钢与铝汽车材料在竞争中获得发展
汽车车身材料的性能与比较

汽车车身材料的性能与比较在汽车制造领域,车身材料的选择至关重要,它不仅影响着汽车的外观、性能,还与安全性、耐久性以及成本等方面密切相关。
目前,常见的汽车车身材料主要包括钢材、铝合金、碳纤维复合材料等,每种材料都有其独特的性能特点。
钢材是汽车车身制造中应用最为广泛的材料之一。
其优点首先在于成本相对较低,具有较高的强度和韧性,能够承受较大的载荷和冲击。
同时,钢材的加工工艺成熟,易于成型和焊接,可以制造出各种复杂的形状和结构。
然而,钢材也有其不足之处。
它的密度较大,使得车身重量较重,从而增加了车辆的油耗。
此外,钢材在长期使用过程中容易生锈,影响车身的美观和耐久性。
铝合金作为一种轻质金属材料,在汽车车身中的应用越来越广泛。
相比钢材,铝合金的密度较小,能够显著减轻车身重量,从而提高燃油经济性和车辆的动力性能。
同时,铝合金具有良好的耐腐蚀性,不易生锈,能够延长车身的使用寿命。
铝合金的强度虽然不如高强度钢材,但通过合理的结构设计和加工工艺,可以满足汽车车身的强度要求。
不过,铝合金的成本较高,且在加工和焊接方面存在一定的难度,这在一定程度上限制了其大规模应用。
碳纤维复合材料是一种新型的高性能材料,具有优异的力学性能。
它的强度和刚度都非常高,重量却极轻,能够大幅度减轻车身重量,提升车辆的性能表现。
碳纤维复合材料还具有良好的抗疲劳性和耐腐蚀性,能够适应各种恶劣的环境条件。
然而,碳纤维复合材料的成本极高,目前主要应用于高端跑车和赛车等领域。
此外,碳纤维复合材料的修复难度较大,一旦发生损坏,维修成本高昂。
除了上述几种主要材料外,还有一些其他材料也在汽车车身制造中得到了应用。
例如,塑料在汽车内饰和外饰部件中广泛使用,具有重量轻、成本低、易于成型等优点。
镁合金具有比铝合金更低的密度和良好的减震性能,但强度相对较低,应用范围有限。
在实际的汽车制造中,车身材料的选择往往不是单一的,而是根据车辆的定位、性能要求和成本等因素进行综合考虑。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势

我国汽车材料的应用及未来发展趋势引言随着技术的不断进步和制造工艺的不断发展,汽车材料的应用也逐渐得到了提升。
我国作为全球最大的汽车生产和消费市场,汽车材料的应用和发展也备受关注。
本文将探讨我国汽车材料的应用及未来发展趋势。
一、当前我国汽车材料的应用状况1. 金属材料金属材料是汽车制造中最为重要的材料之一,主要应用于汽车车身、发动机和悬挂系统等部位。
目前,我国汽车使用的金属材料主要包括钢铁、铝合金、镁合金和钛合金等。
高强度钢材在车身结构中得到了广泛的应用,能够提高车身的刚性和安全性;铝合金材料则主要应用于发动机和车身零部件,能够提高车辆的燃油经济性和减轻整车重量;镁合金和钛合金则主要应用于车身结构和零部件中,能够提高车辆的轻量化水平。
2. 高分子材料高分子材料主要指的是塑料材料和橡胶材料,在汽车制造中主要应用于内饰件、外饰件、密封件和悬挂系统等部位。
近年来,我国汽车使用的高分子材料也在不断提升,例如采用了更加环保的聚丙烯材料和聚碳酸酯材料,以及更加耐高温和耐磨损的聚醚醚酮材料和氟橡胶材料等,能够满足汽车在各种工况下的使用要求。
3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成,通过各种制造工艺进行加工而成。
在汽车制造中,复合材料主要应用于车身结构、悬挂系统、发动机零部件和内饰件等部位。
