現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件

第3講現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)第3講現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況三、汽車用鋼鐵材料現(xiàn)狀四、塑料及其它輕量化材料五、汽車材料的再生一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀汽車的材料構(gòu)成一輛汽車由上萬個零部件組裝而成，而上萬個零部件又是由上千種不同材料、幾千種不同的規(guī)格品種加工制造出來。據(jù)統(tǒng)計，鋼材的1/4、橡膠的一半以上用于汽車生產(chǎn)。汽車的材料構(gòu)成一輛汽車由上萬個零部件組裝而成，而上萬個零部件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件汽車用四大類工程材料及其選用首先考慮采用金屬材料金屬材料屬于全能材料，能夠滿足承載和其它要求，也符合經(jīng)濟要求。金屬在靜態(tài)和動態(tài)條件下，具有適當(dāng)?shù)膹姸取偠群晚g性。其它物理特性也滿足要求。金屬有眾多成形及制造工藝和龐大的設(shè)計特性數(shù)據(jù)庫。有完善的報廢和再循環(huán)利用行業(yè)只有在極特殊的性能需要時，才會考慮如聚合物和陶瓷等非金屬材料。除了直接的工程應(yīng)用問題外，材料選擇還需考慮污染和再循環(huán)利用這樣的政治問題。汽車用四大類工程材料及其選用汽車材料選擇需要考慮的因素適用性：材料的性能必須滿足具體要求。必須與部件或者裝置要完成的任務(wù)相匹配；要考慮整個使用要求，如力學(xué)載荷、載荷范圍、硬度、剛度及柔性、汽車設(shè)計對質(zhì)量的特別要求、各種物理特性等。質(zhì)量和樣式要求作為性能要求的擴展，也需要考慮。噪聲、振動美學(xué)特點、靜態(tài)造型、色彩、紋理、感覺和氣味。經(jīng)濟性：經(jīng)濟因素和商業(yè)因素至關(guān)重要。常規(guī)的或標(biāo)準(zhǔn)化的形式提供?？尚行裕阂紤]加工過程。部件和產(chǎn)品的制造方法和規(guī)模對材料也有較大的影響。環(huán)境相宜性：法規(guī)的要求對汽車部件的和選擇也有影響。健康和安全因素制約著一些項目；對于處理方法、垃圾成本及再循環(huán)經(jīng)濟的必要性。單一組成的材料部件的再循環(huán)利用相對容易；汽車材料選擇需要考慮的因素適用性：材料的性能必須滿足具體要求現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件最終材料的選擇經(jīng)常是折中的在某些情況下，功能要求占主要地位。在某些方面，成本和法規(guī)是主要因素。只有對所有方案進(jìn)行比較后，才能做出滿意的材料選擇決策，最終材料的選擇經(jīng)常是折中的案例：制動系統(tǒng)的材料選擇分析在制動系統(tǒng)操縱機構(gòu)作用下，摩擦副的相對旋轉(zhuǎn)使車速降下來的摩擦阻力矩。多數(shù)摩擦副是由相對較硬的金屬旋轉(zhuǎn)部件和相對較軟的制動塊或制動蹄組成。案例：制動系統(tǒng)的材料選擇分析在制動系統(tǒng)操縱機構(gòu)作用下，摩擦副轉(zhuǎn)子材料選擇轉(zhuǎn)子材料要求：必須有足夠的剛度和硬度，能夠把摩擦力矩傳遞到輪轂，而不會產(chǎn)生過多的變形和熱效應(yīng)。應(yīng)該有較高的容積熱容量和良好的導(dǎo)熱性，以吸收和傳遞摩擦面產(chǎn)生的熱量，沒有過多的溫度升高。摩擦材料的最高工作溫度應(yīng)比預(yù)期的最高溫度高，以確保轉(zhuǎn)子在最惡劣的環(huán)境下完好。較低的熱膨脹系數(shù)，使熱變形最小。較低的密度，以使簧下質(zhì)量最小。應(yīng)耐磨，因為更換摩擦塊或制動蹄更容易、更便宜。應(yīng)當(dāng)便宜并且容易制造。轉(zhuǎn)子材料選擇鑄鐵：便宜，具有較好的熱特性和高溫強度保持性，但是密度較高。鑄鐵替代材料：鋁金屬基復(fù)合材料，碳－碳復(fù)合材料。趨勢：減輕簧下質(zhì)量，減少對道路的損壞；減少污染，改善總體汽車燃油消耗。轉(zhuǎn)子材料選擇轉(zhuǎn)子材料要求：摩擦材料選擇制動塊或制動蹄：車輪總成的靜止部分。通常復(fù)合摩擦材料粘接到鋼底板或制動蹄架上。摩擦材料要求應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定和可預(yù)測的摩擦系數(shù)，以使汽車在整個工作范圍有效可靠地制動。與轉(zhuǎn)子匹配，減緩整體失效，摩擦材料自身和支撐其鋼結(jié)構(gòu)之間的粘接很重要。應(yīng)有相對高的溫度，以防止摩擦表面產(chǎn)生熱衰減，由于復(fù)合材料的性質(zhì)，制動塊材料的工作溫度始終低于最高溫度。襯片和制動蹄材料的較低傳導(dǎo)性將有利于減小熱傳遞到其它系統(tǒng)部件，特別是液壓油。應(yīng)有合理的耐磨性，但不能過大，因為磨損將會促進(jìn)均勻的接觸壓力分布，防止“熱點”產(chǎn)生。彈性模數(shù)應(yīng)相對較低，以便與粗糙的熱變形的轉(zhuǎn)子相適應(yīng)。應(yīng)當(dāng)便宜和便于制造。復(fù)雜的復(fù)合材料，由各種纖維（目前大多采用石綿纖維）、顆粒物和填充物一起粘接到聚合體基體中，如酚醛樹脂。摩擦材料選擇制動塊或制動蹄：車輪總成的靜止部分。通常復(fù)合摩擦德國Paderbom大學(xué)O.Habn等人提出“多材料輕量化結(jié)構(gòu)”（LightweightConstructionbymultimaterial）及“合適的材料用在合適的部位”（Therightmaterialintherightplace）兩概念。認(rèn)為多材料結(jié)構(gòu)設(shè)計代表了今后汽車車身結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。通過對多材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，既能改進(jìn)汽車性能，又能顯著減小質(zhì)量。德國Paderbom大學(xué)O.Habn等人提出“多材料輕量化趨勢：輕量化已經(jīng)成為政策性行為輕量化作用：不但可以減輕車身質(zhì)量、節(jié)約能源、降低油耗、減輕污染，也可以降低成本、提高企業(yè)競爭力、增加企業(yè)利潤。汽車的一般部件質(zhì)量每減輕1%，可節(jié)油1%；運動部件每減輕1%，可節(jié)油2%。據(jù)測算，如汽車自重減少50kg，則每升燃油行駛距離可增加1km；換言之，若自重減輕10％，則燃油經(jīng)濟性可提高約5.5％。趨勢：輕量化已經(jīng)成為政策性行為輕量化作用：不但可以減輕車身質(zhì)現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件汽車輕量化的發(fā)展方向：基于改善汽車燃油效率的輕量化70年代的石油危機導(dǎo)致引擎相關(guān)部件的鋁化（鑄件、壓鑄）；車重每降低10%，燃油效率可提高6~8%?；谔嵘阅芗鞍踩缘妮p量化80年代之后高性能車的普及帶來的車體相關(guān)部件的鋁化（板材、擠型）；運動性能、乘坐舒適感、操縱性的提升；沖撞能量的吸收。汽車輕量化的發(fā)展方向：汽車輕量化的途徑：對汽車底盤、發(fā)動機等零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化前輪驅(qū)動、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等方法；在使用材料方面通過材料替代或采用新材料來使汽車輕量化。使用鋁鎂輕合金等有色金屬材料、塑料聚合物材料、陶瓷材料等密度小、強度高的輕質(zhì)材料，或者使用同密度、同彈性模量而且工藝性能好的截面厚度較薄的高強度鋼；采用先進(jìn)的制造工藝，使用基于新材料加工技術(shù)而成的輕量化結(jié)構(gòu)用材如連續(xù)擠壓變截面型材、金屬基復(fù)合材料板、激光焊接板材等。汽車輕量化的途徑：美國政府于1993年推出的PNGV（PartnerofNewGeneralVehicle）計劃：要求轎車的整備質(zhì)量降低40%，使轎車每加侖汽油可行駛80英里（三倍燃料效率）及有效降低排放。福特公司的Synergy2010概念車采用了高強度鋁合金車身，使質(zhì)量降低了1/3；通用公司的Precept采用鋁合金車身及骨架，其質(zhì)量降低了45%；克萊斯勒公司的未來型道奇IntrepidESX概念車采用的全鋁合金車身質(zhì)量比鋼板車身輕272kg。美國政府于1993年推出的PNGV（PartnerofN2008年1月，我國汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在寧波成立。作為我國汽車行業(yè)的第一個技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，其中長期發(fā)展目標(biāo)是，開展汽車輕量化材料應(yīng)用共性關(guān)鍵技術(shù)研究，攻克和自主掌握輕量化核心關(guān)鍵技術(shù)，提升汽車行業(yè)輕量化材料應(yīng)用水平。該聯(lián)盟由中國汽車工程學(xué)會、中國第一汽車集團公司、東風(fēng)汽車公司、浙江吉利控股集團有限公司、奇瑞汽車有限公司、重慶長安汽車股份有限公司、中國汽車工程研究院、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)、寶山鋼鐵股份有限公司、西南鋁業(yè)集團有限責(zé)任公司等12家單位共同組成。2008年1月，我國汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在寧波成立。驅(qū)動汽車材料發(fā)展的原動力是社會對汽車的安全性、節(jié)能性和環(huán)保性、舒適性和低成本等要素的需求。

