泡沫铝夹芯柱体材料在汽车保险杠中的应用
铝合金在专用车上的应用
近 生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，专用汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。 轮毂用铝合金 专用车铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以7.6%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂。 变形铝合金的应用 变形铝合金在汽车上主要用于制造专用车车门、行李箱等车身面板、保险杠、发动机罩、车轮的轮辐、轮毂罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车箱底板等结构件以及仪表板等装饰件。 专用车车身板件用铝合金 板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处理（如：T4、T6、T8）的6000系（AI-Mg-Si 系）铝合金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车身框架材料。Audi A8的车身钣金件，即采用了本系合金铝材。另外，2000系（AI-Cu-Mg系）、5000系（AI-Mg系）和7000系（AI-Mg-Zn-Cu系）铝合金也可应用于车身材料。近几年，采用6000系和7000系高强度铝合金开发了“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄板和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。 其它铝合金结构件
铝合金在汽车上的应用
铝合金在汽车上的应用 近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 1 铝合金在汽车工业中的应用背景 最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入20世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的Model T型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。 铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料，铝合金作为典型的轻质金属广泛应用于国外汽车上，国外汽车铝合金制部件主要有活塞、气缸盖、离合器壳、油底壳、保险杠、热交换器、支架、车轮、车身板及装饰部件等。。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 铝合金的主要优点是重量轻，散热性好。随着发动技术的发展，四气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比，每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量，采用全铝合金缸盖是最好的解决办法。 目前，轿车发动机部件中不仅活塞、散热器、油底壳缸体采用铝合金材料，而且缸盖、曲轴箱也采用这种材料。在目前的形式下，在发动机上采用铝合金替代铸铁已经成为主流趋势。法国汽车的铝汽缸套已达100％，铝汽缸体达45%。在未来几年里，随着高强度优质铝合金材料的开发成功和制造工艺的不断改进，铝合金材料将愈来愈多的用来制造这一类零部件。 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，
泡沫铝研究综述
泡沫铝研究综述 班级:材科102班 姓名：吴凯 学号：201004055 指导教师：吕平
泡沫铝研究综述 吴凯青岛理工大学 摘要：泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料。本文首先介绍在制造泡沫铝 的过程中起了至关重要的作用的发泡剂。泡沫铝中气源主要分为H 2源和C0 2 气源， 氢化物发泡剂应用较为普遍；其次对泡沫铝动态压缩力学性能的实验测量技术进行了总结；另外分析总结了泡沫铝随着气孔孔径的减小，它的力学性能、电磁屏蔽效能、吸音性能的变化；最后，介绍了泡沫铝作为结构材料、功能材料及功能结构一体化材料应用的研究现状。 关键词：泡沫铝；发泡剂；力学性能；冲击荷载；小孔径 Abstract:Foam aluminum is a new lightweight structure and function of materials. This paper describes the process in the manufacture of aluminum foam played a crucial role in the blowing agent. Aluminum foam in the gas source is divided into H2gas supply sources and CO2, hydrides foaming more general; followed by dynamic compression of