目前,我国汽车制造中广泛应用的复合材料包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和增强塑料复合材料等,能够提高汽车的轻量化水平和性能表现。
二、未来我国汽车材料的发展趋势1. 轻量化随着人们对汽车安全性能和燃油经济性要求的提升,汽车轻量化已成为未来发展的趋势之一。
未来,我国汽车制造中将更加广泛地应用轻量化材料,如铝合金、镁合金、碳纤维复合材料和增强塑料复合材料等,以减轻整车重量,提高车辆的燃油经济性和动力性能。
2. 环保和可循环利用随着全球环保意识的增强,汽车材料的环保性和可循环利用性也成为了未来发展的趋势之一。
未来,我国汽车制造中将更加广泛地应用环保材料,如生物基材料、可降解材料和可循环利用材料等,以降低对环境的影响,实现汽车制造的可持续发展。
汽车高强度钢材技术的发展

1概述在汽车轻量化的推动下,汽车中转而采用铝合金、镁合金和塑料的零部件越来越多。
随着轻质材料在汽车上应用比例的逐年增加,钢铁材料在汽车材料中的主导地位受到了威胁。
为应对来自轻质材料的挑战,钢铁企业将开发的重点放在了高强度钢上。
如今,高强度钢已成为颇具竞争力的汽车新材料,图1和图2为各类高强度钢在不同的承载条件下的减重潜力.其比较对象为USlSTAMP 04软钢板。
同时.高强度钢在抗碰撞性能、耐蚀性能和成本方面较其他材料仍具有较大的优势,尤其是用于车身结构件与覆盖件、悬架件、车轮等零部件。
本文是根据最近公开发表的文献资料编写的,旨在反映国外汽车高强度钢材料技术的最新进展及未来发展动向,供国内有关行业和部门参考。
文中所述的高强度钢包括高强度钢(屈服强度大于210 MPa),超高强度钢(屈服强度大于550 MPa)和先进高强度钢(AHSS)。
2主要技术进展超轻车身(ULSAB)、超轻覆盖件(ULSAC)、超轻悬架系统(ULSAS)和新概念超轻车身(ULSAB-AVC)等项目的成功实施,验证了高强度钢在减轻汽车自重和改善车辆性能中的有效性。
为了将这些项目所取得的技术成果转化为现实的生产力,近期的高强度钢技术研究,主要集中在支撑技术(Enabling Technologies)上。
2.1若干高强度钢的开发当前正处于新一代高强度钢开发的前夜。
从冶金学的角度看,近几年高强度钢材料的开发,大多只是对原有钢种牌号的补充或性能改善,厚度进一步减薄,材料本身并未取得突破性进展。
开发的难点是要针对不同的零件,力求在产品的强度、塑性和成本之间取得平衡。
SFGHITEN、NANOHITEN、ERW和HISTORY是日本JFE公司最近开发出的几种高强度钢。
其中SFGHITEN为含Nb系列高强度IF钢板,主要应用对象是汽车车身外板,研究用钢的化学成分见表1。
SFGHITEN利用析出的Nb(C,N)微粒和细化晶粒得到强化,其独特之处在于晶界附近存在所谓“无沉淀区”,它降低了材料的屈服强度。
汽车车身材料应用现状与发展趋势

汽车车身材料应用现状与发展趋势汽车车身材料是指汽车的整个车身结构所使用的材料,包括钢铁、铝合金、碳纤维等材料。
随着科技的不断发展和环保意识的加强,汽车车身材料也在不断地更新换代。
目前,在汽车车身材料的应用中,钢材占据了主要的市场份额。
对于低端车型来说,普通的碳钢材质仍然是首选的材料。
但是,对于高端车型来说,高强度钢、先进高强度钢和再结晶钢等新型材料的应用越来越广泛。
这些材料具有重量轻、刚性好、防腐耐用、热稳定性和能耗节约等优秀特性,能够有效地提升汽车的安全性能和燃油效率。
除了钢材,铝合金在汽车车身材料中也有着广泛的应用。
铝合金是一种轻质、高强度的材料,具有良好的成形性和抗腐蚀性能。
