用納米鋁實現(xiàn)車身超輕量化.ppt

用納米鋁實現(xiàn)車身超輕量化,小組成員：王冬捷 凌鏝曉 覃山福,汽車工業(yè)發(fā)展產(chǎn)量的增多，汽車保有量的增多，在給人們出行帶來了方便的同時也產(chǎn)生了能耗、環(huán)境排放和安全3大問題。2008年中國汽車總產(chǎn)量達934.5萬輛，汽車保有量6467萬輛；據(jù)預(yù)測，2020年汽車保有量將達到1.5億輛。汽車的排放已是大中城市空氣的主要污染源，占污染份額超過75%，,節(jié)能減排刻不容緩！,如何提高汽車的節(jié)能減排水平？,汽車是以內(nèi)燃機為動力的交通工具,之所以產(chǎn)生高能耗、高污染物排放,主要是油氣的供應(yīng)量不夠精確以及燃料燃燒不充分所造成的。,提高發(fā)動機的綜合性能 車身輕量化 制動能量回收系統(tǒng) 新型燃料的開發(fā)利用 發(fā)展凈化汽車尾氣技術(shù),汽車輕量化的技術(shù)內(nèi)涵是： 采用現(xiàn)代設(shè)計方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標。,汽車輕量化絕非是簡單地將其小型化。首先應(yīng)保持汽車原有的性能不受影響，既要有目標地減輕汽車自身的重量，又要保證汽車行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時汽車本身的造價不被提高，以免造成經(jīng)濟上的壓力。,ATTENTION!,車身輕量化的優(yōu)點：,油耗顯著降低 汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30，空載情況下，約70的油耗用在車身質(zhì)量上。 效率升高 有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，若汽車整車質(zhì)量降低10，燃油效率可提高68；若滾動阻力減少10，燃油效率可提高3；若車橋、變速器等機構(gòu)的傳動效率提高l0，燃油效率可提高7。 車輛操控穩(wěn)定性和碰撞安全性的提升 車輛行駛時顛簸會因底盤重量減輕而減輕，整個車身會更加穩(wěn)定；輕量化材料對沖撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞安全性。,汽車輕量化與材料密切相關(guān) 汽車輕量化要求一方面用高強度的材料，另一方面要用輕質(zhì)材料，即強重比較高的材料，而且，它還必須在適于成型、耐腐性、焊接、表面處理等方面都具有出色的性能。,目前研制開發(fā)高強度高韌性鋁合金, 大致從以下幾個方面進行: Al - Cu - Mg (2000 系列) 合金:以杜拉鋁、超杜拉鋁著稱的2017、2024 鋁合金，具有與鋼材匹敵的強度。但是因含了比較多的銅，而耐蝕性較差 Al - Zn - Mg - Cu (7000 系列) 合金:本系合金分為具有最高強度的Al-Zn-Mg-Cu合金、及不含銅溶接構(gòu)造用Al-Zn-Mg合金。 Al - Mg - Si (6000 系列) 合金鋁基復(fù)合材料：本系合金具有良好的強度、及耐蝕性是構(gòu)造用材料的代表性合金，但是溶接狀態(tài)的接頭強度比較低，通常焊鉚釘、螺栓搭配使用。,鋁合金,鋁合金在轎車上應(yīng)用圖示,Al - Mg - Si 合金,Al-Mg-Si 系合金密度低、耐腐蝕、焊合性好,具有良好的綜合機械性能。在烤漆溫度160180并保持2030分鐘時，合金的強度會顯著加強，這稱為“烘烤硬化性（Bake Harding,BH性）”充分利用這種BH性，可以使車架材料進一步薄殼化。需要注意的是鋁合金板與鋼板相比回彈更大，因此在沖壓成型時應(yīng)盡量可能保持較低的耐力狀態(tài)，也就是盡量保持在較低的室溫沖壓成型。,鋁合金板材,沖壓成型,組裝,烤漆,沖壓成型性,彎曲加工性，焊接/接合性,BH性，防銹性,汽車車架的制造工藝,汽車車架制造過程中的溫度變化,鋁合金板材融化處理,汽車車架制造工藝流程,溫度,制造工藝流程,淬火,放置室溫中,沖壓成型，組裝,烤漆,汽車車架制造過程中的合金強度變化,鋁合金板材,汽車車架制造工藝流程,鋁合金強度,淬火,放置室溫中,沖壓成型，組裝,烤漆,納米集合形成,加工硬化,析出強化 （納米析出相）,制造工藝流程,放置室溫時，其BH性無法充分顯現(xiàn)，影響到材料特性的參差不齊與強度不足。這樣的現(xiàn)象可能與鋁合金中原子的集合體（納米集合體，大小約為12個納米）形成有關(guān)。,上圖為Al-Cu合金中納米集合體形成過程的模擬圖，圖中A1原子沒有表示出來，只顯示了Cu原子和原子間的空孔。Cu原了最初足隨機無序地散亂分布的，隨著時間經(jīng)過它迅速聚合成微小的納米集合體(b)及(c)。只要添加進極少量的其他元素(超微合鑄)，就可以大大影響其成型過程和分散狀態(tài)。,另一方面，延展性和成型性很大程度上受到結(jié)晶粒的大小、粒界構(gòu)造組織的影響。 金屬多是多結(jié)晶體（由復(fù)數(shù)結(jié)晶聚合而成）結(jié)晶與結(jié)晶間存在分界，這一分界稱為結(jié)晶粒的粒界，它對金屬的形狀變化或強度產(chǎn)生影響，特別是粒界附近沒有析出物的領(lǐng)域即無析出帶（PFZ）的影響效果更大。 對于PFZ的形成、控制，一般認為納米集合體起了很大作用。,無析出帶（PFZ）,納米鋁合金就是通過納米工藝制造出的、具有全新概念內(nèi)部組織的一種納米多晶合金。 納米多晶合金是指結(jié)晶粒內(nèi)將復(fù)數(shù)的形狀和構(gòu)造各不相同的納米析出物（超微析出物）進行分散，同時對PFZ的幅度及納米析出物的形態(tài)進行控制，而制備出的復(fù)合組織。,如果能夠成功地在納米水平實現(xiàn)鋁合金內(nèi)部組織的最合理化，從而制備出納米多晶材料，那么鋁合金材料將作為各種汽車板材，在車架、擋泥板、頂蓋、前后車門等方面擴大其應(yīng)用范圍，這對于提高汽車的燃料效率、顯著減少廢氣排出