汽车轻量化材料PPT课件

VW Polo（大众波罗）、 Porsche Cayanne（保时捷 卡宴）、Ope Vectra（欧 宝维佳）等车型中现代高 强度钢的用量分别为60%、 36%、45%，用量非常大， 而且已经超越了普通钢， 成为汽车用钢的主力军， 成为未来汽车材料的发展 方向之一。
德国的两款轿车和SUV上 所用的高强度钢材料
身制造材料方面寻找突破口。具体有如下几种方
案：
1）使用密度小、强度高的轻质材料，像铝镁轻合
金、塑料聚合物材料、陶瓷材料等；
2）使用同密度、同弹性模量而且工艺性能好基于新材料加工技术的轻量化结构用材，
如连续挤压变截面型材、金属基复合材料板、激光
焊接板材等。
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相比之下，至少在目前及至今后相当长的一段时期 内，钢仍然是汽车车身制造用材的最佳选择：钢材 不仅具有优异的性能价格比，还有长期积累起来的 冶金技术和成型加工经验，使之在汽车行业中仍然 坐拥不可撼动的霸主地位。而方案3）正是从材料加 工的角度出发，使经过特殊加工后的钢板材料的承 载性能、成型性能或者其他方面的性能大大提高。
汽车轻量化材料
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当前，节能、环保、安全、舒适、智能和网络 是汽车技术发展的总趋势，尤其是节能和环保更是 关系人类可持续发展的重大问题。因此，降低燃耗、 减少向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车 工程界主攻的方向。
人们现已熟知的美国PNGV计划，预计到2004年 或2005年，美国轿车将达到每升汽油可行驶约34km （3倍燃料效率）。 减小汽车自重是汽车降低燃耗及减少排放的最 有效措施之一。美国的PNGV计划要求轿车自身质 量减小40％。
的钢,这些新型高强度钢板具有较低的屈强比、较 好的应变分布能力和较高的应变硬化特性, 同时高 强度钢板的力学性能更加均匀,从而具有更好的碰 撞特性和更高的疲劳寿命。
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2 汽车用钢板的强化机理和汽车用高强度钢板、超 高强度钢板
传统的汽车用钢板主要是采用向低碳钢中添加合金 元素形成固溶强化型钢以及晶粒细化的析出型钢的 两种方式来实现低碳钢的高强度化。
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2 材料技术在轻量化汽车中的作用 材料技术是推动汽车技术进步的关键，轻量化是
今后汽车发展的关键。 选用新材料（包括高强度钢、铝、镁、钛合金、
塑料及复合材料等）来实现减小汽车自身质量的 目的，并把先进的轻质材料作为急需开发的技术 领域。
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3 轻量化汽车材料技术的发展趋势
由于钢铁材料在强度、塑性、抗冲击能力、回收使用及低 成本方面具有综合的优越，其在汽车材料中的主导地位仍 是不可动摇的。但高强度钢和超高强度钢的应用，如汽车 车身、底盘、悬架、转向等零部件上，将有较大增长。 铝镁合金在汽车上的用量将明显增加。 工程塑料、复合材料所占比例将有明显增长。
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除上述国家外，各大汽车企业和钢铁协会也组成了 超轻钢车体计划(ultra light steel auto body)，目的是 研究出新型高强度钢材料，扩大高强度钢材料在汽 车工业中的应用，其目标是开发新型轻型钢车体， 该型车比现有的车型更安全、更节能、更有利于环 境保护、售价不增加。其中材料的开发与优化包括： 新型高强度高成形性钢的开发与使用的优化，形成 了以高强钢、超高强钢、双相钢和TRIP钢为主的新 型汽车用钢系列；以激光拼焊板、液压成形管件和 夹层板为特色的新型钢材系列。
多材料结构进行优化，既能改进汽车性能，又能显著减小 质量。当前材料的组合仍以高强度钢、铝、镁和塑料为主。 要实现多材料轻量化结构设计，必须强调“合适的材料用 在合适的部位”
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第一节 高强度钢板
一、概述 采用高强度钢板可以达到减薄车身用板的厚度和重
量的目的, 在轻量化的同时，增加了安全性能。 高强度钢一般是指冷轧340MPa 、热轧490MPa 以上
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丰田汽车公司在其生 产的丰田系列轿车上 已经应用高强度钢制 作车身及其零部件。 车身质量要求越来越 轻.
白车身重量的变化及高强度钢的使用 比例
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本田两代思域（CIVIC）轿车上高强度钢的 使用情况对比
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新一代日本铃木奥拓牌微型车车身使用高强度钢 板的情况
看出高强度钢的用量和应用范围都非常大，其中的前门内 板、主地板、门框内板、立柱等都用高强度钢制成，最高的 占到了整个汽车用钢的68％。
汽车结构设计轻量化技术包括紧凑化技术和为采用轻 量化材料并能满足碰撞新要求而最新开发的轻量化结 构设计技术.
在结构设计方面可以采用前轮驱动、高刚性结构和超 轻悬架结构等来达到轻量化的目的，在用材方面可以 通过材料替代或采用新材料来达到汽车轻量化的目的。
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实现汽车轻量化的主要途径
减少汽车白车身重量对降低发动机的功耗和减少汽 车总重量具有双重的效应。为此，首先应该在白车
现代汽车高强度钢板是采用使其金相组织得到强化 的机理，而获得组织强化、复合组织强化、相变强 化、热处理强化、冷作硬化和时效强化等现代高强 度钢。
目前高强度钢板主要包括冷轧含磷板、双相钢(DP 钢)板以及相变诱发塑性钢(TRIP钢)板等。
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3 国内外汽车高强度钢材料概况
二十世纪60～70年代，汽车结构用高强度钢是以添 加各种合金成分的固溶强化型和析出强化型高强度 钢为主体，但为了达到更高的强度,从80年代开始， 研究方向已经开始转向组织强化型高强度钢，通过 Cu析出物和三段冷却方式提高强度与加工性，通过 冶金制造的组织控制来提高各种性能。特别是到了 二十一世纪，发展更是突飞猛进，各种新钢种层出 不穷，强度也不断提高，如含铜热处理强化钢，Rm ＝590～780MPa高翻边性能钢板，Rm＝440～ 780MPa，超高强度钢板，Rm＝980～1400MPa。13
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1. 汽车轻量化的内涵和途径 汽车轻量化绝非是简单地将其小型化而已。 首先应保持汽车原有的性能不受影响，既要有目
标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的 安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车本 身的造价不被提高，以免给客户造成经济上的压 力。
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汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化 材料的使用两大方面。
仅奥迪A8和英国捷豹XJ两个高级豪华车据守轻金属车 身这唯一一块阵地.
宝马5系列车身前端总成以冲压铝板件,铸铝合金件和 铝挤压件焊接而成.
目前只是在中高档轿车中广泛采用Mg,Al,工程塑料和 高强度钢的混合车身.
现代汽车的绝大部分内饰件以翼子板,保险杆外罩和许 多乘用车的发动机罩内板都是由工程塑料制成的.