aluminum foam mechanical properties of experimental measurement techniques are summarized; another analysis summarizes the aluminum foam with pore size decreases, its mechanical properties, changes in electromagnetic shielding performance, acoustic performance; Finally, the research status of aluminum foam as a structural material, structural and functional integration of functional materials materials applications. Keywords:Foam aluminum；Vesicant；Mechanical Properties；Impact load；Small Aperture 引言 泡沫铝是一种新型的轻质结构功能材料，粉末冶金法是一种制备泡沫铝的重要的方法。在泡沫铝内部含有大量分布可控的孔洞，并以孔洞作为复合相的新型复合材料，具有良好的吸能、减震、缓冲、隔音吸声、隔热、电磁屏蔽、质量轻、高比能等优良的物理和力学性能。另外，研究小孔径泡沫铝对泡沫铝的发展有重要意义，当泡沫铝气孔细化到lmm左右时，可分散细化缺陷，使泡沫铝的结构均匀性提高，而泡沫铝孔结构的均匀化可使其形变的不均匀性降低。研究表明，平均孔径的减小可以使泡沫铝力学性能、能力吸收性能等得到提升。因此，研究小孔径泡沫铝、全面提升泡沫铝性能是当今泡沫铝的重点研究方向之一。正因为泡沫铝有如此多有意的性能，近些年来它在航空航天、汽车、船舶、建筑、装潢、环保、医药等领域被广泛使用。 1.泡沫铝发泡剂 铝的熔点为660℃，通常低温发泡剂不适合金属铝的发泡。在泡沫铝的生产中应用较多的是无机类热分解型发泡剂。概括起来主要是氢化物型和碳酸盐型。 1．1氢化物发泡剂 在众多的氢化物中，TiH 2和ZrH 2 被认为是最佳的发泡剂[1]，原因是它们在 400～600℃释放出发泡气体——氢气，这与铝金属的熔点(660℃)和铝合金的熔点(577℃)比较接近[1]。工业生产中，由于成本和资源等因素，TiH 2 应用比较普遍， 因此国内外发泡剂研究通常集中在TiH 2方面。可以利用未经处理的TiH 2 所释放的
泡沫铝应用大全
泡沫铝应用大全 一、国家安全方面需求 1、潜艇消音、导弹驱逐舰降噪需求 用泡沫铝吸声板与其背后空腔组成的吸声箱装在潜艇内部发动机室，可以降噪20分贝以上，有利于制造静音潜艇。 导弹驱逐舰等其它舰船也需要用泡沫铝吸声板对发动机室降噪以及制作间隔墙等。 2、制作复合装甲需求 新型复合装甲由陶瓷片、泡沫铝、芳纶纤维板组成，在中间或里层设置20mm 厚的泡沫铝材料，利用泡沫铝的吸能作用，使穿甲弹和破甲弹作用力分散，阻止其进入内部。 3、制作车辆防地雷底板 坦克车、装甲车、重卡车等底部采用V型，外部为装甲板，中层为泡沫铝板，里层为芳纶纤维板或钢板，防地雷。 4、军事指挥车、指挥所的需求 泡沫铝材料具有屏蔽电磁波的功能，可以屏蔽90分贝以上，制作军事指挥车、指挥所的内衬，使电信息保密。 5、制作防暴车需求 利用泡沫铝材料制作防暴车的复合装甲，防暴车重量可以减轻三分之一以上。 6、制作军用空投包装箱 目前我国军用空投包装箱采用美国哈丁技术制作，内部吸能减震材料为高密度塑料泡沫，使用泡沫铝为内部吸能减震材料，吸能减震能力提高10倍以上，即空投武装设备和弹药的安全性提高10倍以上。 7、制作舰船防爆甲板 舰船甲板用装甲板、泡沫铝板、钢板复合结构，甲板强度提高2倍以上，抗爆、抗弹能力提高2倍以上。 二、轨道交通方面需求 1、制作地铁车站的吸声内衬 用打孔泡沫铝吸声板制作地铁车站侧壁和顶部吸声板，厚度为10mm，背后设
置20mm厚空腔，即使在地铁车站的潮湿环境中仍然保持良好的吸声降噪效果，比使用其它吸声材料降噪效果提高一倍以上。 2、制作高速铁路隔音屏 制作高速铁路声屏障，高度为2800mm，打孔泡沫铝吸声板厚度为10mm，背后设置20mm厚空气层，后板为镀锌钢板。声屏障的内侧为泡沫铝裸面，可以吸音，整体墙可以隔音，达到高效降噪效果。泡沫铝被雨水淋湿后，降噪功能不降低，泡沫铝吸能减震，在列车经过震动下，铆钉不会松动，长期安全。 3、制作普通列车地板 普通列车泡沫铝地板为1mm铝板、15——20mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右，具有优良的隔音、隔震功能；不燃烧，防火性能好；抗弯强度达到20Mpa左右，使用寿命长达30年以上；重量轻，为木板重量的1/2左右。 4、制作高速列车地板 高速列车用泡沫铝地板用1mm铝板、25——30mm泡沫铝板、1mm铝板夹心板组成，泡沫铝密度为0.5g/cm³左右。隔音20分贝以上，震动减少一个数量级，防火、耐腐蚀、抗弯强度达到20Mpa左右，不塌陷，使用寿命长达30年以上。 5、制作列车车门夹心 采用泡沫铝板作车门夹心材料，具有优良的隔音、隔震、隔热功能，承受力的载荷时，各向同性。 6、制作车厢内衬 地铁车厢采用20mm厚泡沫铝内衬，可以降低噪声20分贝以上。大线列车、高速列车、城铁列车的车厢侧衬采用20mm泡沫铝板、20mm聚氨脂泡沫复合板，具有优良的隔热和隔音双重能力。 7、制作客车厢间隔墙 采用泡沫铝板制作客车间隔墙，隔音隔振功能好，各方向强度一致、强度好，不产生鸟鸣声音。 8、制作电器柜 用泡沫铝夹芯板（0.5mm铝板、5——10mm泡沫铝板、0.5mm铝板）制作发电机、电动机、变频器、中央空调等产生噪音和电磁波设备的电器柜，可以降低噪声20分贝以上，屏蔽电磁波90分贝以上。 9、制作地铁隧道通风口消声器
铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势
铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势 摘要：铁路运输是我国主要的交通运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。而铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具，是铁路中的一个主要环节，随着社会的进步，运输对车辆的要求越来越高。车体作为车辆的一个主要部件，其轻量化设计就成为一个关键的问题。高速列车的轻型化对于发展交通运输、改善机车车辆运行平稳性、降低能源消耗、减少轮轨磨耗都是至关重要的。当今世界上，大多数发达国家采用铝合金为材质制造车体结构，介绍目前国内外铁路运输中铝材的应用优势及其主要障碍，通过使用铝材来代替传统的钢铁材料，可大大减轻自重以降低能耗、减少环境污染、提高经济性。并对铝材的发展趋势做了猜测。 关键词铝合金；现状；发展趋势 1引言 铁路运输工业正面临越来越严重的三大课题：能源、环保、安全。减轻火车自重以降低能耗，减少环境污染，节约有限资源已成为火车运输关注的焦点。轻量化是火车发展的一个重要趋势，通过使用轻质材料来替代传统的钢铁材料，可以减轻火车的质量，以达到节省燃料的目的。因此，越来越多的轻质或高比强度的材料受关注，如板、铝合金。本文就高速铁路客车用铝合金材料的现状及发展趋势做些讨论。 2铝合金的特点及其应用优势 2.1铝合金的特点 铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。 铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。
铝合金车体的运用与发展趋势
铝合金车体的运用与发展趋势 大连交通大学赵文舒 摘要论述了铝合金车体的特点和发展趋势，总结了铝合金车体制造的关键技术，并对铝合金材料及相关车体产品进行对比分析，指出制造铝合金车体技术方面的问题与未来的趋势与展望。 关键词铝合金车体轨道交通制造技术 APPLICATION AND TENDENCY OF ALUMINUM ALLOY CAR BODIES Abstract The paper illustrates the feature and tendency of aluminum alloy car bodies, and summarizes the key of manufacturing aluminum alloy car bodies, which confirms the status quo and trend of manufacture technique about aluminum alloy car bodies by means of analyzing the materials and products of car bodies. Key word： aluminum alloy car bodies rail transit manufacture technique 1 引言 随着材料技术的研究，城市交通以高速发展，车体的材料与制造将面临越来越多的课题与革新。减轻车体自重，减少环境污染，节约现有能源的必然趋势使得铝合金材料逐渐进入轨道交通的视野。铝合金车体具有重量轻、耐腐蚀、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面车体的优点,从而受到世界各城市交通公司和铁道运输部门的欢迎,世界各国逐渐停止制造碳钢车体,转向制造不锈钢和铝合金车体。于是，在铝合金车体制造技术上，人们又要开启新的革命。 2 铝合金材料 铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如
铝合金在汽车上的应用
铝合金在汽车上的应用 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