因此,在高端车型中代码降低车身重量和提升燃油经济性方面,铝合金已成为首选的材料。
但是,铝合金的复合加工难度较高,成本也相对较高,这限制了它在低端车型中的应用。
随着全球经济的快速发展,碳纤维等新材料也开始应用于汽车车身中。
碳纤维具有较高的强度和刚度,同时也非常轻盈,同等强度下,其重量只有钢的1/5。
这些优越的性能使碳纤维在汽车车身中有着广泛的应用前景。
但是,碳纤维在加工和制造方面存在着一定的难度和成本问题,因此在当前阶段的应用仍然有一定的限制。
未来,随着环保和燃油经济性要求的不断提高,汽车车身材料将会更加趋向于轻量化和复合化。
使用新型材料,同时也需要满足强度和安全性的要求,以及生产成本的限制。
综合考虑各方面因素,汽车车身材料的未来发展主要有以下几个方向:一是材料轻量化。
随着汽车制造业环保和燃油经济性的要求日益提高,汽车车身材料的轻量化成为趋势。
轻量化是提升汽车能源利用效率和行驶性能的重要途径。
二是复合材料化。
汽车车身复合材料的应用是汽车轻量化与高于要求的强度、韧性等多种性能要求之间的一个完美协调的产物。
复合材料的高强度和轻量化是实现轻量化的重要途径。
复合材料的成本虽然比普通材料高,但随着其生产规模的不断扩大,成本也将逐渐降低。
汽车用铝合金的研究现状和展望

汽车用铝合金的研究现状和展望引言:随着汽车工业的发展,对于材料的要求也越来越高。
传统的钢材虽然具有较高的强度和刚性,但同时也存在着重量较大、燃油消耗较多等问题。
为了解决这些问题,汽车制造商开始将目光投向铝合金。
铝合金具有较低的密度、良好的加工性能以及优秀的耐腐蚀性能,因此成为了汽车制造业的一种理想材料。
本文将从当前汽车用铝合金的研究现状入手,展望未来对于该领域的发展。
一、汽车用铝合金的研究现状1.1材料的选定在汽车制造过程中,不同的部位对材料的要求也有所不同。
一般来说,车身和发动机部件对材料的强度和刚度要求较高,而底盘和悬挂部件对材料的轻量化要求较高。
因此,在选择汽车用铝合金时,需要根据不同部位的要求选择相应的合金材料。
1.2加工工艺的改进铝合金的加工性能相对较差,容易发生断裂等问题。
为了解决这一问题,研究者们通过改进加工工艺,例如采用热成形和压力成形等方法,使得铝合金在加工过程中具有更好的塑性和延展性,从而提高了材料的加工效率和质量。
1.3表面涂层技术由于铝合金的表面容易被氧化和腐蚀,因此在汽车制造中通常需要对其进行表面涂层处理。
目前,常用的涂层技术包括阳极氧化、电镀和喷涂等。
这些技术不仅可以提高铝合金的耐腐蚀性能,还可以增加其表面的装饰效果。
二、汽车用铝合金的展望2.1轻量化的需求随着环保意识的不断增强,汽车制造商对于减少燃油消耗和排放的要求也越来越高。
铝合金具有较低的密度和良好的强度,因此可以用于制造更轻量化的汽车部件。
未来,随着汽车工业的发展,对于铝合金的需求将进一步增加。
2.2新材料的研发目前,市面上已经存在着多种类型的铝合金材料,但仍有许多可以改进和研发的空间。
研究者们致力于开发新型的铝合金材料,以满足汽车制造业对于更高强度、更好加工性能和更高耐腐蚀性能的要求。
2.3多材料的组合应用除了铝合金,还有许多其他材料也可以用于汽车制造。
未来的发展趋势是将不同材料进行组合应用,以发挥各自的优势。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势

我国汽车材料的应用及未来发展趋势随着汽车工业的快速发展,汽车材料的应用也越来越广泛。
汽车材料的选择直接影响着汽车的性能、安全性和环保性。
我国近年来在汽车材料领域取得了许多重要进展,同时也面临着一些挑战。