汽車相關(guān)材料產(chǎn)品正在向高性能、輕量節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展。驅(qū)動汽車材料發(fā)展的原動力是社會對汽車的安全性、節(jié)能性和環(huán)保性二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況鎂合金產(chǎn)業(yè)化表1物理、機械特性比較材料比重熔點(℃)導(dǎo)熱率(W/m)抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)延伸率(%)比強度(/)彈性模量(GPa)鎂合金AZ91D1.8159854250160713845AM60B1.8615612401301313345鋁合金A3802.70595100315160311671鋼鐵碳素鋼7.861520425174002280200塑料ABS1.030.9966093PC1.231182.795鎂合金、鋁合金、鋼鐵、塑料的物理和力學(xué)性能鎂合金產(chǎn)業(yè)化表1物理、機械特性比較材料比重熔點導(dǎo)熱率抗拉強各種輕型材料與鋼材具有相同彎曲剛性和彎曲強度時的厚度比與質(zhì)量比值材料名稱彎曲剛性相同彎曲強度相同厚度比質(zhì)量比厚度比質(zhì)量比Mg(AZ91)1.670.391.120.26Mg(Am50)1.670.381.260.29Mg(AZ80-T5)1.670.380.850.20Mg(AZ31-H24)1.670.380.950.22Al(A380)1.430.491.120.38Al(A356-T6)1.430.501.040.37Al(6061-T6)1.450.500.850.30Al(5182-H24)1.440.500.920.32塑料（Pulse2000）4.500.651.940.28各種輕型材料與鋼材具有相同彎曲剛性和彎曲強度時彎曲剛性相同彎1.鋁合金在汽車中的應(yīng)用狀況鋁合金零部件生產(chǎn)采用的主要成型工藝為鑄造和變形。1.鋁合金在汽車中的應(yīng)用狀況鋁合金零部件生產(chǎn)采用的主要成型鑄造鋁合金鑄造鋁合金的優(yōu)點：流動性好：這對鑄件薄壁部位的充填非常重要；熔點低：與其它許多金屬相比，鋁合金只需要較低的熔化和澆注溫度；密度?。号c鑄造黑色金屬相比，鋁合金的重量較輕，鑄造操作方便；熱交換快：鋁液與模具之間傳熱快，金屬型鑄造生產(chǎn)節(jié)奏快；化學(xué)穩(wěn)定性相當(dāng)好；鑄態(tài)表面質(zhì)量好：表面有光澤且無缺陷。鑄造鋁合金幾種部件所選用的鑄造鋁合金牌號幾種部件所選用的鑄造鋁合金牌號鑄造工藝主要包括：壓力鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、砂型鑄造、消失模鑄造、半固態(tài)壓力鑄造、擠壓鑄造等等；以鑄造工藝生產(chǎn)的鋁合金零部件約占汽車總用鋁量的2/3左右。主要用于汽車發(fā)動機部件、離合器殼體、變速器殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、正時齒輪殼體等殼體類零件；也可用于制造保險杠、車輪、發(fā)動機框架、轉(zhuǎn)向節(jié)液壓泵總成、剎車鉗等零部件。2001年北美用于發(fā)動機支座的鋁合金達(dá)4082t，共生產(chǎn)鋁合金發(fā)動機支座255萬件；每輛轎車用于罩蓋、后行李箱蓋、發(fā)動機等零部件的鋁合金質(zhì)量達(dá)223kg。鑄造工藝主要包括：壓力鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、砂型鑄變形鋁合金形變鋁合金與鑄造鋁合金相比，強度、韌性都大為優(yōu)越。變形工藝主要包括卷制、鍛造、沖壓等。主要包括板、帶、箔、管、各種形狀的擠壓型材和鍛件等。主要用于制造保險杠、發(fā)動機罩、制動器總成的保護(hù)罩、消聲罩、防抱死制動系統(tǒng)、熱交換器、車身構(gòu)架、座位、車箱底板等零部件。變形鋁合金形變鋁合金與鑄造鋁合金相比，強度、韌性都大為優(yōu)越。現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件2.鎂合金在汽車中的應(yīng)用鎂的特點比強度高吸震性能高，適于用作設(shè)備機殼類零件。尺寸穩(wěn)定性好，無需退火和去應(yīng)力處理。便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和高的模具壽命。良好的鑄造性能，鎂允許鑄件壁厚小至0.6mm。高生產(chǎn)率，與鋁相比，鎂有更低的單位體積熱含量，這意味著它在模具內(nèi)能更快凝固。良好的切削性能。比鋁和鋅有更好的加工及切削特性。可回收再用，比許多塑料材料更符合環(huán)保的要求。高散熱性，適合現(xiàn)今設(shè)計密集的電子產(chǎn)品。電磁屏蔽性好，適合發(fā)出電磁干擾的電子產(chǎn)品。其它：良好抗疲勞、低的裂紋傾向，無毒、無磁性等。2.鎂合金在汽車中的應(yīng)用鎂的特點按工藝分類變形鎂合金鑄造鎂合金1.Mg-Mn：承載力不大，耐蝕性和可焊性好2.Mg-Al-Zn：飛機、航天器中等承載結(jié)構(gòu)件3.Mg-Zn-Zr：飛機結(jié)構(gòu)件4.Mg-Li：重量輕、抗沖擊、低承載結(jié)構(gòu)件5.Mg-Th：航天器耐熱結(jié)構(gòu)件6.Mg-RE：飛行器中等承載結(jié)構(gòu)件1.Mg-Al-Zn：綜合性能好，應(yīng)用廣泛2.Mg-Zn-Zr和Mg-Zn-Zr-RE：較高室溫和高溫性能3.Mg-Th：抗蠕變、可焊、防滲漏按合金化元素分類Mg-MnMg-Al-ZnMg-Zn-ZrMg-ThMg-LiMg-Re按合金特性分類室溫高強鎂合金耐熱鎂合金抗蝕鎂合金可焊鎂合金超輕鎂合金合金分類按工藝分類變形鎂合金鑄造鎂合金1.Mg-Mn：承載力不大，鎂合金的工藝性能鑄造性能：動力學(xué)粘度低，比鋁合金更容易充型。熔點、比熱容和相變潛熱低，故其熔化耗能少，凝固速度快。鍛造性能：鎂為密排六方晶格結(jié)構(gòu)，室溫下鎂變形機理是滑移及孿晶，只有基面參與變形。200℃及以上，多種面都可以參與變形。當(dāng)溫度超過225℃時，鎂的塑性變強。一般鎂熱形溫度為300℃～450℃之間，在此溫度區(qū)間，鎂和鋁合金一樣，也是容易變形的。熱處理性能:固溶強化和彌散沉淀強化加熱過程應(yīng)嚴(yán)格控制可以采用任何一種熱處理工藝鎂合金的工藝性能鑄造性能：焊接性能:焊接問題氧化與蒸發(fā)嚴(yán)重過熱晶粒粗大熱裂紋傾向大氣孔熱應(yīng)力問題所適應(yīng)的焊接方法主要有氣焊、氬弧焊、電阻焊、電子束焊、等離子弧焊和釬焊等。對于大厚度的鎂合金結(jié)構(gòu)還可采用電子束焊接。對壓延板材的中厚板和薄板可采用等離子弧焊方法。對于薄板結(jié)構(gòu)采用電阻點焊工藝焊接鎂及鎂合金的設(shè)備和工藝要求，與焊鋁合金基本相同。只是比鋁合金更要加強保護(hù)和更為嚴(yán)格控制焊接規(guī)范。焊接性能:切削加工性能:鎂合金切削阻抗小，切削能耗是軟鋼的1/6，鋁的1/2，易于切削加工，可以在高速，大切削量下進(jìn)行加工。切削過程中發(fā)熱少，切屑易斷，刀具磨損小，壽命顯著延長，采用碳素鋼刀具加工鎂合金，刀具壽命比加工鋁合金時高5～10倍?？梢愿汕邢骷庸?，不需研磨拋光。鎂合金散熱快，不用切削液也能得到較好的表面質(zhì)量。鎂合金鑄件在一次切削加工后所得到的表面粗糙度，是其它金屬需要兩次甚至多次切削后才能達(dá)到的。由于鎂合金低的熱容量和比較高的熱膨脹特性，切削加工中細(xì)切屑容易引燃。當(dāng)采用非常高的速度切削時，鎂合金具有粘結(jié)刀具表面形成積屑瘤的傾向。切削加工性能:現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件其它可涂裝性能：好再生回收性能資源意義：能源意義：生產(chǎn)原鎂1千克的能耗是35KWh，而相對應(yīng)的回收1千克鎂的能耗是3KWh回收與再生技術(shù)比鋁合金廢料要復(fù)雜，因為鎂具有更高的化學(xué)活性；一般情況下表面都具有防腐蝕保護(hù)涂層或是裝飾用涂層

裝配性能其它現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件Ford公司2000年使用的鎂合金零部件零部件類別代替前重量(kg)代替后重量(kg)減輕率(%)輕量化量(kg)車身12.55.4587.1內(nèi)飾件31.221.03310.2動力總成55.236.23519.0發(fā)動機33.522.23411.3懸掛件62.225.95836.2剎車3.91.8542.1各種固定件14.57.2507.3方向盤支架5.63.9301.7電氣外殼3.21.8441.4合計188.6103.24585.1Ford公司2000年使用的鎂合金零部件零部件類別代替前重量現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

汽車內(nèi)部飾件儀表盤有應(yīng)用

有應(yīng)用有應(yīng)用

膝墊保持架有應(yīng)用

座架有應(yīng)用

有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用座椅升降機械有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用

座椅盤

有應(yīng)用有應(yīng)用

螺形托座

有應(yīng)用

安全氣袋蓋

有應(yīng)用

方向盤有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用開關(guān)蓋有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用