铝合金在汽车上的应用 近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降%～1%。铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，最适合汽车零部件生产的压铸工艺。从生产成本、零件质量、材料利用等几个方面比较，铝合金已成为汽车生产不可缺少的重要材料。目前，美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家，如德国大众AudiA8、A2，日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达（均为引进生产线）用铝合金外，国产以红旗较多，约80～100kg。有资料表明，用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，制造发动机可减轻30%，制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一。因此，研究开发铝合金汽车目前显得十分必要。 1 铝合金在汽车工业中的应用背景 最早把铝材运用到汽车上的是印度人，据记载，1896年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入20世纪早期，铝在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用，铝制车身的汽车开始出现，如亨利·福特的Model T型汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360赛车都是铝制车身。 汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，其中又分为重力铸造件，低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异，但大体是相同的。其品种构成：铸件占80%左右，锻件占1%～3%，其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例，达36%。 铸造铝合金的应用 铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各方面的要求和经济效益选择适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。 发动机用铝合金 汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重30%以上，另外，发动机的气缸体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达45%；日本日产公司VQ和丰田公司的凌志IMZ-FEV6均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新V6发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。 轮毂用铝合金 铝轮毂因为质轻、散热性好，并具有良好的外观，而逐渐取代了钢轮毂。在过去的10年，全球铝合金汽车轮毂以%的年增长率增长，根据分析，到2010年时，汽车轮毂铝化率可达72%～78%[4]。A365是一种铸造铝合金，它具有良好的铸造性能又具有高的综合力学性能，世界各国的铸造铝合金轮毂都是此类合金生产的。我国西南铝加工厂与日本轻金属株式会合作开发了A6061铝合金轮毂[5]。
铝合金前保险杠横梁的应用研究
2015年(第37卷)第3期 汽 车 工 程Automotive Engineering 2015(Vol.37)No.3 2015064 铝合金前保险杠横梁的应用研究 原稿收到日期为2014年8月11日,修改稿收到日期为2014年11月20日三 王智文1,孙希庆2,项生田2,芦 连2,李 军2 (1.北京汽车集团有限公司新能源汽车管理部,北京 101300; 2.奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院,芜湖 241009) [摘要] 为某车型设计并试制了一种铝合金前保险杠横梁,其质量比原来的DP1200超高强钢制的原型减轻了35%三在25km /h 车速的碰撞试验时,铝合金保险杠横梁的第一个加速度峰值比钢制横梁大2.6g ,且最大峰值出现的时间提前了5ms,说明铝合金保险杠横梁能更好地保护驾乘人员的安全三仿真结果表明,在10km /h 车速的正面碰撞时,铝合金前保险杠横梁的最大侵入量比钢制横梁小7mm,而吸能量比钢制横梁增加了70%三 关键词:汽车轻量化;保险杠横梁;铝合金;碰撞 A Research on the Application of Aluminum Alloy Front Bumper Beam Wang Zhiwen 1,Sun Xiqing 2,Xiang Shengtian 2,Lu Lian 2&Li Jun 2 1.New Energy Vehicle Management Dept.,BAIC GROUP ,Beijing 101300; 2.Institute of Automotive Engineering ,Chery Automobile Co.,Ltd.,Wuhu 241009[Abstract ] The aluminum alloy front bumper beam for a vehicle is designed and trial-produced with a mass 35%lighter than original bumper beam of DP1200ultra high strength steel.In a frontal crash test with a speed of 25km /h,the first acceleration peak for aluminum alloy bumper beam