本文将对我国汽车材料的应用及未来发展趋势进行探讨。
我国汽车材料的应用呈现出多样化的特点。
传统的汽车材料主要包括钢铁、铝合金和塑料等。
而随着材料科学的发展,新型材料如碳纤维复合材料、镁合金、高强度钢等也开始被广泛应用于汽车制造中。
碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,被广泛应用于高端车型的车身制造中。
镁合金具有比铝合金更轻、更坚固的特点,正逐渐替代传统的金属材料。
高强度钢在提高车身强度的同时也实现了减重的效果。
一些环保材料如生物基材料、再生材料也在汽车制造中得到了应用,有助于减少对环境的影响。
我国汽车材料的未来发展趋势是多元化和精细化。
随着汽车工业的智能化和电动化趋势加强,对汽车材料的要求越来越高。
新一代汽车材料将向着轻量化、高强度、高温耐磨、高阻燃等方向发展。
智能化和电动化汽车对电池材料、电机材料、电子材料等提出了新的挑战,推动了材料科学的发展。
基于智能网联汽车对传感器、信息材料、光学材料等的需求,也促进了材料科学的创新。
我国汽车材料的应用和发展面临着一些挑战。
首先是材料研发与产业化之间的矛盾。
目前我国在汽车材料领域投入了大量的研发资金,但由于产业化能力不足,许多新型材料无法得到大规模应用。
其次是汽车材料的环保性和可循环性。
随着社会环保意识的提高,对汽车材料的环保性也提出了更高的要求,尤其是对于废弃车辆的材料回收利用。
再次是国内材料技术与国际先进水平的差距。
我国汽车材料的发展还存在着一定的差距,与国际先进水平相比在一些关键技术上还有不小的差距。
我国汽车材料未来发展的趋势是多元化和协同创新。
在未来,我国汽车材料将朝着多元化的方向发展,不同种类的材料将协同应用于汽车制造中,以满足汽车轻量化、节能化、环保化的需求。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势
我国汽车材料的应用及未来发展趋势【摘要】我国汽车材料在汽车制造中扮演着至关重要的角色,不断推动着汽车产业的发展。
本文首先介绍了汽车材料的种类与应用,包括金属材料、塑料材料和复合材料等。
随后分析了我国汽车材料的发展现状,指出我国在汽车材料领域取得了不俗的成绩。
接着对未来发展趋势进行了分析,预测了新材料和环保材料在汽车制造中的应用将会更加广泛。
最后总结指出,我国汽车材料将迎来更加广阔的发展空间,未来汽车将会更加轻量化、智能化、环保。
这些趋势将助力我国汽车产业迈向更加繁荣和创新的未来。
【关键词】关键词: 汽车材料、应用、发展现状、未来趋势、新材料、环保、发展空间、轻量化、智能化。
1. 引言1.1 我国汽车材料的应用及未来发展趋势随着我国汽车产业的快速发展,汽车材料作为汽车的基础,起着至关重要的作用。
汽车材料不仅影响着汽车的品质和性能,也直接关系到汽车的安全性和环保性。
对我国汽车材料的应用及未来发展趋势进行深入分析和探讨,对汽车产业的发展具有重要意义。
在我国,汽车材料的种类与应用非常丰富。
传统的汽车材料包括钢铁、铝合金、塑料等,它们在汽车制造中发挥着各自的优势。
随着科技的进步,新材料的应用也逐渐增多,比如碳纤维、复合材料等,这些新材料具有更轻、更坚固、更耐高温等特点,被广泛运用于汽车制造中。
目前,我国汽车材料的发展现状呈现出多样化的趋势。
传统材料仍然是主流,但新材料的应用逐渐增多,市场需求也在不断扩大。
未来,我国汽车材料将迎来更加广阔的发展空间。
新材料在汽车制造中的应用将会更加深入,环保材料在汽车制造中的应用也将更加普及。
未来汽车将会更加轻量化、智能化、环保。