駕駛桿部件有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用收音機殼

有應(yīng)用

手套箱門有應(yīng)用

門窗調(diào)節(jié)器蓋

有應(yīng)用

有應(yīng)用

系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

儀表盤有應(yīng)用

有應(yīng)用有應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

汽車車身系統(tǒng)門框

有應(yīng)用

尾板

有應(yīng)用

頂梁有應(yīng)用

有應(yīng)用

陽蓬板有應(yīng)用有應(yīng)用

有應(yīng)用

鏡子托架有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用

燃料注入罩

有應(yīng)用

門把手

有應(yīng)用有應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

門框

有應(yīng)用

尾板

系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

汽車底盤系統(tǒng)車輪有應(yīng)用

ABS機架支架有應(yīng)用

有應(yīng)用

制動padel架有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用

有應(yīng)用制動/加速器支架有應(yīng)用有應(yīng)用

制動/離合器支架

有應(yīng)用

制動padel臂

有應(yīng)用

系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

車輪有應(yīng)用

ABS機系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

汽車傳動系統(tǒng)閥蓋/凸輪蓋有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用有應(yīng)用4WD變速箱有應(yīng)用有應(yīng)用

手動齒輪箱蓋

有應(yīng)用有應(yīng)用離合器殼/活塞有應(yīng)用

進(jìn)氣歧管有應(yīng)用

有應(yīng)用

發(fā)動機油盤

有應(yīng)用

發(fā)動機托架

有應(yīng)用

變速箱定子有應(yīng)用

油過濾連接器有應(yīng)用

有應(yīng)用電動機外殼有應(yīng)用

系統(tǒng)產(chǎn)品通用福特克萊斯勒歐洲亞洲

閥蓋/凸輪蓋有應(yīng)用有應(yīng)用有三、汽車用鋼鐵材料現(xiàn)狀三、汽車用鋼鐵材料現(xiàn)狀鋼鐵材料價格便宜、工藝成熟，通過高強度化和有效的強化措施可充分發(fā)揮其強度潛力，迄今為止仍然是在汽車生產(chǎn)上使用最多的材料。鋼鐵材料被賦予新的內(nèi)容：如高強度鋼、超高強度鋼及先進(jìn)高強度鋼在汽車車輪、座椅骨架、防護(hù)板、車身、前門及后門等方面都表現(xiàn)出強大的可應(yīng)用性能，在某些方面又有反替代鋁合金及鎂合金的趨勢；蠕墨鑄鐵、奧氏體球墨鑄鐵等也不斷地在進(jìn)一步擴大應(yīng)用范圍，充分發(fā)揮著鑄鐵的優(yōu)越性能。鋼鐵材料價格便宜、工藝成熟，通過高強度化和有效的強化措施可充鋼鋼板機構(gòu)制造用鋼鋼管耐熱鋼燒結(jié)合金鋼鋼板鋼板：

約占汽車重量的50%，幾乎全用于車身。減薄10%，可達(dá)到5%的車身輕量化鋼板：

約占汽車重量的50%，幾乎全用于車身。減薄10%，可車身用鋼板的發(fā)展趨勢：提高強度，以圖減薄提高延性，以改善零件形狀和可使幾個零件組合成單一的大件以減輕質(zhì)量、省工和降低成本。提高抗蝕性，配合減薄并延長車身壽命車身用鋼板的發(fā)展趨勢：現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件1994年開展了“超輕鋼質(zhì)汽車車身”的研究（UltraLightSteelAutoBody，ULSAB）。ULSAB項目的創(chuàng)新點如下：高強度鋼和超高強度鋼在車身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用大于90％；車身50％采用激光拼焊板；使用液壓板成型技術(shù)；使用復(fù)合夾層鋼板；車身組裝廣泛采用激光焊接?？梢栽诓辉黾映杀镜那疤嵯聦崿F(xiàn)車身降重25%（以4門轎車為參照），且靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高80%，靜態(tài)彎曲剛度提高52%，第一車身結(jié)構(gòu)模量提高58%，滿足全部碰撞法規(guī)要求。與ULSAB相關(guān)性的ULSAC的創(chuàng)新成果有3個方面：采用無框架車門結(jié)構(gòu)；采用高強度鋼制造車門外板，其厚度0.6mm、0.7mm。鋼種有烘烤硬化鋼（BH：210MPa、260MPa）、雙相鋼（DP：500MPa、600MPa）、含磷鋼（260MPa）、各向同性鋼（260MPa）；用超高強度鋼制造車門桿件，其厚度1.0mm，采用雙相鋼（DP：650、840MPa）。1994年開展了“超輕鋼質(zhì)汽車車身”的研究（UltraLig現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件目前北美正在推進(jìn)ULSAB—AVC計劃，即先進(jìn)汽車概念（AdvancedVehicleConcept）。該項目的是從整體上研究開發(fā)新一代鋼鐵材料汽車結(jié)構(gòu)（車身、覆蓋件、懸掛系、發(fā)動機支架及所有與結(jié)構(gòu)和安全相關(guān)的部件）。安全：滿足2004年汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)要求；減重：明顯改善燃油效率，降低油耗；環(huán)保：減少排放，改善材料的回收再利用；經(jīng)濟：降低成本，便于大批量生產(chǎn)。我國寶鋼公司參加了ULSAB－AVC項目。目前北美正在推進(jìn)ULSAB—AVC計劃，即先進(jìn)汽車概念（Ad在北美，高強度鋼（HSS）和超高強度鋼（UHSS）以及先進(jìn)高強度鋼（AHSS）（屈服強度涵蓋HSS和UHSS之間的強度范圍）的研究與應(yīng)用是與鋁、鎂合金材料并駕齊驅(qū)。鍍層鋼板在北美也有很大的發(fā)展。通過對先進(jìn)高強度鋼板表面進(jìn)行鍍層處理，大大提高了先進(jìn)高強度鋼板的防腐蝕性能及應(yīng)用范圍。在北美，高強度鋼（HSS）和超高強度鋼（UHSS）以及先進(jìn)高高強度鋼板的定義與分類ULSAB－AVC聯(lián)合會將鋼種標(biāo)記為XXaaa/bbb，XX為鋼種類型、aaa為最低屈服強度（MPa）、bbb為最低抗拉強度（MPa）。鋼種的標(biāo)志符號統(tǒng)一如下：傳統(tǒng)鋼種：低碳鋼、無間隙原子鋼（IF，Interstitial-free）、各向同性鋼（IS，Isotropic）、烘烤硬化鋼（BH，Bakehardenable）、碳－錳鋼、低合金高強度鋼（HSLA）。先進(jìn)高強度鋼（AHSS）鋼種：雙相鋼（DP，DualPhase）、復(fù)相鋼（或多相鋼）（CP，ComplexPhase）、相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP，Transformation-inducedPlasticity）、馬氏體鋼（Mart，Martensite）。按照ULSAB所采用的術(shù)語，將屈服強度為210-550MPa的鋼定義為高強度鋼（HSS），屈服強度超過550MPa的鋼定義為超高強度鋼（UHSS）；而先進(jìn)高強度鋼（AHSS）的屈服強度覆蓋于HSS和UHSS之間的強度范圍。高強度鋼板的定義與分類先進(jìn)高強度鋼的特點：成型性能好沖壓時塑性變形好，不產(chǎn)生開裂、變形、折皺等；沖壓后彈性回復(fù)小；不危及沖壓模的粘著和磨損高的防撞凹性能能量吸收率較高高的疲勞強度和長的疲勞壽命高烘烤硬化性能北美開發(fā)的PNGVClass轎車，車身只有218kg（基準(zhǔn)平均質(zhì)量為263kg），共有81個主要零件，100%采用高強度鋼（HSS），其中有80%以上為先進(jìn)高強度鋼(AHSS)。先進(jìn)高強度鋼的特點：現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件鍍層鋼板在歐洲，過去要求鍍層具有6年的防護(hù)性能，而現(xiàn)在則要求達(dá)到12年。預(yù)計歐洲2005年鍍層鋼板將在白車身中的應(yīng)用達(dá)到91%。北美目前在白車身覆蓋件中，有90%為鍍層鋼板。鍍層鋼板對鍍層鋼板的要求可概括為：高的防腐蝕性能；高的鍍層結(jié)合強度（好的成型性）；好的可焊接性能；好的可涂覆性能；好的表面質(zhì)量（尤其對于暴露部件）。

對鍍層鋼板的要求可概括為：在鍍層鋼板開發(fā)研究的主要方向有：合金化熱浸鍍鋅/熱浸鍍鋅高強度鋼板預(yù)處理鋼板：具有好的防腐蝕性能，成型性能，可以取消密封劑及蠟。車門內(nèi)板、車門外板、底盤件、覆蓋件內(nèi)/外板、行李箱蓋內(nèi)/外板以及舉升門內(nèi)/外板。低Г相合金化熱浸鍍鋅鋼板：具有好的可焊接和可涂覆性能以及好的成型性能。車身外側(cè)板、車身內(nèi)側(cè)板、車門外板、車門內(nèi)板、車后箱舉升門等等。預(yù)磷化鋼板：相對低Г相合金化熱鍍鋅鋼板具有更好的成型性，具有好的可焊接和可涂覆性能。車身外側(cè)板、車身內(nèi)側(cè)板、車門外板、車門內(nèi)板、車后箱舉升門等等。暴露的熱浸鍍鋅鋼板阻尼疊層鋼板：具有最佳的阻尼減震性能，好的成型性能，通過導(dǎo)電膠可得到優(yōu)越的點焊性能，可由GA、GI、EG制得。儀表板、車輪罩、油底殼、車頂板、車底板及發(fā)動機罩蓋等等。在鍍層鋼板開發(fā)研究的主要方向有：鑄鐵