is 2.6g higher and 5ms earlier,compared with that for steel one,meaning that aluminum alloy bumper beam can better protect the safety of driver and occupants. The results of simulation show that in a frontal crash with a sped of 10km /h,the maximum intrusion for aluminum alloy bumper beam is 7mm smaller and the energy absorption is 70%more,compared with steel bumper beam. Keywords :vehicle lightweighting ;bumper beam ;aluminum alloy ;crash 前言 汽车碰撞事故中发生概率最高的是汽车前部的 碰撞,占事故总数的27%[1]三前保险杠横梁位于汽 车前端,是前端碰撞事故中首先接触的安全部件,在减轻对车外行人和车内驾乘人员的损伤,降低低速碰撞事故中车辆的损坏等方面起着重要的作用三 前保险杠横梁作为汽车车身的安全部件,在要求其具有高的安全性的同时还必须考虑轻量化三近年来,由于对节能和环保的重视,汽车轻量化已经成为各大汽车企业提高竞争力的重要方向,而使用铝合金代替钢铁材料则是各国汽车制造商采用的减轻质量的主要手段之一[2]三与传统的钢材相比,铝合 金有密度小二比强度高和耐蚀性好等优点三在对2002-2013年的欧洲白车身会议参展车型的用材分 析发现,变形铝合金材料在车身上的用量越来越大,主要用于发动机盖二翼子板和前后保险杠横梁等零件三而国内自主品牌企业对铝合金保险杠横梁的研究尚处在起步阶段,相信不久的将来,铝合金保险杠横梁也会被大量应用于自主品牌轿车的车身上三 1 保险杠横梁的技术要求与选材 保险杠横梁的作用和技术要求有:(1)当车辆与行人发生碰撞事故时,最大限度地减轻对行人的伤害;(2)当车辆发生低速碰撞时,保护冷却系统等部件,确保汽车的前纵梁不会发生变形,降低车辆的修复成本;(3)当车辆发生高速碰撞时,将碰撞中产生的能量能尽可能均匀地传递到车身结构的吸能零
超全面泡沫铝制备工艺汇总
超全面泡沫铝制备工艺汇总 泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，结构特点如： 性能特点包括：
泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。 因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。下面就泡沫铝的制备工艺做详尽介绍： 1、固态金属烧结法 用这种方法生产的泡沫铝多数具有通孔结构,这是由于大部分固相法通过烧结使铝颗粒互相联结,铝始终保持在固态。 1.1、粉末冶金发泡法
工艺原理是将混合铝粉与发泡剂粉,经压缩得到具有气密结构的预制体,加热预制体使发泡剂分 解释放出气体,迫使预制体膨胀得到泡沫铝。 粉末冶金发泡法工艺流程： 特点：一是与其他方法比较可用的合金成分更为广泛,有利于改善泡沫铝的力学性能;二是可以 直接制造形状复杂的部件。缺点是该方法工艺参数区间较窄,成本较高,制得的泡沫铝尺寸有限。 1.2、散粉烧结法 此方法多用于制备泡沫铜。由于铝粉表面具有的致密氧化膜将阻止颗粒烧结在一起,因此用散粉 烧结法制备泡沫铝相对困难。这时可以通过变形手段破坏氧化膜,使颗粒更易粘结在一起;或加 入镁、铜等元素在595~625摄氏度烧结时形成低共熔合金。 这种生产方法包括三个过程: 特点：优点是工艺简单、成本低,缺点是孔隙率不高、材料强度低。如果用纤维代替粉末烧结同样可制得多孔材料。 1.3、粉浆成型法 粉浆成型法是将金属铝粉、发泡剂(氢氟酸、氢氧化铝或正磷酸)、反应添加剂和有机载体组成悬浮液,将其搅拌成含有泡沫的状态,然后置入模具中加热焙烧,接着浆开始变粘,并随着产生 的气体开始膨胀,最终得到一定强度的泡沫铝。
镁合金在汽车材料上的应用及发展前景
镁合金在汽车材料上的应用及发展前景 摘要：介绍了镁及镁合金的类型和它们的基本性能，国内外在汽车材料方面对其的应用情况，镁合金在汽车轻量化方面的应用，展望了镁合金在未来的应用前景。 1、镁及镁合金的特性 镁是银白色的金属元素,常温下镁的密度为 g/cm ,约为钢的1/4,铝的2/3。在金属镁中添加其他元素可以形成各种镁合金。镁合金是现在大量使用的工程结构材料中最轻的,其比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。同时,镁合金还具有良好的减振性,在相同载荷下,减振性是铝的100倍、钛合金的 300~500倍。镁合金还具有良好的切削加工性及尺寸稳定性,其耐凹陷性、铸造成型性及表面装饰性俱佳,加之具有易回收利用、导热优良性、抗电磁干扰及屏蔽性能等特点,镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动及风动工具和医疗器械等领域。