随着技术的不断发展和创新,我国汽车材料的应用和未来发展趋势将会更加多元化和前景广阔。
我们有理由相信,我国汽车材料行业将迎来更加美好的明天。
2. 正文2.1 汽车材料的种类与应用汽车在制造过程中需要用到各种不同种类的材料,这些材料的选择直接影响着汽车的性能、安全性和舒适性。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势
我国汽车材料的应用及未来发展趋势汽车是现代社会不可或缺的交通工具,而汽车材料的应用和发展趋势对于汽车的性能和安全起着重要的影响。
我国汽车材料在过去几十年里发生了巨大的变化和进步,未来还有更广阔的发展空间。
过去的几十年里,我国汽车材料的应用范围不断扩大,从最早的铁、钢材料开始,逐渐向轻量化、高性能材料转变。
高强度钢、铝合金、镁合金等轻质材料的应用,使得汽车的整体重量减轻,提高了车辆的燃油经济性和环保性。
高性能塑料和纤维复合材料在汽车外观与内饰的应用也越来越广泛,提高了汽车的整体质感和舒适度。
1. 轻量化:随着汽车工业的不断发展,对于汽车轻量化的需求也越来越大。
轻量化能够提高车辆的燃油经济性和续航里程,减少对环境的污染。
继续推进轻量化材料的研发和应用是未来的发展方向。
碳纤维以其卓越的轻质高强性能,有望成为未来汽车材料的热门选择。
2. 新能源汽车材料:新能源汽车是我国汽车产业的重要发展方向。
为了提高电池的能量密度和续航能力,需要开发具有高导电性和高耐腐蚀性能的材料。
新能源汽车中的氢燃料电池也需要具有高效率和耐久性的材料,如高温合金和陶瓷材料等。
3. 智能化材料:随着智能化技术的快速发展,汽车材料也需要具备智能化的特性。
智能化材料可以实现自我感知、自我诊断和自我修复等功能,提高汽车的安全性和稳定性。
智能化材料还可以应用于车联网技术,实现车辆与外部环境的信息交互。
4. 可循环利用材料:随着环境保护意识的不断增强,可循环利用材料的需求也越来越高。
可持续发展是未来发展的必然趋势,汽车材料的可循环利用将成为未来的发展方向。
可循环利用的塑料材料可以减少对石油资源的依赖,并降低废弃物的排放量。
我国汽车材料的应用和未来发展趋势是多样化和多方面的。
轻量化、新能源、智能化和可循环利用是未来的主要发展方向。
未来的汽车材料将更加环保、安全和高性能,为汽车产业的发展提供强大的支持。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势
我国汽车材料的应用及未来发展趋势
随着中国汽车市场的不断发展壮大,汽车材料的应用也日益广泛。
车身材料的选择直
接关系到汽车的性能和安全,而新材料的出现和应用更是推动着整个汽车工业不断进步。
目前我国广泛应用的汽车材料可以分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料方面,传统车身材料主要以钢材为主,分为普通冷轧钢、高强度钢、超高强
度钢、热轧钢等。
而近年来,汽车用铝合金也逐渐应用于汽车轻量化领域,尤其是在电动
汽车上应用更加广泛。
未来,随着智能化、环保化要求的提高,汽车材料的前景将更加广阔。
在金属材料领域,高强度钢的应用将会更加深入,新一代高强度铝合金的应用也将逐渐普及。
而在非金
属材料领域,由于碳纤维复合材料的不断发展,未来这种材料将在车身结构中得到广泛应用,能够有效实现车辆轻量化,同时也具备更好的安全性能。
综上所述,汽车材料在我国汽车工业中的应用越来越广泛,未来发展趋势也非常明朗。
汽车制造企业应该紧紧跟随国际技术发展潮流,持续升级和完善汽车材料的应用,推动整