鑄鐵由于其性能和成本方面的諸多優(yōu)點，在汽車材料中仍然占有一席之地。鑄鐵材料的進(jìn)步更使之在汽車上的應(yīng)用出現(xiàn)了新亮點。鑄鐵在北美汽車用材中呈下降的趨勢，如美國通用汽車公司從2000年至2005年，每年減少鑄鐵件20萬噸左右。目前以鑄鐵材料生產(chǎn)的汽車零部件主要有缸體、缸蓋、排氣管、凸輪軸、曲軸、橋殼、剎車鼓、離合器盤等。鑄鐵鑄鐵由于其性能和成本方面的諸多優(yōu)點，在汽車材料中仍然占灰鑄鐵具有優(yōu)異的減震特性和鑄造性能廣泛用于發(fā)動機缸體和缸蓋的生產(chǎn)。球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵拉伸強度可達(dá)500MPa，韌性也較高，因此多用于底盤零件，有的車型甚至用作轉(zhuǎn)向節(jié)等保安件。珠光體球墨鑄鐵強度更高，在一些零件上可代替鍛鋼件。因球鐵的密度比鋼約小10%，所以以球鐵代鋼可以產(chǎn)生一定的輕量化效果帶平衡塊的4缸轎車發(fā)動機曲軸采用球墨鑄鐵加圓角滾壓強化，已成為美、德、法等國汽車廠家的標(biāo)準(zhǔn)工藝。。奧貝球鐵具有很高的強度和韌塑性，其最高強度級別達(dá)到1400MPa，超過了調(diào)質(zhì)鋼和滲碳鋼的強度水平。可以用ADI代替鋼制造汽車輪轂、全輪驅(qū)動雙聯(lián)桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、發(fā)動機正時齒輪、曲軸和連桿等。經(jīng)實物測量，代替鍛鋼制造曲軸可以降重10%，代替鋁合金制造載貨車輪轂每只可降重0.5kg?；诣T鐵蠕墨鑄鐵其力學(xué)－物理性能和鑄造工藝性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，很適合制造強度要求較高和要承受熱循環(huán)負(fù)荷的零件，如氣缸體、氣缸蓋、排氣歧管支架、飛輪、泵體、軸承座和制動鼓等。據(jù)稱蠕鐵氣缸體比灰鑄鐵氣缸體降重16%，而結(jié)構(gòu)剛度則提高12%~25%。采用蠕鐵制造氣缸體還可改善摩擦磨損性能、降低振動和噪音、改善排放。蠕墨鑄鐵四、塑料及其它輕量化材料四、塑料及其它輕量化材料塑料在汽車上的應(yīng)用按功能應(yīng)用主要分為三類：外裝件：以塑代鋼，增加塑料制品的應(yīng)用量，減輕汽車重量，達(dá)到節(jié)能的目的。如保險杠等。內(nèi)飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應(yīng)用特征，用可吸收沖擊能量和振動能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品，以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)。功能結(jié)構(gòu)件：多采用高強度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡化工藝。如用塑料燃油箱，發(fā)動機和底盤上的一些零件等。塑料在汽車上的應(yīng)用按功能應(yīng)用主要分為三類：現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件五大工程塑料在汽車上的用途各有偏重尼龍：主要用于汽車發(fā)動機及發(fā)動機周邊部件，主要品種是GFPA6、GFPA66、增強阻燃PA6等產(chǎn)品。在汽車發(fā)動機周邊部件上的應(yīng)用：由于發(fā)動機周邊部件主要是發(fā)熱和振動部件，其部件所用材料大多數(shù)是玻纖增強尼龍。尼龍具有較好的綜合性能，用玻纖改性后的尼龍，主要性能得到很大的提高，如強度、制品精度、尺寸穩(wěn)定性等均有很大的提高。尼龍的品種多，較易回收循環(huán)利用，價格相對便宜等，這些因素促成尼龍成為發(fā)動機周邊部件的理想選擇材料。進(jìn)氣歧管是改性尼龍在汽車中最為典型的應(yīng)用，1990年德國寶馬汽車公司，首先將以玻纖增強尼龍為原料制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在六汽缸發(fā)動機上；以后世界各大汽車公司紛紛跟進(jìn)，改性尼龍進(jìn)氣歧管得到廣泛的應(yīng)用。在汽車發(fā)動機部件上的應(yīng)用發(fā)動機蓋，發(fā)動機裝飾蓋，汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料與金屬材質(zhì)相比，以汽缸頭蓋為例質(zhì)量減輕50%，成本降低30%。除了發(fā)動機部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強尼龍，如機油濾清器，刮雨器，散熱器格柵等。五大工程塑料在汽車上的用途各有偏重尼龍：主要用于汽車發(fā)動機聚酯PBT：廣泛地用于生產(chǎn)保險杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點火器、加速器及離合器踏板等部件。PBT與增強PA、PC、POM在汽車制造業(yè)中的競爭十分激烈。PA易吸水，PC的耐熱性耐藥性不及PBT；在汽車用途接管方面，由于PBT的抗吸水性優(yōu)于PA，將會逐漸取代PA。在相對濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節(jié)點處容易引起腐蝕，?？墒褂酶男訮BT。在80℃、90%相對濕度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。GE公司的PBT/PC合金，商品名為Xenoy1731,在高級轎車中應(yīng)用最為廣泛；它的耐熱性好，耐應(yīng)力開裂，具有優(yōu)良的耐磨，耐化學(xué)腐蝕性，低溫沖擊強度高，易加工和涂飾性好，主要應(yīng)用于高檔轎車保險杠，車底板，面板和摩托車護(hù)板等。聚酯PBT：聚甲醛POMPOM生產(chǎn)的汽車部件質(zhì)輕，噪聲低，成型裝配簡便，因此在汽車制造業(yè)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。POM質(zhì)輕，加工成型簡便，生產(chǎn)成本低廉，材料性能與金屬相近。改性POM的耐磨系數(shù)很低，剛性很強，非常適合制造汽車用的汽車泵、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬上節(jié)軸承、馬達(dá)齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關(guān)、安全帶扣等。制造軸套、齒輪、滑塊等耐磨零件是改性POM的強項，這些部件對金屬磨耗小，減少了潤滑油用量，增強了部件的使用壽命；因此可以廣泛替代銅、鋅等金屬生產(chǎn)軸承、齒輪、拉桿等。聚甲醛POM聚碳酸酯：改性PC由于具有高機械性能和良好的外觀，在汽車上主要用于外裝件和內(nèi)裝件，用途最為廣泛的是PC/ABS合金和PC/PBT合金。汽車內(nèi)裝件：PC/ABS合金是最適合用于汽車內(nèi)裝件的材料。因為PC/ABS合金具有優(yōu)異的耐熱性、耐沖擊性和剛性，良好的加工流動性。也是制造汽車儀表板的理想材料。PC/ABS合金的熱變形溫度為110℃～135℃，完全可以滿足熱帶國家炎熱的夏天中午汽車在室外停放的受熱要求。PC/ABS合金有良好的涂飾性和對覆蓋膜的黏附性，因此用PC/ABS合金制成的儀表板無需進(jìn)行表面預(yù)處理，可以直接噴涂軟質(zhì)面漆或覆涂PVC膜。PC/ABS合金還用來制造汽車儀表板周圍部件、防凍板、車門把手、陰流板、托架、轉(zhuǎn)向柱護(hù)套、裝飾板、空調(diào)系統(tǒng)配件等汽車零部件。汽車外裝件：PC/PBT合金和PC/PET合金既具有PC的高耐熱性和高沖擊性，又具有PBT和PET的耐化學(xué)藥品性、耐磨性和成型加工性，因此是制造汽車外裝件的理想材料。PC/PBT汽車保險杠可耐－30℃以下的低溫沖擊，保險杠斷裂時為韌性斷裂而無碎片產(chǎn)生。彈性體增韌PC/PBT合金和PC/PET合金更適合制作汽車車身板、汽車側(cè)面護(hù)板、擋泥板、汽車門框等。高耐熱型PC/PBT合金和PC/PET合金的注射成型外裝件可以不用涂漆。PC/PET合金可制作汽車排氣口和牌照套。PC/ABS合金也可以制作汽車外裝件，如汽車車輪罩、反光鏡外殼、尾燈罩等。PC/ABS具有良好的成型性，可加工汽車大型部件，如汽車擋泥板。聚碳酸酯：改性PC由于具有高機械性能和良好的外觀，在汽車上主聚苯醚改性PPO在汽車上主要用作對耐熱性、阻燃性、電性能、沖擊性能、尺寸穩(wěn)定性、機械強度要求較高的零部件。如PPO/PS合金適用于潮濕、有負(fù)荷和對電絕緣要求高、尺寸穩(wěn)定性好的場合，適合制造汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽、尾燈殼等零部件，也適合制造連接盒、保險絲盒、斷路開關(guān)外殼等汽車電氣元件。PPO/PA由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐油性、電絕緣性、抗沖擊性?？捎糜谥谱髌囃獠考?，如大型擋板、緩沖墊、后阻流板等。對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度要求較高的發(fā)動機罩時PPO/PA合金今后的應(yīng)用方向。PPO/PBT合金的熱變形溫度高，對水分敏感度小，是制造汽車外板的理想材料。聚苯醚現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件塑料具有多種優(yōu)勢減輕車體的重量，－般塑料的比重0.9～1.5，纖維增強復(fù)合材料比重也不超過2.0。塑料成型容易，使得形狀復(fù)雜的部件加工十分便利。例如儀表臺用鋼板加工，往往需先加工成型各零件，再分別用連接件裝配或焊接而成，工序較多，而用塑料可－次加工成型，加工間短，精度保證。塑料制品的彈性變形特性能吸收量的碰撞能量，對強烈撞擊較大的緩沖作用，對車輛乘員起保護(hù)作用。另外，塑料還具吸收衰減振動噪聲的作用，可提高乘坐的舒適性。現(xiàn)代汽車都采用塑化儀表板方向盤，增強緩沖作用。前后保險杠、車身裝飾條都采用塑料材料，減輕車外物體對車身的沖擊力。塑料具有多種優(yōu)勢塑料耐腐蝕性強，局部受損腐蝕。如果用塑料做車身覆蓋件，十分適宜污染較大的區(qū)域使用。根據(jù)塑料的組織成分，通過添加同的填料、增塑劑硬化劑制所需性能的塑料，改變材料的機械強度及加工成型性能，適應(yīng)不同部件的用途。保險杠相當(dāng)?shù)臋C械強度，而坐墊靠背就采用柔軟的聚氨酯泡沫塑料。塑料顏色可通過添加劑調(diào)同顏色，省去噴漆的麻煩。某些塑料件還可電鍍，如ABS塑料具有很好的電鍍性能，可用于制作裝飾條、標(biāo)牌、開關(guān)旋鈕、車輪裝飾罩等。塑料耐腐蝕性強，局部受損腐蝕。如果用塑料做車身覆蓋件，十分適塑料未來技術(shù)發(fā)展方向內(nèi)裝件PVC不久將從內(nèi)飾件應(yīng)用中退出；聚氨酯因其柔軟的觸感，預(yù)計在內(nèi)飾件（尤其是高檔車）上的應(yīng)用會不斷增長，而中檔車在內(nèi)飾PP化推動下可能更傾向于采用TPO；PU在內(nèi)飾中尚難以被其他材料取代；復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)件（如座椅骨架）和吸收沖擊能量的零件上的應(yīng)用將會增長；金屬－塑料混合材料在內(nèi)裝件中的應(yīng)用極具潛力。未來要著力開發(fā)外表美觀（低反光、耐磨、半透明）同時具有良好降噪性能（尤其是嗡嗡、吱吱聲和卡嗒聲）的內(nèi)飾新材料；開發(fā)具有優(yōu)良高速沖擊性能的內(nèi)裝件材料；弄清塑料材料觸覺特性的本質(zhì)。開發(fā)快速制造技術(shù)；適應(yīng)不同材料體系的一步成形技術(shù)；人工智能系統(tǒng)。照明、電子、環(huán)境控制一體化設(shè)計；內(nèi)、外裝材料體系同一化。根據(jù)使用性能要求，制定材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；制定適用于不同材料競爭分析的試驗標(biāo)準(zhǔn)；建立汽車內(nèi)裝件用先進(jìn)塑料、復(fù)合材料的毒性和對環(huán)境破壞性的統(tǒng)一評估方法。塑料未來技術(shù)發(fā)展方向內(nèi)裝件外裝件開發(fā)耐候、耐化學(xué)侵蝕，具有良好的表面光澤和抗輕微撞擊性能的外裝件用聚合物體系；提高塑料零部件的表面光潔度；開發(fā)光亮、耐候的著色劑；開發(fā)先進(jìn)的增強材料及增強技術(shù)；開發(fā)可生產(chǎn)出A級表面、免油漆外裝件的復(fù)合材料。