金属镁主要用于:铝基合金的重要添加元素,用量约占镁的总消耗量的43%左右;制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右;炼钢脱硫约占13%;阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。 当今，钢铁、铝合金和塑料是汽车上使用最多的三大类材料，按重量计算，三类材料占整车比例合计约为80%，其中钢铁约占62%，铝合金和塑料大体相当，均占8%-10%。镁合金在汽车上的应用比例为%，平均重量约5kg，但近几年的增幅却较大。镁的比重为cm3,是铝的2/3，钢的2/9，和塑料相当，是最实用的减重轻金属材料。镁合金也具有比强度、比刚度高等优良性能。正因为如此，镁合金有利于汽车轻量化、有利于节能和减排。据资料介绍：轿车质量每减轻100kg，油耗可降低5%。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2年排放量能减少30%以上。汽车减重可以提高其加速性能；顶部和车门减重，可以降低汽车重心，增强稳定性；前部减重，可以使汽车重心后移，改善操纵性能。 同时，镁的减振系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，有利于减振降噪，选用镁合金作为汽车结构材料能有效降低汽车振动和噪声，受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好，抗电磁干扰性高，使汽车更为安全舒适。 2、常用镁合金类型及其性能 由于交通工具轻量化的推动，世界各国都展开了对镁合金的研究，而限制镁合金发展的一个主要原因是镁合金的高性能——抗蠕变能力和高温疲劳性能较差，因此新材料的研发主要是针对这一问题进行，概括的说主要包括两个方面，一是对现有合金的优化，主要是针对现有的商业镁合金，特别是对AZ、ZK系合金进行改性，通过添加合金元素以期改善合金的高温性能；二是新合金系的开发，主要是指新型Mg-RE系的研发。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有 Mg-Al-Zn-Mn系（Az系列）、Mg-Al- Mn系（AM）和Mg- Al-Si-Mn系（AS）、
泡沫铝
2.1泡沫铝材料的结构特点 泡沫铝是一种轻质功能材料，高孔隙率（60%~90%），孔径一般为0.1~6mm 孔隙结构主要有通孔和闭孔。 通孔，密度0.8~1.2g/cm3，孔隙率50%~70%，孔径1mm以下，高温气体和液体的过滤材料，散热材料 闭孔，密度0.2~0.5g/cm3，孔隙率80%~90% 2.2泡沫铝材料的吸声性能 表面几乎不存在可声波反射的平面。孔道中的空气在声波作用下会发生压缩-膨胀形变，将声能转变成热能。 孔隙结构对吸声能力影响较大 两种吸声形式即表面漫反射吸声和穿孔亥姆兹共振吸声。 在泡沫铝背后设置一空气层，形成泡沫铝吸声箱。随着泡沫铝背后空气层厚度的增加，吸声主频率逐渐向低频移动。 2.3泡沫铝材料的隔声性能 声波进入泡沫铝孔隙，引起孔隙中空气震动，继而金属间架振动，金属间架相互牵制，振动受阻而转化为热能。 通常使用的聚氨酯泡沫隔声材料，100mm厚最大隔声量为23dB，而泡沫铝材料20mm厚可以隔30dB以上。 密度对闭孔泡沫铝的整体隔声性能具有很大影响 不同密度新孔泡沫铝裸板的隔声性能变化趋势基本一致 厚度对闭孔泡沫铝裸板隔声性能具有显著影响 为了减小闭孔泡沫铝裸板中透孔和裂缝对隔声性能的影响，一般在工程中制成夹芯板。 相同密度和相同厚度的泡沫铝夹芯板比泡沫铝裸板隔声性能高。厚度太低会造成较多的裂缝和透孔，当两面贴板后，可以很好的解决透孔和裂缝所造成的声损失 2.4泡沫铝材料的压缩强度 与块体材料不同，多孔材料的性能测试还与材料的尺寸有关，对较大试样的多孔材料而言，可不考虑材料的尺寸效应。但对试样较小的多孔材料而言，要材料的尺寸效应。 闭孔泡沫铝压缩过程经历三个阶段：1、线弹性变形阶段2、坍塌变形阶段：初始坍塌和延续坍塌3、致密化变形阶段 动态压缩特征曲线与静态压缩时的特征一样，经历三个变形阶段。 动态与静态的压缩应力-应变曲线有着明显的差异：动态的曲线更加光滑，没有明显的平台区域；随着应变的增加，应力增加先快后慢再快，但一直处于增加的趋势，且在阶段2没有出现静态压缩时的应力突降现象；动态压缩的平台应力比静态压缩的平台应力大，且随着密度的逐渐增加，平台应力的差异也在缩小，应力-应变曲线也逐渐趋于一致。 静态压缩时速度慢，孔壁破裂后，闭孔内部的氢气就会慢慢释放出来，因此气体在压缩过程中忽略不计。但动态压缩时压缩速度很快，压缩闭孔泡沫铝的过程不单是孔壁和孔棱消耗外力所做的功，孔内的氢气也会引起一个附加强度的增量，由孔壁和孔棱坍塌造成的应力下降会得到一定的补偿，因此动态压缩比静态压缩时应力-应变曲线光滑。 Al基闭孔泡沫铝压缩曲线非常光滑，形变过程非常平稳，显示出典型的塑性泡沫材料特征。Al-6Si基闭孔泡沫铝压缩曲线有明显的起伏，显示出脆性材料的压缩特征，这是由于Al-6Si 基闭孔泡沫铝基体中含有大片状和长条状金相以及大量脆性相。 在铝合金中添加粉煤灰颗粒可以提高泡沫铝的压缩强度 添加短碳纤维可以显著提高泡沫铝的压缩强度 2.5泡沫铝材料的吸能性能
铝合金在汽车中的应用