个汽车工业的发展和进步。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势
我国汽车材料的应用及未来发展趋势1. 引言1.1 我国汽车材料的重要性我国汽车材料的重要性不言而喻。
随着汽车工业的快速发展,汽车材料作为汽车的基础材料,直接影响着汽车的品质、性能和安全性。
优秀的汽车材料可以大大提高汽车的安全性和经济性,减少汽车的能耗和排放,延长汽车的使用寿命,提升用户的驾驶体验。
研究和应用优质的汽车材料是我国汽车制造业发展的必然选择。
我国汽车材料的研发和生产也对于推动整个汽车产业的发展具有重要意义。
优质的汽车材料可以提高汽车的竞争力,推动整个产业链的优化升级,促进汽车产业的快速发展。
随着我国汽车市场的不断扩大和汽车消费需求的增加,加大对汽车材料研发的投入和力度,对于提高我国汽车产业的国际竞争力、实现产业转型升级具有重要意义。
我国汽车材料的重要性不容忽视,应该加大对汽车材料研究的支持和投入,推动我国汽车材料行业的持续健康发展。
1.2 我国汽车材料的发展现状我国汽车材料的发展现状在近年来取得了显著进展。
随着我国汽车工业的快速发展,对汽车材料的需求也越来越大,因此汽车材料的种类和技术水平都得到了极大提升。
目前,我国汽车材料主要包括金属材料、聚合物材料、复合材料和陶瓷材料等多种类型。
在金属材料方面,铝合金、镁合金、钢铁等材料被广泛应用于汽车制造中,具有良好的强度和耐久性,同时也有助于减轻车辆重量,提高燃油效率。
在聚合物材料方面,塑料、橡胶等材料也被广泛应用于汽车内饰和外观部件制造中,具有良好的耐磨性和强度。
随着技术的不断创新,我国汽车材料的技术水平不断提高,加工工艺也更加精密,能够满足汽车制造的高品质需求。
未来,我国汽车材料的发展趋势将更加注重轻量化、高强度和环保性能,以满足汽车工业的不断升级需求。
我国汽车材料行业正处于快速发展阶段,具有巨大的发展潜力和机遇。
加强创新和技术研发是我国汽车材料行业发展的关键,只有不断推动技术进步,才能在全球汽车市场中取得更大的竞争优势。
2. 正文2.1 汽车材料在汽车制造中的应用汽车材料在汽车制造中的应用是汽车工业中至关重要的一环。
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长期以来,钢一直是汽车最主要的材料,占汽车重量的平均约60%。
但随着各大汽车厂家满足日趋严格的减排标准,瞄准减重及提高燃油效率,铝合金以及塑料等非钢材料在汽车上的占比不断上升,钢因此持续受到这些替代材料的威胁。
国外研究公司DuckerWorldwide对市场上各类型汽车的最新调查显示,铝金属所占车重比已升至12%,且有继续上升的势头。
面对铝金属的挑战,钢铁生产厂家与汽车厂家密切合作,研发轻质、高强钢,努力维持钢在汽车市场的主导地位。
一、轻量化是汽车发展趋势由于环保和节能要求日趋严格,汽车轻量化已成为世界汽车发展的趋势。
轻量化就是在保证汽车强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整车重量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
研究表明,汽车自重每减少10%,可以降低油耗6%-8%,降低二氧化碳排放13%。
通过对汽车结构的改造和制造材料的优化,汽车重量还有15%的下降空间,而且随着汽车制造材料的不断开发升级,汽车重量的减轻不会带来安全隐患。
DuckerWorldwide的一项调查显示,到2025年汽车厂家减重目标为目前的2倍,即平均重量将减轻400磅(181.4千克),届时钢占汽车平均重量将由目前58%左右下降至46%。