開發(fā)大批量、低成本的工裝技術(shù)；開發(fā)大型薄壁零件快速制造工藝；開發(fā)先進(jìn)的模壓機；虛擬原型技術(shù)；低成本。高表面質(zhì)量結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的快速制備工藝開發(fā)。照明納入總體設(shè)計；內(nèi)、外裝材料體系同一化。建立制造、裝配工藝與零部件性能預(yù)測模型；建立不同老化條件（短期、中期和長期）下，零部件試驗結(jié)果關(guān)聯(lián)性的方法；建立零件耐候性預(yù)測模型、快速試驗方法。外裝件發(fā)動機零部件開發(fā)低成本的耐熱樹脂材料。導(dǎo)電樹脂材料；開發(fā)燃料電池、混合動力零部件用材。開發(fā)燃料電池塑料件制造技術(shù)?；旌蟿恿Γòㄈ剂想姵兀┧芰狭悴考O(shè)計技術(shù)。開發(fā)用于代用動力系統(tǒng)零部件的塑料、復(fù)合材料的快速試驗技術(shù)，它們往往承受高溫和化學(xué)腐蝕。發(fā)動機零部件底盤與驅(qū)動系零部件開發(fā)結(jié)構(gòu)件用的低成本熱塑性復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料，沖擊能量吸收率高的材料，疲勞性能和抗蠕變性能好的材料；開發(fā)新的低成本增強技術(shù)（如新的增強纖維，新的填充顆粒和納米微粒、導(dǎo)電顆粒等），以滿足零部件高剛度、高耐熱性及成形性要求。連接與密封技術(shù)；修理技術(shù)；新的零部件成形技術(shù)。整車NVH特征模型；開發(fā)低自重汽車新型懸架系統(tǒng)；降低零部件集中載荷的設(shè)計方法。建立零部件抗長期老化性、疲勞耐久性的快速試驗方法；建立汽車結(jié)構(gòu)件的預(yù)測工程手段和系統(tǒng)。底盤與驅(qū)動系零部件塑料密集汽車開發(fā)生產(chǎn)夾層構(gòu)件的材料與工藝；開發(fā)滿足汽車設(shè)計要求的新型塑料合金和塑料共混物，熱塑性塑料，熱固性塑料和工程塑料；開發(fā)耐火塑料。熱塑性塑料快速成型工藝；快速低溫連接方法；亞微觀水平的添加劑；低溫涂料及工藝；無油漆表面；無夾具裝配；節(jié)能制造工藝；塑料車身骨架快速成型與裝配。建立汽車塑料、復(fù)合材料性能數(shù)據(jù)庫；適于塑料的低成本車身骨架設(shè)計技術(shù)；塑料—金屬材料復(fù)合零部件設(shè)計技術(shù)；在清潔材料（生物塑料）開發(fā)的基礎(chǔ)上．設(shè)計塑料密集汽車。開發(fā)用于評估各種塑料和復(fù)合材料的物理老化性能、化學(xué)老化性能及耐候性的試驗方法：建立制造工藝參數(shù)一零部件性能之間關(guān)系的預(yù)測模型；建立快速試驗結(jié)果與零部件長期性能的關(guān)系；材料的高應(yīng)變率破碎試驗技術(shù)。塑料密集汽車粉末冶金材料粉末冶金材料成分自由度大和粉末燒結(jié)工藝的近凈形特點，其在汽車上的應(yīng)用有增加的趨勢，特別是鐵基粉末燒結(jié)材料在要求較高強度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用越來越多。組裝式粉末冶金空心凸輪軸是近年來的新產(chǎn)品，它是由鐵基粉末冶金材料制成凸輪，然后用燒結(jié)或機械的辦法固定在空心鋼管上組成。與常規(guī)的鍛鋼件或鑄鐵件相比，可降重25%~30%。此種凸輪軸已在高速汽油機上使用，隨?柴油機凸輪軸服役工況的日益苛刻，粉末冶金空心凸輪軸有推向柴油機的趨勢。粉末鍛造連桿已經(jīng)成功應(yīng)用，近年開發(fā)的一次燒結(jié)粉末冶金連桿技術(shù)的生產(chǎn)成本較低，可實現(xiàn)11%的輕量化。德國Opel公司裝在2.0L的OHC發(fā)動機上行駛30萬km的效果未見異常。粉末冶金材料其它輕量化材料鈦合金鈦的密度為4.5g/cm3,具有比強度高、高溫強度高和耐腐蝕等優(yōu)點。用α+β系鈦合金制造的發(fā)動機連桿，強度相當(dāng)于45鋼調(diào)質(zhì)的水平，而重量可以降低30%；β系鈦合金（Ti-13V-11Cr-3Al等）經(jīng)強冷加工和時效處理，強度可達(dá)2000MPa，可用來制造懸架彈簧、氣門彈簧和氣門等，與拉伸強度為2100MPa的高強度鋼相比，鈦彈簧可降重20%。鈦合金應(yīng)用的最大阻力來自其高價格。由于鈦的價格昂貴，至今只見在賽車和個別豪華車上少量應(yīng)用。豐田中央研究所開發(fā)了一種成本較低的鈦基復(fù)合材料。該復(fù)合材料以Ti-6Al-4V合金為基體，以TiB為增強體，用粉末冶金法生產(chǎn)，已在發(fā)動機連桿上應(yīng)用。其它輕量化材料鈦合金復(fù)合材料：由基體材料(包括樹脂、金屬、陶瓷等)和增強劑(有纖維狀、品須狀和顆粒狀等)復(fù)合而成的。剛度大、強度高、耐熱、耐磨、質(zhì)量輕等，能滿足各種特殊用途。力學(xué)性能和功能可以根據(jù)實際需要，通過適當(dāng)選材和優(yōu)化設(shè)計來獲得。金屬基復(fù)合材料。主要以鋁基復(fù)合材料最為典型，主要用于汽車活塞、缸套、剎車輪、傳動軸、輪胎螺栓。陶瓷基復(fù)合材料。具有優(yōu)良的機械性能和低密度等特點，但是價格遠(yuǎn)比金屬零件價格高。其主要用于制造汽車發(fā)動機氣門、挺柱、增壓器渦輪、也可用于氣缸蓋、活塞銷以及排氣管。聚合物基復(fù)合材料。主要是玻璃纖維增強塑料，也稱玻璃鋼，可代替鋼板用在車身上，達(dá)到車身的輕量化。復(fù)合材料：由基體材料(包括樹脂、金屬、陶瓷等)和增強劑(有纖五、汽車材料的再生五、汽車材料的再生現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件汽車材料回收的重要性：節(jié)約能源和資源，對環(huán)境保護(hù)和汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有利。汽車材料中一部分具有揮發(fā)性，對周邊環(huán)境產(chǎn)生破壞作用：對報廢車輛如果不及時進(jìn)行分類、處置和回收，就會占用很大的堆積場地。輪胎破壞周邊環(huán)境并占用大量土地；傳動油之類直接周邊的水資源和生態(tài)環(huán)境。在風(fēng)吹雨打作用下，很快會失去循環(huán)利用的價值。為社會創(chuàng)造財富和提供就業(yè)崗位：1997年美、加創(chuàng)造了82億美元的收入汽車材料回收的重要性：我國廢舊汽車拆解業(yè)現(xiàn)狀在廢舊汽車處理上，傳統(tǒng)的切割、砸碎再分撿的粗放型工藝己不適用，而應(yīng)轉(zhuǎn)向為“科學(xué)拆解、視情分檢、精料回收、綜合管理”的新模式。組成汽車的零部件主要是鋼鐵、橡膠、石油化工制品、有色金屬、非金屬材料一以及電子、電器產(chǎn)品，并且隨著汽車上電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車配件業(yè)的大批量、模塊化生產(chǎn)，廢舊汽車拆解業(yè)是我國的新興產(chǎn)業(yè)，但規(guī)模小，布點分散，資源少，拆解技術(shù)落后，工藝粗放，工人勞動條件差，管理不規(guī)范。汽車拆解企業(yè)全國有400余家，從業(yè)人員達(dá)38萬人，2005年全國汽車保有量達(dá)3100力輛，按5%報廢，將有120萬輛，而進(jìn)入拆解廠的車不足四成，如北京有汽車230萬輛，按5%報廢，應(yīng)有8萬輛報廢，但拆車廠目前只能收回2萬輛?，F(xiàn)狀為規(guī)模小配套，許多拆解基本沒有廠房，造成停放廢車堆積嚴(yán)重;技術(shù)落后，技術(shù)還停留在氣焊加手工階段，工藝也僅僅是小客砸頂，大客切梁，五大總成落地，打孔切割，存照片備案可用件，零部件外售。我國廢舊汽車拆解業(yè)現(xiàn)狀在廢舊汽車處理上，傳統(tǒng)的切割、砸碎再分廢舊汽車回收再利用的評價采用再利用率的指標(biāo)。2006年2月，國家發(fā)改委、科技部、環(huán)?？偩致?lián)合發(fā)文制定了《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》對國產(chǎn)和進(jìn)口汽車所用材料的可回收再利用及國內(nèi)報廢汽車的回收工作做出了具體的規(guī)定，并強調(diào)國家逐步將汽車回收利用率指標(biāo)納入汽車產(chǎn)品市場準(zhǔn)入許可管理體系。從2010年起，汽車生產(chǎn)企業(yè)或進(jìn)口汽車總代理商要負(fù)責(zé)回收其銷售的汽車產(chǎn)品及其包裝物品或委托相關(guān)機構(gòu)企業(yè)負(fù)責(zé)。需要從循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)約型社會發(fā)展高度來制定汽車產(chǎn)品回收處理的管理規(guī)定并要建立與之配套的企業(yè)資質(zhì)及相應(yīng)的設(shè)備、工藝、質(zhì)檢管理運行條件。規(guī)定到2012年報廢汽車的可回收再利用率質(zhì)量部分達(dá)到90%，材料部分達(dá)到80%，到2017年報廢汽車的叫回收再利用率質(zhì)量部分達(dá)到95%，材料部分達(dá)到85%，要達(dá)到這目標(biāo)報廢汽車可分為使用年限報廢車和事故報廢車，在報廢處理工藝上應(yīng)有科學(xué)檢測，視情拆解的處理過程，這樣有利于汽車零部件丙制造和可再生材料的精料回收。廢舊汽車回收再利用的評價采用再利用率的指標(biāo)。汽車產(chǎn)品從使用到報廢，每15年左右一個循環(huán)。用汽車的廢鋼鐵煉鋼比用礦石煉鐵再煉鋼可節(jié)省能源60%，節(jié)水40%，并大大減少廢渣、廢氣和廢水的污染。按組成汽車的材料質(zhì)量劃分，鋼鐵約占80%；按材料組成成份劃分，除鋼鐵，石化產(chǎn)品(如塑料、橡膠)，有色金屬、非金屬等也都是重要組成部分。并且汽車上許多的零件的材料是緊缺的高性能鋼，比如鉻軸承鋼，高強度冷熱軋板等。如果分類回收，對廢鋼加工也能達(dá)到精料入爐。此外，這種材料分類回收也可以從廢舊汽車中回收相當(dāng)數(shù)量的有色金屬、非金屬以及貴金屬材料一。汽車產(chǎn)品從使用到報廢，每15年左右一個循環(huán)。用汽車的廢鋼鐵煉產(chǎn)品的可回收性設(shè)計產(chǎn)品報廢后的回收利用能有效地節(jié)省原材料，減少廢棄物對環(huán)境的危害。歐美、日本等發(fā)達(dá)國家制定的回收法規(guī)已引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，Alting提出了面向回收的設(shè)計的概念，即在產(chǎn)品設(shè)計時，就考慮到產(chǎn)品未來的回收及再利用問題，從而大大提高產(chǎn)品、零件的回收利用率，節(jié)省資源和能源，并對環(huán)境影響最小?？苫厥招栽O(shè)計主要包括：可回收材料及標(biāo)志、回收工藝及方法、回收經(jīng)濟性及可回收產(chǎn)品及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計等等。美、德、日等西方發(fā)達(dá)國在汽車、家電等行業(yè)應(yīng)用面向回收的產(chǎn)品設(shè)計思想，取得了良好的社會、經(jīng)濟效益?？逻_(dá)公司采用可回收性設(shè)計思想開發(fā)的“相迷救星”相機銷量最大，贏利最高。另外，歐委會還成立了有政府和工業(yè)界代表組成的工作組，著手提高廢舊汽車的回收利用率。產(chǎn)品的可回收性設(shè)計產(chǎn)品報廢后的回收利用能有效地節(jié)省原材料，減歐洲聯(lián)盟指令：適用于所有轎車和輕型商用車。規(guī)定了各成員國應(yīng)具有回收廢舊汽車的國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施并制定明確的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，確保在良好的環(huán)境狀況下研究和處理報廢汽車的回收利用問題。最遲從2007年起，廢舊汽車最后注冊的持有者和/或最后注冊的車主必須能將其廢舊汽車免費回收。報廢汽車的處理費用需由汽車生產(chǎn)廠家/汽車進(jìn)口代理商完全承擔(dān)或大部分承擔(dān)。在2007年7月1日之后注冊的車輛，處理費用從注冊之日算起，對于所有其他車輛的處理費用均從2007年算起，本組織成員國也可以提前采用這項規(guī)定。到2006年，報廢汽車的回收率至少要達(dá)到85%，再生利用率至少要達(dá)到80%。到2015年，報廢汽車的回收率、利用率要分別達(dá)到95%和85%。從2003年7月1日起，禁止在汽車上使用鎘、汞、鉛和六價鉻這4種重金屬。

