。因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻外物体对车身的冲击力。另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适性。
四、通过不同组份搭配的复合材料有含硬质金属的颗粒复合材料，有以夹层板材和树脂胶合纤维为主的层板复合材料和以玻璃纤维、碳纤维为主的纤维复合材料，这些复合材料具有很高的机械强度，可以代替钢板制作车身复盖件或结构件，减轻汽车的重量。
五、塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，而钢材制件一旦漆面受损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用塑料做车身复盖件，十分适宜在污染较大的区域中使用。
六、根据塑料的组织成份，可以通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的机械强度，而座垫和靠背就要采用柔软的聚胺脂泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂调色产生不同的颜色，可以省去喷漆。有些塑料件还可以电镀，例如ABS塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、标牌、开关旋扭、车轮装饰罩等。
由于上述的优点，以塑料为主的汽车应当会产生。但是，塑料也有自身的弱点，阻碍了其应用的发展。一是改造成本问题，如果从传统的大规模机械加工方式转为大规模的模塑加工方式，投资不菲，成本高昂。另一个更关键的问题就是环境保护：材料能不能够回收？金属零件到一定时候就要回炉，而塑料制品能否回收再生，或在再生过程中又会不会污染环境？这些问题有待解决，但不管怎样说，凭着人类的智慧，塑料汽车离人们并不遥远。
镁合金在汽车上的应用
镁Mg是一种轻质的银白色金属，在空气中加热能够燃烧并能发出强烈的火焰，节日放的烟花就含有镁粉，在夜幕中会爆发出闪闪发亮的礼花。但在镁材中添加一些其它的金属元素，例如铝、锌或者铝、锰等，它就会改变了自己的特征，变成了一种具有较高强度和刚度，具有良好铸造性能和减振性能的轻质合金材料，这些镁合金材料在现代汽车中巳得到广泛的应用。
从历史上看，早在20世纪30年代就有大众汽车使用镁合金，由于镁的价格上升才停止了使用。80年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量，使镁合金的耐蚀性得到了解决，同时成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从90年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。
目前镁合金一般用于车上的座椅骨架、仪表盘、转向盘和转向柱、轮圈、发动机气缸盖、变速器壳、离合器壳等等零件，其中转向盘和转向柱、轮圈是应用镁合金较多的零件。随着技术的发展将有更多的零件用镁合金制造。 #p#分页标题#e#
镁合金零件带给汽车的好处是显而易见的。
一是它的质量轻，其密度只有1.7，是铝的2/3，钢的1/4，换用镁合金就能减轻整车重量，也就间接减少了燃油消耗量。
二是它的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷。
三是它具有良好的铸造性和尺寸稳定性，客易加工，废品率低，从而降低生产成本。
四是它具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可以降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。镁合金虽然有这些优点，但从成本上看它仍然偏高于铝合金。尽管如此，镁合金的应用前景仍然看好：福特汽车公司已开始用镁合金来制造悬架零件、制动盘和制动钳等；而日本1990年每辆汽车用镁量仅5公斤，预计2000年底将增至210公斤，占汽车重量的25%，仅次于铝材而超过钢铁的重量。
车用材料的新发展
汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面。材料是汽车质量保障的基础，在研制更经济、更安全和更轻便的汽车中，是关键的一环。这几年，铝合金、高强度钢、合成塑料和陶瓷在某些应用领域中，已经成为相互竞争的对手。
铝合金是汽车上应用得最快最广的轻金属，其中的关键在于铝合金本身的性能。目前车用铝合金已经达到重量轻，强度高、耐腐蚀的要求，因此铝合金车圈已经广泛使用，铝合金发动机也屡屡出现。德国奥迪汽车公司在1999年推出的奥迪A2，以全新的轻量化结构，成为世界第一款大批量生产的全铝轿车。奥迪A2的车身采用全铝空间框架车身ASF。所谓ASF概念即仪表板部分由高强度铝结构支撑，空间构架由真空压铸接头的挤压成型段组成，这两者结合成很轻的铝合金车身。从前顶柱到行李舱边，包括车门手把坑都是用铝冲压成形，前柱A柱是采用高压铸铝新技术，这是一种用于飞行器结构的高难技术，它能够复合加强并改变材料厚度。由于奥迪A2采用ASF空间结构，使车身重量比传统钢制车身轻40%以上，只有895公斤。
塑料由于重量轻，耐腐蚀、加工容易一直被汽车工程界所重视。塑料主要应用在衬套、装饰件及车身某些部件上。可是人们的追求的目标是应用在整个车身外壳上。目前，已经有人搞出了一种接近真正意义上的塑料汽车，它就是戴姆勒-克莱斯勒公司生产的CCVCompositeConceptVehicle概念车，一种几乎全塑的车身外壳。这款由克莱斯勒公司主持设计的概念车，车身外壳采用PET聚对苯二甲酸乙二酯材料模压注塑成形，由4片模压注塑成形的全塑片材两片内板件,两片外板件在车身中心线处对接，形成整体式的车身结构。车身材料含有玻璃增强纤维，加强车身的刚度和硬度，还含有稳定剂、冲击延展剂、颜色等添加剂。CCV全塑车身是目前世界上最大的注塑件，要求模具精度高，成型表面平整，而且要控制住塑性材料的流动性，板块粘合要求绝对可靠，CCV解决了这些技术难题，它通过新结构新技术新工艺，开创了全塑车身的发展之路。
钢铁是汽车工业的传统材料。但多年来也不断开发和更新品种，新的钢材品种具有高强度的特点，由于强度增强可以相对减少用料，相应减轻了汽车重量。将来最有前途的是双相钢和烘烤硬化钢，因为它们拥有最好的强度和延伸性。一种由美日等多间钢铁企业计划生产的轻型钢所构成的车身结构，将使车身重量降低20%，并且符合各种性能指标，包括优良的抗碰撞性能。
工程陶瓷主要用在发动机上面。工程陶瓷不是不堪一击的普通陶瓷，它具有良好的综合性能，高温强度高，耐磨性强，隔热性好，密度比低、弹性模量高。因此用它代替金属材料能大幅度提高热机效率，降低能源消耗，从而达到汽车轻量化效果。目前，工程陶瓷已用于制造发动机和热交换器零件。在发动机上应用主要有陶瓷活塞，陶瓷气缸套、陶瓷配气机构零件、陶瓷燃烧室、增压器陶瓷叶轮等。目前工程陶瓷材料存在的问题是价格贵和成品率较低，解决这一问题尚需时日。