二、铝合金材料受青睐轻质材料和轻质结构是实现汽车轻量化的重要途径和手段。
无论铝对传统钢的替代,还是塑料对金属的替代,最直接的效果都是减重,减重是提升车辆燃油经济性和降低排放的最简单和最有效的方式。
自90年代奥迪等豪华车开始采用铝部件,铝进入了汽车工业,之后铝在汽车上的用量开始上升,越来越多的轿车制造商开始在材料选择上采用铝来替代传统的钢,欧盟和北美等国家已走在前列。
DuckerWorldwide调查结果显示,以铝代替钢制造汽车可使汽车整车重量减轻30%-40%,发动机减重30%,轮毂减重30%。
从2006-2012年,欧盟轻型车铝合金用量平均增加了19.2千克。
目前在欧洲和北美开发的超轻车计划中,铝占到53%,约30%的汽车引擎盖和20%的保险杠均采用铝金属,这个比重在未来几年将会有大幅度的提升,而钢用量比例则将下降。
如去年底在中国首发的新一代福特野马中采用了铝金属盖和铝前挡泥板,重量减90千克,而即将面世的全新F-150将采用全铝车身打造,车身总重将较现款车型轻317千克,燃油经济性有望提高15%-20%。
奥迪R8、A8和捷豹XJ均采用了全铝合金车身,全新一代路虎揽胜创造性地采用全铝承载式车身轻量化技术,较之前一代采用钢制车身结构的揽胜车身重量降低39%。
DuckerWorldwide曾预测,到2015年欧洲主要国家平均每辆汽车铝使用量将增长至180千克,铝材料占整部汽车的重量也将由目前的9%提高到12%,2025年将攀升到近250千克,铝金属所占轻型车的车重比将提高到目前的两倍。
美、欧国家对汽车二氧化碳排放规定日趋严格更加剧了钢铝市场份额争夺战,美联邦政府燃油经济性法规规定在2025年前汽车燃油经济性标准上调至54.5英里/加仑(约合百公里4.8升油耗),欧盟计划到2020年实施强制性的汽车尾气每公里95克二氧化碳的排放标准(当前政策是到2015年每公里排放130克),这对汽车设计者来说是个更大的挑战,钢和铝生产厂家争相投入研发满足汽车厂家需求的具有高效设计和更轻质特点的金属。
此外,新能源汽车将替代传统以燃油为动力驱动的汽车,混合动力汽车、燃料电池汽车、锂电池汽车,奔驰E-CellPlus和奔驰F-Cell电动车以及本田FCXClarity等新型动力系统汽车大多选用铝作为车身的主要材料。
最新的一项调查结果显示,采用大量铝合金的所谓全铝汽车可以获得40%的减重效果,在与其他辅助性轻量化及优化设计相配合的情况下,能使燃油经济性提升幅度达18%。
三、钢与铝成本比较铝合金材料显然是汽车厂家追逐轻量化的选择,但从成本上考虑,无论是材料价格、制造及加工方面,铝显然比钢更昂贵,而且维修困难。
美国麻省理工学院2007年的数据表明,在原料成本方面,铝比钢贵2倍多,加工成本方面,铝比钢贵一倍,在装配上,铝比钢贵20%-30%。
总的来说,一个铝部件估计比传统的钢部件成本高60%-80%。
美铝公司的汽车结构专家亦称,一辆小汽车全铝车身结构平均要1400-4600美元,比钢车身溢价65%,而一个有效和成功的汽车轻量化项目需是未来用户可持续负担得起的,显然成本增60%-80%不是一个成功的汽车轻量化方案。
作为汽车生产伊始的主要材料,钢在不断改进以适应各种设计变化的挑战,尤其高强度钢的开发成功,最好地解决了轻量化与安全、成本之间的矛盾。
与其它轻金属和复合材料相比,高强钢具有优异的性价比,而且可以利用现有的汽车生产设备,节约投资,不失为一种理想的轻量化材料。
因此,从性能和成本两个方面来看,钢在汽车市场的主导地位不会动摇。
