新型汽車材料-上網(wǎng)

新型汽車材料應(yīng)用1金屬材料教研室21.汽車材料的種類—制造零部件材料變速箱齒輪汽車上每個(gè)零部件的生產(chǎn)制造都涉及到材料問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車上的零部件約2萬(wàn)多個(gè)，從汽車的設(shè)計(jì)、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護(hù)無(wú)一不涉及到材料。31.汽車材料的種類--汽車運(yùn)行材料汽車運(yùn)行材料-汽油汽車運(yùn)行材料-潤(rùn)滑油41.汽車材料的種類—制造零部件材料

金屬材料

非金屬材料復(fù)合材料黑色金屬有色金屬(Cu、Al、Ti、Mg…)鋼鑄鐵高分子材料陶瓷材料52.汽車發(fā)展對(duì)材料的要求除滿足強(qiáng)度和使用壽命的要求外，還應(yīng)滿足性能、外觀、安全、價(jià)格、環(huán)保、節(jié)能等方面的需要。自1978年世界爆發(fā)石油危機(jī)以來(lái)，作為輕量化材料的高強(qiáng)度鋼板、表面處理鋼板逐年上升，有色金屬材料總體有所增加，其中，鋁的增加明顯；非金屬材料也逐步增長(zhǎng)，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的高性能工程塑料、復(fù)合材料，不僅替代了普通塑料，而且品種繁多，在汽車上的應(yīng)用范圍廣泛。在選擇鋼板厚度的時(shí)候主要考慮結(jié)構(gòu)形狀、剛度、強(qiáng)度、安全、重量、工藝等因素。汽車鋼板主要分為結(jié)構(gòu)鋼材（例如前縱梁，B柱加強(qiáng)筋等）、表面鋼板、底板/防火墻等。由于他們的作用不同，一般厚度也不同，大致范圍如下：結(jié)構(gòu)鋼材1.5mm以上、表面鋼板0.7～0.9mm、底板/防火墻一般在1.1mm以下。62.汽車發(fā)展對(duì)材料的要求汽車發(fā)展產(chǎn)生的負(fù)面影響能源問(wèn)題:發(fā)達(dá)國(guó)家汽車耗能占總能耗的40%環(huán)境問(wèn)題:在城市汽車排放物占總污染物的55%72.汽車發(fā)展對(duì)材料的要求

減輕汽車自重提高燃燒效率采用無(wú)污染能源排放凈化節(jié)能、減污染的措施82.汽車發(fā)展對(duì)材料的要求滿足減輕汽車自重、提高燃燒效率的要求研究無(wú)污染能源、排放凈化相關(guān)的材料汽車材料研究發(fā)展方向93.汽車材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)材料的改進(jìn)鋼鐵材料改進(jìn)工藝、提高比強(qiáng)度、開(kāi)發(fā)新品種含磷固溶強(qiáng)化鋼板烘烤硬化鋼板（BH）無(wú)間隙原子鋼板（IF）奧貝球鐵、蠕墨鑄鐵

103.汽車材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)發(fā)應(yīng)用高比強(qiáng)度的材料增加鋁材在汽車上的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋、變速箱殼體散熱器、車輪、鋁結(jié)構(gòu)件底盤和懸掛系統(tǒng)車身3.汽車材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)11來(lái)源：鋁、鎂合金在東風(fēng)商用車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用3.汽車材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)12來(lái)源：鋁、鎂合金在東風(fēng)商用車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前乘用車平均用鋁合金量約為125kg左右，較10年前90kg左右增長(zhǎng)了35kg，典型乘用車用鋁合金零部件如表所示。3.汽車材料的研究與發(fā)展趨勢(shì)13來(lái)源：鋁、鎂合金在東風(fēng)商用車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用14車身用新材料15日本美洲豹全鋁車身XJ

“XJ”鋁合金車體材的詳細(xì)比例為，85%為板材，10%為沖壓件，另外5%為鑄件。板材材質(zhì)方面，外裝嵌板、內(nèi)裝嵌板和結(jié)構(gòu)嵌板分別采用的是6111合金、5182合金和5457合金。16日本美洲豹全鋁車身XK所采用的鑄件中，支撐車身側(cè)面的防撞支柱部分及車門前臉部分采用的是真空模具鑄造，支撐保險(xiǎn)杠的金屬零件為砂型鑄造。沖壓件方面，保險(xiǎn)杠內(nèi)的加固材料等采用7108-T6合金，車門防撞下梁（ImpactBeam）采用6082-T6合金，側(cè)面車架前部及車頂縱梁（RoofRail）等采用6036-T6合金，上側(cè)車門防撞梁等采用6060-T4合金。

