汽車輕量化及輕金屬材料

汽車輕量化及輕金屬材料吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院主講：曹占義汽車的歷史、現(xiàn)狀和未來176919081980109年代年產(chǎn)量為什么要發(fā)明汽車？為什么要生產(chǎn)汽車（商品）？現(xiàn)在生產(chǎn)什么樣的汽車？將來生產(chǎn)什么樣的汽車？2010102106108汽車產(chǎn)品的工程問題和科學(xué)問題汽車材料的工程問題和科學(xué)問題汽車的—汽油機汽車1908年采用大量生產(chǎn)方式生產(chǎn)的福特T型汽車汽車工業(yè)發(fā)展里程碑——規(guī)?；a(chǎn)HenryFord(1863～1947)——給世界裝上輪子的人福特少年時家境貧寒，1879年去底特律學(xué)徒，作過多年的鐘表和汽車修理工。1893年制成雙缸汽油機卡車,同年,被聘任愛迪生照明公司的總工程師。1899年福特組建底特律汽車公司。1903年他又建立福特汽車公司，1903～1907年先后生產(chǎn)A、C、N和R型汽車。1906年福特取得公司的大部分股份并任經(jīng)理。1913年建立了汽車裝配流水線。福特開創(chuàng)的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)協(xié)作和大量生產(chǎn)管理經(jīng)驗，對20世紀(jì)早期的世界工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。未來的汽車造什么樣的車？大家（目標(biāo)用戶）想買什么樣的車？消費觀念（安全、舒適、節(jié)能）社會責(zé)任（環(huán)保）信息化社會的智能化車汽車的歷史、現(xiàn)狀和未來176919081980109年代年產(chǎn)量為什么要發(fā)明汽車？為什么要生產(chǎn)汽車（商品）？現(xiàn)在生產(chǎn)什么樣的汽車？將來生產(chǎn)什么樣的汽車？2010102106108線控車——AUTOnomy概念車輕量化_汽車（運輸工具）發(fā)展的永恒主題輕量化的意義？(單車的有效載荷、單位能耗的有效運輸能力)結(jié)構(gòu)輕量化_設(shè)計和工藝問題_結(jié)構(gòu)剛度和強度問題材料輕量化_材料設(shè)計問題_材料的比剛度和比強度問題輕量化的“效率”問題結(jié)構(gòu)輕量化結(jié)構(gòu)輕量化材料輕量化加載方式對桿件的比剛度和比強度的影響加載方式比剛度比屈服強度拉桿E/Y/扭轉(zhuǎn)桿或管G1/2/

Y2/3

/彎-壓桿或管E1/2/彎板E1/3/Y1/3/壓板(縱向)E1/3/圓柱缸受內(nèi)壓或旋轉(zhuǎn)缸體E/Y/球體容器受內(nèi)壓E(1-)/Y/材料輕量化

汽車材料用什么材料造車？（車用結(jié)構(gòu)材料和功能材料）用什么材料維護和使用車？（運行和消耗材料）用什么工藝材料去加工車用零部件？（工藝材料）用什么方法回收和利用舊車？汽車材料構(gòu)成的沿革Thestructuralmaterialsintheaveragecar運行材料：油料溶液維修保養(yǎng)材料AudiA6轎車材料構(gòu)成材料占總用材比例材料占總用材比例鋼鐵58.3玻璃2.6塑料17.1天然材料0.6鋁11.6銅鉛等2.1鎂1.2其它0.9橡膠5.6合計100ULSAB-AVC車身用鋼情況：汽車用高強度鋼的品種低碳鋼（Mild-MildSteel）無間隙原子鋼（IF-Interstitial-free）各向同性鋼（IS-Isotropic）烘烤硬化鋼（BH-BakeHardenable）低合金高強度鋼（HSLA-HighStrengthLowAlloy）雙相鋼（DP-DualPhase)復(fù)相鋼（CP-ComplexPhase）相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP-Transformation-inducedPlasticity）馬氏體鋼（Mart-Martensite）輕金屬及其合金材料內(nèi)涵密度在5g/cm3以下，密度明顯低于鋼鐵、銅及其合金等常用材料的金屬材料。常用輕合金材料是以輕金屬為基礎(chǔ)的合金材料，包括：鋁及其合金鎂及其合金鈦及其合金鈹、鋰及其合金均屬于有色金屬材料范疇汽車輕合金材料開發(fā)項目本課題組在汽車鋁合金方面的研究工作成果——開發(fā)的零件

汽車驅(qū)動系中鎂合金典型零部件福特變速箱福特發(fā)動機缸體

大眾發(fā)動機缸體

福特發(fā)動機網(wǎng)格劃分圖鎂和鎂合金材料_純鎂特性元素符號：Mg自由電子中各軌道電子狀態(tài)：1s22s22p63s2同位素原子78.99%Mg24,10.00%Mg25,11.01%Mg25相對原子質(zhì)量：24.3050原子體積：14.0cm3/mol晶體結(jié)構(gòu)：密排六方(a=0.32092,c=0.52105)鎂和鎂合金材料_純鎂性質(zhì)密度：1.738g/cm3(20°C)1.65g/cm3(650°C,固態(tài))1.58g/cm3(650°C,液態(tài))力學(xué)性能：彈性模量(純)44GPa(動態(tài)),40GPa(靜態(tài))彈性模量(99.8%)45Gpa(動態(tài)),43Gpa(靜態(tài))零件已經(jīng)應(yīng)用5年內(nèi)應(yīng)用5~10年應(yīng)用10年后應(yīng)用發(fā)動機下支架√輪轂(5件/車)√懸架支撐臂(前、后)√合計質(zhì)量（公斤）004~630~34整車合計質(zhì)量（公斤）2534~5728~4245~54德國大眾公司已經(jīng)應(yīng)用和將要應(yīng)用鎂合金零部的名細(xì)表

——底盤汽車輕合金材料開發(fā)項目本課題組開發(fā)的鎂合金汽車零部件國內(nèi)外汽車材料開