铝合金在汽车中的应用 汽车工业在蓬勃发展的同时，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。实施汽车轻量化过程中铝合金材料将发挥其天然优势，主要用来改造和替代车身材料。汽车轻量化大致可以分为车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化三类，其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重，从而实现节能环保功能。 板材在轿车上的应用比重不断上升，如经热处理的6000系铝合金板材，能够很好的满足汽车对壳体的要求，可用做车身框架材料。Audi A8的车身钣金件，即采用了本系合金铝材。另外，2000系5000系和7000系铝合金也可应用于车身材料。近几年，采用6000系和7000系高强度铝合金开发了“口”、“日”、“目”、“田”字形状的薄板和中空型材，不仅质量轻、强度高、抗裂性能好，而且成型性能好，在汽车上得到了广泛的应用。 汽车发动机用铝合金制造轻量化最为明显，一般可减重30%以上，另外，
发动机的气缸体和缸盖均要求材料的导热性能好、抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，因此各汽车制造厂纷纷进行发动机铝材化的研制和开发。目前国外很多汽车公司均已采用了全铝制的发动机气缸体和气缸盖。如美国通用汽车公司已采用了全铝气缸套；法国汽车公司铝气缸套已达100%，铝气缸体达45%；日本日产公司VQ和丰田公司的凌志IMZ-FEV6均采用了铸铝发动机油底壳；克莱斯勒公司新V6发动机气缸体和缸盖都使用了铝合金材料。 由于组成汽车的底盘的零部件很多，对其中任何一个零件进行减重改造，往往需要相应作出数十处，乃至数百处改动，耗费大量的试验费和设备投资费。所以在进行底盘的轻量化改造时，需要结合相应的标准和实际需要而作主要轻量化零部件的选择。 目前，我国汽车生产量继美国、日本、德国之后，居世界第四位。而在汽车铝化率方面，我国的技术还相对比较落后。当前发达国家汽车上铝材的使用已达138kg，铝化率达12%，而我国汽车上铝材的使用与国外差距很大，平均用铝量仅为60kg，铝化率不到5%[9]。因此，我国汽车用铝合金市场的发展前景非常广阔。
泡沫铝的性能研究
泡沫铝的性能研究及其在汽车制造业上的应用 摘要:池沫铝是一种新型多功能材料,具有独特的结构和许多优异的性能 ,其应用前景可观 ,应用范围日益扩大。介绍了泡沫铝的若干性能,并针对其性能特征较为详细地叙述了在汽车制造业上的应用前景,指出了池沫铝材料作为未来汽车材料的优越性。 关健词：池沫铝应用汽车制造业 中图号 引言泡沫金属由金属骨架及孔隙组成,泡沫铝是泡沫金属的一种,是以铝或铝合金为基体的多孔金属材料。它是一种功能和结构一体化的新型工程材料,具有缓冲减震吸能特性和其他优良的物理和化学性能。因此,目前在汽车工业、航天工业、建筑工业和铁路运输等领域都已获得了广泛的应用并且应用前景相当可观。 2 泡沫铝的性能研究 泡沫铝的性能主要取决于分布在三维骨架间的孔隙特征,即气孔的形态和分布,包括孔的类型（通孔或闭孔）、孔的形状、孔的分布、孔的结构（孔径、孔隙率、比重等）。 2.1 物理性能 泡沫铝最明显的特点就是重量轻、密度低,随孔的变化而变化,比重仅为同体积铝的0.1—0.6倍，但其牢固度却比泡沫塑料高达4倍以上。泡沫铝材料的导电性要比实心铝材料小得多,相反电阻率就大得多,是电的不良导体。泡沫铝的导热性能比实心铝小得多,约为实心铝的 0.1—0.2 倍。另外,泡沫铝还具有刚性大、不易燃、不易氧化、不易产生老化、耐候性好、回收再生性好等特点。 对于承受弯曲负载的装置,所用材料应具有较高的比强度,通过对泡沫铝和几种常见结构材料（铝、钢）的比强度值（泡沫铝：铝：钢 =5: 2.5 :1）比较,可知泡沫铝具有高比强度的特点。实验研究表明,适当的热处理可以提高其比强度。因此,泡沫铝可用于承受较大的弯曲负载装置中。 2.2 力学性能 同其他多孔材料一样,泡沫铝的弹性模量、剪切模量、弹性极限等均随孔隙率的增大而呈指数函数下降。 (1) 抗拉强度 泡沫铝的抗拉强度很低,几乎无延伸率,表现为半脆性。实验发现孔径大小对其拉伸性能有一定的影响。相对密度相同时,孔径小的拉伸强度比孔径大的高。(2) 抗压强度 泡沫铝的抗拉强度虽然很低,但它的抗压强度却较高。泡沫铝压缩应力一应变曲线可以分 3个区域：线弹性区、屈服平台区、致密化区。 孔径不同的泡沫铝的压缩应力一应变曲线形状基本相似,不同主要表现在塑性平台的高度上, 实验发现,孔径大小与塑性平台的高度并不是某种简单的线性关系,而是在某一孔径下塑性平台最高。由泡沫铝的抗压强度与其密度及压缩率之间的关系图可知,密度增加,抗压强度增加。 2.3 吸能特性 多孔结构材料可用作能量吸收材料。单位质量小、能量吸收能力大的材料就具有较大的作用。泡沫铝单位质量小、强度较高,因此泡沫铝具有很高的能量吸收能
泡沫铝