歐洲聯(lián)盟指令：日本的兩家汽車商宣稱2000年實現(xiàn)小轎車車體部件90%的再循環(huán)率，比歐洲制造商85%的循環(huán)比率再提前兩年。日本的兩家汽車商宣稱2000年實現(xiàn)小轎車車體部件90%的再循狀況良好的零件將拆下來再次銷售。蓄電池排空后鉛塊將賣掉：鉛容易精練。輪胎將被拆除，除非可以找到特殊的用途(如加入鋪路的瀝青中)，否則將被視為沒有價值，這也是聚合物普遍存在的問題。成形導(dǎo)線將被拆除；絕緣層采用一種必須控制污染的工藝燒掉；裸線一般純度很高，將加入熔體或精煉爐料。黃銅散熱器上有Pb-Sn釬焊料，將像礦石一樣冶煉。摧化轉(zhuǎn)換器和其中的貴重零件將被拆除。鋁熱交換器也將拆下來，氟碳化合物將從空調(diào)系統(tǒng)中回收，金屬則將被賣掉。汽缸體經(jīng)過拆卸、排空，然后在錘式破碎機上碾碎。采用磁法或手工方法分揀出的鑄鐵將賣到鑄造廠。鋁件可以熔化制成大塊（鑄錠），也可以賣給處理廠，在那里進(jìn)行二次冶煉，生產(chǎn)出鑄造工業(yè)所需的成分嚴(yán)格控制的合金，以鑄錠或液體金屬的形式直接轉(zhuǎn)入鑄造車間。車身用慢速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)輪撕裂分離，撕裂的材料將用錘式破碎機搗碎。然后鐵質(zhì)材料用電磁設(shè)備分離。大型鼓風(fēng)機將輕質(zhì)材料，如玻璃、塑料和車內(nèi)地毯等，吹成絨毛狀塊體或ASR(汽車撕碎機殘留物)；由于這類材料重新處理的代價昂貴，所以通常被掩埋。剩余的有色金屬將賣出，進(jìn)行分選和回收利用。目前，金屬回收的收益可以支付整個拆除回收過程的費用，并且可以部分支付ASR的處理費用。狀況良好的零件將拆下來再次銷售?，F(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件汽車用鋼鐵材料的回收利用是汽車回收利用的關(guān)鍵所在。含雜質(zhì)較多的廢鋼被利用的程度十分有限回收汽車廢鋼鐵主要是被送到煉鋼廠重新入爐冶煉而再生利用。其在爐料中的配比被嚴(yán)格限制，而且其產(chǎn)品只能是用做建筑鋼筋。優(yōu)質(zhì)鋼的冶煉中搭配這種廢料是被禁止的。當(dāng)鋼鐵生產(chǎn)不能完全吸收那些不斷增加的廢鋼時，就會造成廢鋼的垃圾化。汽車用鋼鐵材料的回收利用是汽車回收利用的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件塑料回收：雖然一直在穩(wěn)定增長，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于金屬的回收。初級回收。內(nèi)部產(chǎn)生的熱塑性塑料廢料粉碎后添加到新物料(純凈原料)中進(jìn)行加工。二次回收