17捷豹AdvancedLightweightCoupe

鋁合金構(gòu)架車體結(jié)構(gòu)的XJ車系，讓全球車迷都看到了JAGUAR在輕量化合金車體技術(shù)上的進(jìn)步。經(jīng)過(guò)輕量化工程后的安全車體自重減輕了40%，同時(shí)車身強(qiáng)度也比傳統(tǒng)鋼制提高了60%。搭配V8鋁合金缸體引擎，當(dāng)然更重要的是輕量化車體保證了其卓越的操控品質(zhì)及生動(dòng)的行路特性，從而使之具備更具魅力的性能精髓。18高強(qiáng)度鋼板從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50％，故只適用于形狀簡(jiǎn)單、延伸深度不大的零件?，F(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭?，?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的2～3倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料。19輕量化迭層鋼板迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，表層鋼板厚度為0.2～0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車身底板等部件。20鋁合金與汽車鋼板相比，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。德國(guó)大眾公司的新型奧迪A2型轎車，由于采用了全鋁車身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車身減輕了43％，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奧迪A8通過(guò)使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件，車身零件數(shù)量從50個(gè)減至29個(gè)，車身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類車型的鋼制車身車重減少50%。由于所有的鋁合金都可以回收再生利用，深受環(huán)保人士的歡迎。21鋁合金

根據(jù)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性。22鎂合金鎂的密度為1.8g/cm3，僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％。此外它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鑄造鎂合金的車門由成型鋁材制成的門框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車門，它由內(nèi)外車門板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車門輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板、儀表盤、方向盤等。

鎂合金方向盤骨架23鎂合金

德國(guó)寶馬采用鎂合金的直列6缸引擎。曲軸箱（CrankShaft）內(nèi)部采用鋁合金，而外部則采用鎂合金。

新型引擎重161kg，通過(guò)使用鎂合金等手段使重量降低了7％（10kg）。曲軸自身重量在使用普通鑄鐵時(shí)可控制到原來(lái)的57%，比使用鋁合時(shí)輕24%。24泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，僅為0.4～0.7g／cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等。

25蜂窩夾芯復(fù)合板蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車車身上獲得較多應(yīng)用，如車身外板、車門、車架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。

26海綿鋁板德國(guó)卡爾曼(Karmann)公司開(kāi)發(fā)了一種汽車工業(yè)罕見(jiàn)而用于轎車車身的嶄新材料--作為輕金屬一項(xiàng)革新應(yīng)用的海綿鋁板。這種海綿鋁板的兩側(cè)是鋁薄板，中間充滿了孔隙極多的鋁質(zhì)海綿。據(jù)稱，其重量只有鋼的一半，但其剛性卻是鋼的10倍。這種海綿夾心材料可以沖壓成形。鋁質(zhì)海綿芯板要求在密閉模中進(jìn)行二次加熱，外皮保持完整，而內(nèi)部則充滿了氣泡。其工藝比常規(guī)沖壓復(fù)雜一些，但仍比常見(jiàn)的輕質(zhì)蜂窩板容易加工?？柭菊f(shuō)，材料的剛性使海綿板特別適合做車身的承載結(jié)構(gòu)，如底板、駕駛室前壁、頂板、行李艙壁等。其示范車身樣品是該公司過(guò)去向大眾汽車公司提供的卡爾曼-弗亞(Karmann-Ghia)車身的一種最新變型，由輕質(zhì)海綿鋁板底和復(fù)合鋁板外殼組成。27寶馬X5采用的鋁－鎂缸體重量減輕30KG功率增加30KW油耗減少3％扭矩增加17％鋁鎂28為法國(guó)SORA公司為雷諾汽車公司開(kāi)發(fā)的全復(fù)合材料轎車車身和重型卡車駕駛室29制造發(fā)動(dòng)機(jī)罩美國(guó)通用公司引進(jìn)玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯發(fā)動(dòng)機(jī)罩顯著點(diǎn)優(yōu)：減輕重量（一般質(zhì)量減輕1％，油耗可降低1～2％），降噪良好的熱穩(wěn)定性、阻燃性；高分子材料在汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展30制造發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、缸體以開(kāi)孔的鋁海綿為材料骨架，將液晶聚酯注塑在其中，形成樹(shù)脂/金屬?gòu)?fù)合體,具有導(dǎo)熱率高，力學(xué)性能優(yōu)異，質(zhì)量減輕了40～50％）。高分子材料在汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展31制造汽車凸輪軸傳統(tǒng)是用鋼制造，生產(chǎn)工藝復(fù)雜；現(xiàn)在美國(guó)通用公司研制出聚苯硫醚/鋼復(fù)合材料凸輪軸，減輕總量達(dá)50％，并且縮短生產(chǎn)周期。高分子材料在汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展32制造汽車油箱制造汽車油箱是工程塑料在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)中最大應(yīng)用，通常汽車油箱由高密度聚乙烯吹塑制成。良好的阻滲性高分子材料在汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展33高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用，美國(guó)開(kāi)展的最好。344.國(guó)際汽車材料技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)用高新科技改造和提升傳統(tǒng)材料，提高強(qiáng)度，降低構(gòu)件質(zhì)量，延長(zhǎng)壽命，節(jié)約使用合金元素，降低成本，降低制造成本。采用復(fù)合材料、代