一、引言 现代工艺技术的发展，使得泡沫金属的制备技术日趋完善，制造成本不断降低。以泡沫铝为代表的泡沫金属是近年来发展较快的一种新型功能结构材料。作为结构材料，它具有轻质和高比强度的特点；作为功能材料，它具有减震、吸收冲击能、耐高温、隔声、吸声[1]、隔热、不燃烧、抗腐蚀、电磁屏蔽等物理性能[2-6]。最主要的是它可以将低密度、高刚度、冲击吸能性、低热导性、低磁导率和良好的阻尼性综合在一起[7]。在需要综合利用这些性能的领域内，泡沫金属有着广泛的应用前景[8-9]。 泡沫铝按照基体材料的不同，可将其分为泡沫纯铝和泡沫铝合金两类。由于泡沫铝合金同时具有纯铝和其它合金元素的性能，与泡沫纯铝相比其强度和吸能能力通常得到了提高。常见的泡沫铝合金有泡沫铝硅合金、铝镁合金和铝铜合金。按照孔结构的不同，可将泡沫铝分成开孔和闭孔两种[10]。 泡沫铝具有较高的压缩强度，同时具有较长的平台应力。压缩过程中的大量能量在近似恒定的应力下被吸收[11]，从而使得泡沫铝具有很强的吸能能力。关于泡沫铝吸能性能的研究文献很多。Pkarash等人[12]认为泡沫铝的能量吸收能力不仅与基体材料的弹塑性有关，还与其它一些耗散过程有关，如破碎的孔壁之间的摩擦。Beals等[13]通过对密度不均匀的Alcna 泡沫材料的测试分析，指出密度梯度是削弱泡沫材料能量吸收能力和效率的重要原因。在传统的管式吸能装置中，采用泡沫铝作为填充物可以提高结构的刚度和吸能能力，从而改进缓冲吸能装置的性能。国外许多文献都报道了由泡沫铝充当芯材的夹心式组合结构的静动态压缩力学行为的实验研究，国内该方面的文献比较少。 泡沫铝,是一种新型的功能材料, 其发明只有四十余年的历史。Sosnik 在1948 年提出利用汞做发泡剂, 在液态铝合金中气化制取泡沫铝的想法。在1956 年, Ellist根据这一想法成功地制造了泡沫铝。20 世纪60 年代, 美国Ethy l 公司已成为研制泡沫铝的科研中心基地。在1982 年以前所公布的有关泡沫铝的专利技术中, 多半来自美国的LOR 公司和Ethy l 公司。直到今天, 美国、日本、英国、加拿大等国相继研制出多种生产泡沫铝的方法, 并取得了多项技术专利, 已可将泡沫铝制成管材、带材等复合材料。我国对泡沫铝的研究近几年才起步, 80 年代后期, 贵州、大连等地的研究机构曾利用发泡法做过一些研究工作。 二、泡沫铝的制备方法 1. 铸造法 铸造法应用的很普遍, 目前, 泡沫铝的制备工艺 大多采用这种方法, 以下介绍几种相关的方法。 [14、15] 1) 金属液发泡法金属液发泡法早期采用的比 较普遍, 主要是向液态铝合金中加入TiH2、 ZrH2、CaH2 等发泡剂, 然后加热使发泡剂分解 成气体, 气体的膨胀使铝合金成泡沫状, 冷却后 即得到泡沫铝成品。 2) 渗流铸造法渗流铸造法是将液态铝合金渗 入到填料颗粒的间隙中而获得铝合金填料复合 体的一种方法。填料可以使用耐热而可溶的材料 ( 如精盐) 。样品制成后, 填料粒子可从铸件中 浸洗掉, 从而获得具有连通空隙结构的泡沫铝。 渗流铸造法又可分为上压渗流铸造法 ( 如图1 所示) 和负压渗流铸造法( 如图2 所 示) ,这两种方法的使用都可以得到通孔性良好
铝合金在汽车上的应用现状及前景
铝合金在汽车上的应用现状汽车是应用最广泛的交通工具，环保、能源、安全是汽车发展的三大课题。 为解决这三大课题，现代汽车正朝着轻量化、高速、安全舒适、低成本、低排放与节能的方向发展。而目前满足上述要求的最有效的途径就减轻汽车自重。铝及其合金加工材料由于具有密度小、比强度高、抗冲击性能好、耐腐蚀、良好的加工成型性以及极高的再回收、再生性等一系列优良特性，成为实现汽车轻量化最理想的首选材料。汽车使用铝合金材料具有多方面的优点： 首先是减重效果明显，通常每使用1Kg铝，汽车自重可下降2.25Kg； 第二是节能效果十分可观。根据日本科研机构测定，汽车重量每减轻1Kg,平均一年可节省12L汽油。车重每降低10%，燃料消耗可降低5.6%； 第三是乘客的舒适性和安全性获得提高。若车重减轻37%，发动机输出功率可提高40%；车重减轻25%，就可使汽车加速到60Km/h的时间从原来的10秒钟减少到8秒钟；同时使用铝合金车轮，由于震动变小可使用更轻的缓冲器；由于是在不减少汽车容积的情况下使用铝合金材料而减轻汽车自重，因此使汽车更加稳定、乘客空间变大，在受到冲击时铝结构能吸收分散更多的能量，因而更加安全和舒适； 第四是在减少污染、改善环境方面。由于汽车重量的减轻，导致了燃料消耗的下降，所以可减少尾气的排放，使环境得到改善。据介绍，若车重减少50%，CO2排放量可减少13%； 第五是汽车报废后铝可以回收再利用，因为铝是能最大限度回收的材料，前回收率为85%，有80%左右的再生铝用于汽车工业，汽车用铝中有60%来自回收的废铝。 因此汽车的铝化是世界性的发展趋势。汽车铝化的先行国是美国、日本、德国三大汽车生产国。日本计划未来单台车用铝270Kg，使铝化率达到31.3%，届时体构造用材料中约17%为铝。因此，逐渐提高汽车的用铝量已成为世界各国的共识。 1.1汽车发动机的铝化 发动机是汽车的心脏，占发动机总重量25%的汽缸体的铝化速度正在加快。日本本田公司用新压铸法(低速、中压铸造)成功地使气缸达到了100%的铝合金化。日本丰田公司已推出莱克萨斯(Lexus)LS-400型高级轿车用的全铝合金发动机。这种IUZ-FE发动机汽缸容量为4.0L，净重202Kg，在V8型汽车发动机中是最轻的。美国福特汽车公司也已推出一种铝合金发动机，该名为“V6永久技术”发动机汽缸容量分别为2.5L和3.0L两种。Al-Si系耐磨合金，Al-Si-(Fe,Ni)系耐热耐磨合金，Al-Fe系耐热合金等正在用于制作活塞、连杆、汽缸套等发动机零部件等。使用新型中低压铸法可实现缸体的轻量化，减少壁厚10mm，相当于减轻重量1～1.5Kg气缸盖、活塞等零件都可能全部使用铝铸体。随着新型耐磨蚀耐热铝合金的不断研究开发，将会进一步加快汽车发动机的铝化速度。 1.2 汽车散热器的铝化 汽车散热器(包括水箱、空调器的蒸发器和冷凝器)大多数是用厚铝箔与铝管