。包括按照聚合物類型進(jìn)行機械分類，以及后續(xù)碾碎、清洗和返回最初的應(yīng)用。其中一個問題是塑料的種類太多。對于消費產(chǎn)品而言，在產(chǎn)品上鑄有塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)的分類代碼(表5-6)對分揀是很有幫助的，X射線或紅外探測器的自動分揀流水線的使用越來越廣泛。一半以上的PET瓶子和很大一部分HDPE將被重新處理。多個機構(gòu)開發(fā)了大量的分類代碼系統(tǒng)(如汽車工程協(xié)會的J1344、ISO1043等)?；旌蠌U料被碾碎后，被加工為價值較低的“廢舊塑料”產(chǎn)品。三次回收。按照階梯生長聚合過程生產(chǎn)的塑料可以通過加熱或化學(xué)方法分解，然后作為聚合過程的原料，或者作為燃料。四次回收。不是真正意義上的回收：廢料將被焚燒，回收其所含能量。回收的能量多少取決于塑料本身；聚丙烯大約回收40%，而PVC只能回收一半。這種回收方法中，污染控制非常重要。塑料回收：雖然一直在穩(wěn)定增長，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于金屬的回收。陶瓷的回收燒結(jié)陶瓷可以粉碎，其中少量可用來補充起始物料。玻璃的回收通過熔化生產(chǎn)，因此可以廣泛回收。消費后廢品，主要是不能回用的容器，可以替代原材料，每加入10%的廢品，就可以節(jié)省3%的能量。但是，需要按照顏色進(jìn)行分類，污染物(金屬環(huán)、紙標(biāo)簽等)必須采用類似選礦的技術(shù)去除。復(fù)合材料的回收：是目前最大的挑戰(zhàn)。聚合物基復(fù)合材料在某種程度上可以回收。因此，片狀模塑料制造的零件可以撕開、粉碎，細(xì)粉末可以添加到純凈原料中。三次回收產(chǎn)生的單體化合物可以作為生產(chǎn)原料。陶瓷的回收考慮環(huán)境適應(yīng)性的材料選擇方法考慮環(huán)境適應(yīng)性的材料選擇方法TheEndTheEnd第3講現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)第3講現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況三、汽車用鋼鐵材料現(xiàn)狀四、塑料及其它輕量化材料五、汽車材料的再生一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀一、汽車材料構(gòu)成現(xiàn)狀汽車的材料構(gòu)成一輛汽車由上萬個零部件組裝而成，而上萬個零部件又是由上千種不同材料、幾千種不同的規(guī)格品種加工制造出來。據(jù)統(tǒng)計，鋼材的1/4、橡膠的一半以上用于汽車生產(chǎn)。汽車的材料構(gòu)成一輛汽車由上萬個零部件組裝而成，而上萬個零部件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件汽車用四大類工程材料及其選用首先考慮采用金屬材料金屬材料屬于全能材料，能夠滿足承載和其它要求，也符合經(jīng)濟要求。金屬在靜態(tài)和動態(tài)條件下，具有適當(dāng)?shù)膹姸?、剛度和韌性。其它物理特性也滿足要求。金屬有眾多成形及制造工藝和龐大的設(shè)計特性數(shù)據(jù)庫。有完善的報廢和再循環(huán)利用行業(yè)只有在極特殊的性能需要時，才會考慮如聚合物和陶瓷等非金屬材料。除了直接的工程應(yīng)用問題外，材料選擇還需考慮污染和再循環(huán)利用這樣的政治問題。汽車用四大類工程材料及其選用汽車材料選擇需要考慮的因素適用性：材料的性能必須滿足具體要求。必須與部件或者裝置要完成的任務(wù)相匹配；要考慮整個使用要求，如力學(xué)載荷、載荷范圍、硬度、剛度及柔性、汽車設(shè)計對質(zhì)量的特別要求、各種物理特性等。質(zhì)量和樣式要求作為性能要求的擴展，也需要考慮。噪聲、振動美學(xué)特點、靜態(tài)造型、色彩、紋理、感覺和氣味。經(jīng)濟性：經(jīng)濟因素和商業(yè)因素至關(guān)重要。常規(guī)的或標(biāo)準(zhǔn)化的形式提供?？尚行裕阂紤]加工過程。部件和產(chǎn)品的制造方法和規(guī)模對材料也有較大的影響。環(huán)境相宜性：法規(guī)的要求對汽車部件的和選擇也有影響。健康和安全因素制約著一些項目；對于處理方法、垃圾成本及再循環(huán)經(jīng)濟的必要性。單一組成的材料部件的再循環(huán)利用相對容易；汽車材料選擇需要考慮的因素適用性：材料的性能必須滿足具體要求現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件最終材料的選擇經(jīng)常是折中的在某些情況下，功能要求占主要地位。在某些方面，成本和法規(guī)是主要因素。只有對所有方案進(jìn)行比較后，才能做出滿意的材料選擇決策，最終材料的選擇經(jīng)常是折中的案例：制動系統(tǒng)的材料選擇分析在制動系統(tǒng)操縱機構(gòu)作用下，摩擦副的相對旋轉(zhuǎn)使車速降下來的摩擦阻力矩。多數(shù)摩擦副是由相對較硬的金屬旋轉(zhuǎn)部件和相對較軟的制動塊或制動蹄組成。案例：制動系統(tǒng)的材料選擇分析在制動系統(tǒng)操縱機構(gòu)作用下，摩擦副轉(zhuǎn)子材料選擇轉(zhuǎn)子材料要求：必須有足夠的剛度和硬度，能夠把摩擦力矩傳遞到輪轂，而不會產(chǎn)生過多的變形和熱效應(yīng)。應(yīng)該有較高的容積熱容量和良好的導(dǎo)熱性，以吸收和傳遞摩擦面產(chǎn)生的熱量，沒有過多的溫度升高。摩擦材料的最高工作溫度應(yīng)比預(yù)期的最高溫度高，以確保轉(zhuǎn)子在最惡劣的環(huán)境下完好。較低的熱膨脹系數(shù)，使熱變形最小。較低的密度，以使簧下質(zhì)量最小。應(yīng)耐磨，因為更換摩擦塊或制動蹄更容易、更便宜。應(yīng)當(dāng)便宜并且容易制造。轉(zhuǎn)子材料選擇鑄鐵：便宜，具有較好的熱特性和高溫強度保持性，但是密度較高。鑄鐵替代材料：鋁金屬基復(fù)合材料，碳－碳復(fù)合材料。趨勢：減輕簧下質(zhì)量，減少對道路的損壞；減少污染，改善總體汽車燃油消耗。轉(zhuǎn)子材料選擇轉(zhuǎn)子材料要求：摩擦材料選擇制動塊或制動蹄：車輪總成的靜止部分。通常復(fù)合摩擦材料粘接到鋼底板或制動蹄架上。摩擦材料要求應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定和可預(yù)測的摩擦系數(shù)，以使汽車在整個工作范圍有效可靠地制動。與轉(zhuǎn)子匹配，減緩整體失效，摩擦材料自身和支撐其鋼結(jié)構(gòu)之間的粘接很重要。應(yīng)有相對高的溫度，以防止摩擦表面產(chǎn)生熱衰減，由于復(fù)合材料的性質(zhì)，制動塊材料的工作溫度始終低于最高溫度。襯片和制動蹄材料的較低傳導(dǎo)性將有利于減小熱傳遞到其它系統(tǒng)部件，特別是液壓油。應(yīng)有合理的耐磨性，但不能過大，因為磨損將會促進(jìn)均勻的接觸壓力分布，防止“熱點”產(chǎn)生。彈性模數(shù)應(yīng)相對較低，以便與粗糙的熱變形的轉(zhuǎn)子相適應(yīng)。應(yīng)當(dāng)便宜和便于制造。復(fù)雜的復(fù)合材料，由各種纖維（目前大多采用石綿纖維）、顆粒物和填充物一起粘接到聚合體基體中，如酚醛樹脂。摩擦材料選擇制動塊或制動蹄：車輪總成的靜止部分。通常復(fù)合摩擦德國Paderbom大學(xué)O.Habn等人提出“多材料輕量化結(jié)構(gòu)”（LightweightConstructionbymultimaterial）及“合適的材料用在合適的部位”（Therightmaterialintherightplace）兩概念。認(rèn)為多材料結(jié)構(gòu)設(shè)計代表了今后汽車車身結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。通過對多材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，既能改進(jìn)汽車性能，又能顯著減小質(zhì)量。德國Paderbom大學(xué)O.Habn等人提出“多材料輕量化趨勢：輕量化已經(jīng)成為政策性行為輕量化作用：不但可以減輕車身質(zhì)量、節(jié)約能源、降低油耗、減輕污染，也可以降低成本、提高企業(yè)競爭力、增加企業(yè)利潤。汽車的一般部件質(zhì)量每減輕1%，可節(jié)油1%；運動部件每減輕1%，可節(jié)油2%。據(jù)測算，如汽車自重減少50kg，則每升燃油行駛距離可增加1km；換言之，若自重減輕10％，則燃油經(jīng)濟性可提高約5.5％。趨勢：輕量化已經(jīng)成為政策性行為輕量化作用：不但可以減輕車身質(zhì)現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件汽車輕量化的發(fā)展方向：基于改善汽車燃油效率的輕量化70年代的石油危機導(dǎo)致引擎相關(guān)部件的鋁化（鑄件、壓鑄）；車重每降低10%，燃油效率可提高6~8%?；谔嵘阅芗鞍踩缘妮p量化80年代之后高性能車的普及帶來的車體相關(guān)部件的鋁化（板材、擠型）；運動性能、乘坐舒適感、操縱性的提升；沖撞能量的吸收。汽車輕量化的發(fā)展方向：汽車輕量化的途徑：對汽車底盤、發(fā)動機等零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化前輪驅(qū)動、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等方法；在使用材料方面通過材料替代或采用新材料來使汽車輕量化。使用鋁鎂輕合金等有色金屬材料、塑料聚合物材料、陶瓷材料等密度小、強度高的輕質(zhì)材料，或者使用同密度、同彈性模量而且工藝性能好的截面厚度較薄的高強度鋼；采用先進(jìn)的制造工藝，使用基于新材料加工技術(shù)而成的輕量化結(jié)構(gòu)用材如連續(xù)擠壓變截面型材、金屬基復(fù)合材料板、激光焊接板材等。汽車輕量化的途徑：美國政府于1993年推出的PNGV（PartnerofNewGeneralVehicle）計劃：要求轎車的整備質(zhì)量降低40%，使轎車每加侖汽油可行駛80英里（三倍燃料效率）及有效降低排放。福特公司的Synergy2010概念車采用了高強度鋁合金車身，使質(zhì)量降低了1/3；通用公司的Precept采用鋁合金車身及骨架，其質(zhì)量降低了45%；克萊斯勒公司的未來型道奇IntrepidESX概念車采用的全鋁合金車身質(zhì)量比鋼板車身輕272kg。美國政府于1993年推出的PNGV（PartnerofN2008年1月，我國汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在寧波成立。作為我國汽車行業(yè)的第一個技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，其中長期發(fā)展目標(biāo)是，開展汽車輕量化材料應(yīng)用共性關(guān)鍵技術(shù)研究，攻克和自主掌握輕量化核心關(guān)鍵技術(shù)，提升汽車行業(yè)輕量化材料應(yīng)用水平。該聯(lián)盟由中國汽車工程學(xué)會、中國第一汽車集團公司、東風(fēng)汽車公司、浙江吉利控股集團有限公司、奇瑞汽車有限公司、重慶長安汽車股份有限公司、中國汽車工程研究院、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)、寶山鋼鐵股份有限公司、西南鋁業(yè)集團有限責(zé)任公司等12家單位共同組成。2008年1月，我國汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在寧波成立。驅(qū)動汽車材料發(fā)展的原動力是社會對汽車的安全性、節(jié)能性和環(huán)保性、舒適性和低成本等要素的需求。

汽車相關(guān)材料產(chǎn)品正在向高性能、輕量節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展。驅(qū)動汽車材料發(fā)展的原動力是社會對汽車的安全性、節(jié)能性和環(huán)保性二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況鎂合金產(chǎn)業(yè)化表1物理、機械特性比較材料比重熔點(℃)導(dǎo)熱率(W/m)抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)延伸率(%)比強度(/)彈性模量(GPa)鎂合金AZ91D1.8159854250160713845AM60B1.8615612401301313345鋁合金A3802.70595100315160311671鋼鐵碳素鋼7.861520425174002280200塑料ABS1.030.9966093PC1.231182.795鎂合金、鋁合金、鋼鐵、塑料的物理和力學(xué)性能鎂合金產(chǎn)業(yè)化表1物理、機械特性比較材料比重熔點導(dǎo)熱率抗拉強各種輕型材料與鋼材具有相同彎曲剛性和彎曲強度時的厚度比與質(zhì)量比值材料名稱彎曲剛性相同彎曲強度相同厚度比質(zhì)量比厚度比質(zhì)量比Mg(AZ91)1.670.391.120.26Mg(Am50)1.670.381.260.29Mg(AZ80-T5)1.670.380.850.20Mg(AZ31-H24)1.670.380.950.22Al(A380)1.430.491.120.38Al(A356-T6)1.430.501.040.37Al(6061-T6)1.450.500.850.30Al(5182-H24)1.440.500.920.32塑料（Pulse2000）4.500.651.940.28各種輕型材料與鋼材具有相同彎曲剛性和彎曲強度時彎曲剛性相同彎1.鋁合金在汽車中的應(yīng)用狀況鋁合金零部件生產(chǎn)采用的主要成型工藝為鑄造和變形。1.鋁合金在汽車中的應(yīng)用狀況鋁合金零部件生產(chǎn)采用的主要成型鑄造鋁合金鑄造鋁合金的優(yōu)點：流動性好：這對鑄件薄壁部位的充填非常重要；熔點低：與其它許多金屬相比，鋁合金只需要較低的熔化和澆注溫度；密度小：與鑄造黑色金屬相比，鋁合金的重量較輕，鑄造操作方便；熱交換快：鋁液與模具之間傳熱快，金屬型鑄造生產(chǎn)節(jié)奏快；化學(xué)穩(wěn)定性相當(dāng)好；鑄態(tài)表面質(zhì)量好：表面有光澤且無缺陷。鑄造鋁合金幾種部件所選用的鑄造鋁合金牌號幾種部件所選用的鑄造鋁合金牌號鑄造工藝主要包括：壓力鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、砂型鑄造、消失模鑄造、半固態(tài)壓力鑄造、擠壓鑄造等等；以鑄造工藝生產(chǎn)的鋁合金零部件約占汽車總用鋁量的2/3左右。主要用于汽車發(fā)動機部件、離合器殼體、變速器殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、正時齒輪殼體等殼體類零件；也可用于制造保險杠、車輪、發(fā)動機框架、轉(zhuǎn)向節(jié)液壓泵總成、剎車鉗等零部件。2001年北美用于發(fā)動機支座的鋁合金達(dá)4082t，共生產(chǎn)鋁合金發(fā)動機支座255萬件；每輛轎車用于罩蓋、后行李箱蓋、發(fā)動機等零部件的鋁合金質(zhì)量達(dá)223kg。鑄造工藝主要包括：壓力鑄造、金屬型重力鑄造、低壓鑄造、砂型鑄變形鋁合金形變鋁合金與鑄造鋁合金相比，強度、韌性都大為優(yōu)越。變形工藝主要包括卷制、鍛造、沖壓等。主要包括板、帶、箔、管、各種形狀的擠壓型材和鍛件等。主要用于制造保險杠、發(fā)動機罩、制動器總成的保護(hù)罩、消聲罩、防抱死制動系統(tǒng)、熱交換器、車身構(gòu)架、座位、車箱底板等零部件。變形鋁合金形變鋁合金與鑄造鋁合金相比，強度、韌性都大為優(yōu)越?，F(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件2.鎂合金在汽車中的應(yīng)用鎂的特點比強度高吸震性能高，適于用作設(shè)備機殼類零件。尺寸穩(wěn)定性好，無需退火和去應(yīng)力處理。便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和高的模具壽命。良好的鑄造性能，鎂允許鑄件壁厚小至0.6mm。高生產(chǎn)率，與鋁相比，鎂有更低的單位體積熱含量，這意味著它在模具內(nèi)能更快凝固。良好的切削性能。比鋁和鋅有更好的加工及切削特性?？苫厥赵儆?，比許多塑料材料更符合環(huán)保的要求。高散熱性，適合現(xiàn)今設(shè)計密集的電子產(chǎn)品。電磁屏蔽性好，適合發(fā)出電磁干擾的電子產(chǎn)品。其它：良好抗疲勞、低的裂紋傾向，無毒、無磁性等。2.鎂合金在汽車中的應(yīng)用鎂的特點按工藝分類變形鎂合金鑄造鎂合金1.Mg-Mn：承載力不大，耐蝕性和可焊性好2.Mg-Al-Zn：飛機、航天器中等承載結(jié)構(gòu)件3.Mg-Zn-Zr：飛機結(jié)構(gòu)件4.Mg-Li：重量輕、抗沖擊、低承載結(jié)構(gòu)件5.Mg-Th：航天器耐熱結(jié)構(gòu)件6.Mg-RE：飛行器中等承載結(jié)構(gòu)件1.Mg-Al-Zn：綜合性能好，應(yīng)用廣泛2.Mg-Zn-Zr和Mg-Zn-Zr-RE：較高室溫和高溫性能3.Mg-Th：抗蠕變、可焊、防滲漏按合金化元素分類Mg-MnMg-Al-ZnMg-Zn-ZrMg-ThMg-LiMg-Re按合金特性分類室溫高強鎂合金耐熱鎂合金抗蝕鎂合金可焊鎂合金超輕鎂合金合金分類按工藝分類變形鎂合金鑄造鎂合金1.Mg-Mn：承載力不大，鎂合金的工藝性能鑄造性能：動力學(xué)粘度低，比鋁合金更容易充型。熔點、比熱容和相變潛熱低，故其熔化耗能少，凝固速度快。鍛造性能：鎂為密排六方晶格結(jié)構(gòu)，室溫下鎂變形機理是滑移及孿晶，只有基面參與變形。200℃及以上，多種面都可以參與變形。當(dāng)溫度超過225℃時，鎂的塑性變強。一般鎂熱形溫度為300℃～450℃之間，在此溫度區(qū)間，鎂和鋁合金一樣，也是容易變形的。熱處理性能:固溶強化和彌散沉淀強化加熱過程應(yīng)嚴(yán)格控制可以采用任何一種熱處理工藝鎂合金的工藝性能鑄造性能：焊接性能:焊接問題氧化與蒸發(fā)嚴(yán)重過熱晶粒粗大熱裂紋傾向大氣孔熱應(yīng)力問題所適應(yīng)的焊接方法主要有氣焊、氬弧焊、電阻焊、電子束焊、等離子弧焊和釬焊等。對于大厚度的鎂合金結(jié)構(gòu)還可采用電子束焊接。對壓延板材的中厚板和薄板可采用等離子弧焊方法。對于薄板結(jié)構(gòu)采用電阻點焊工藝焊接鎂及鎂合金的設(shè)備和工藝要求，與焊鋁合金基本相同。只是比鋁合金更要加強保護(hù)和更為嚴(yán)格控制焊接規(guī)范。焊接性能:切削加工性能:鎂合金切削阻抗小，切削能耗是軟鋼的1/6，鋁的1/2，易于切削加工，可以在高速，大切削量下進(jìn)行加工。切削過程中發(fā)熱少，切屑易斷，刀具磨損小，壽命顯著延長，采用碳素鋼刀具加工鎂合金，刀具壽命比加工鋁合金時高5～10倍?？梢愿汕邢骷庸ぃ恍柩心伖?。鎂合金散熱快，不用切削液也能得到較好的表面質(zhì)量。鎂合金鑄件在一次切削加工后所得到的表面粗糙度，是其它金屬需要兩次甚至多次切削后才能達(dá)到的。由于鎂合金低的熱容量和比較高的熱膨脹特性，切削加工中細(xì)切屑容易引燃。當(dāng)采用非常高的速度切削時，鎂合金具有粘結(jié)刀具表面形成積屑瘤的傾向。切削加工性能:現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件其它可涂裝性能：好再生回收性能資源意義：能源意義：生產(chǎn)原鎂1千克的能耗是35KWh，而相對應(yīng)的回收1千克鎂的能耗是3KWh回收與再生技術(shù)比鋁合金廢料要復(fù)雜，因為鎂具有更高的化學(xué)活性；一般情況下表面都具有防腐蝕保護(hù)涂層或是裝飾用涂層

裝配性能其它現(xiàn)代汽車用材料技術(shù)概述課件Ford公司2000年使用的鎂合金零部件零部件類