四、高强钢迎战铝铝合金用量的增加让钢生产厂家感到压力,长期以来世界各大钢厂加大投入,与汽车制造商密切合作,研制和发展轻质、高强度的汽车钢板,过去10多年中先进高强钢(AHSS)已成为汽车材料中增长最快的。
1995年,由美国钢铁协会、国际钢铁协会、汽车生产商和一些钢铁公司联合提出“超轻钢车身”的概念,采用这种高强度钢材所制造的车身实现了更薄和更轻的结构,使车身重量减轻达25%,同时也降低了制造成本,为高强钢在与铝和铝合金等非钢材料的竞争中提供了良好的解决方案。
目前在欧洲“超轻型汽车工程”制造商的汽车设计方案中,高强度钢的使用率超过80%。
按照钢铁工业的计算,近年来钢在汽车上的用量实际上呈上升态势。
1.超轻钢汽车车身项目ULSAB1994年,国际钢铁协会首先开展了超轻钢汽车车身项目(ULSAB),来自5大洲18个国家的35家钢铁企业参加了该项目。
该项目历时4年,主要目标是减小车身质量、提高结构强度、提高安全性、简化制造工艺及降低生产成本。
通过以车身轻量化为目标,车身至少减重25%以上,将给汽车制造业带来革命性的改变。
研究证实,ULSAB重量可减轻25%,且不增加任何成本。
最近几年,欧美汽车公司在开发新款汽车时都部分或全部采用了ULSAB项目技术,高强度钢大量使用在汽车车身、底盘、悬架和转向的零部件上。
2.超轻钢汽车悬架项目ULSAS与ULSAB相关的项目还有ULSAC和ULSAS,ULSAC是将高强度钢应用在汽车车身覆盖件上,而ULSAS是采用高强度和超高强度材料以及一些先进的制造技术来生产轻量、廉价和性能良好的悬架系统,目标是通过采用新的钢材及设计,将悬架重量减少20%,美国钢铁公司、浦项钢铁公司、新日铁公司、蒂森克虏伯等大钢厂参加了该项目。
美国钢铁协会钢市场发展研究所最新透露,采用先进高强钢的新型设计可使汽车扭梁后悬架重量降30%,与其它可替代材料相比,成本大大降低,燃油更经济。
ULSAS项目是利用先进的钢生产技术实现汽车悬架减重的一个很好例子。
3.超轻汽车车身-先进汽车技术项目ULSAB-A VC1998年3月,国际钢协开始在全球实施超轻汽车车身-先进汽车技术项目(ULSAB-A VC)。
该项目是从整体上研究开发新一代钢铁材料汽车结构(车身、覆盖件、悬架系统、发动机支架及所有与结构、安全相关的部件),并通过使用超轻钢和先进的汽车技术,支持钢是未来新一代汽车最理想化的和最付担得起的材料。
在该项目中,AHSS的应用占到约80%,且20%以上的部件采用了液压成形技术,研究证实,ULSABA VCAHSS设计轻25%,同时又能满足碰撞性要求而不增加成本。
4.未来钢制汽车项目FSV为与其他材料竞争,保持钢在汽车材料中所占份额,世界汽车用钢联盟启动了未来钢制汽车项目(FSV)。
FSV的3年计划为:2008年-2009年7月为工程研究,2009年8月-2010年为概念车设计,2010-2011年对硬件进行论证。
FSV项目为4款如电池电动车(BEV)、混合动力车、插电式混合动力电动车(PHEV)和燃料电池电动车(FCEV)设计了先进高强钢车身结构,采用逾20多种先进AHSS钢,预计2015-2020年这些先进材料有望实现商业化生产,钢的灵活、高强及成型性能最好地适应了部件形状和结构设计的优化过程,另外还采用了激光拼焊板和拼焊管、液压成形等先进的加工技术。
显然,FSV概念车是高效和轻质的,一款FSV电池电动车重188千克,比传统的内燃机汽车车身重量轻逾35%,进一步缩小了与铝和镁合金的减重差距。
此外,还能降低排放近70%,很好地满足电池电动车制造厂家以及2020年的严格排放标准,同时也能满足碰撞测试和耐久性的需求,且未因减重而增加成本。
钢和铝有着各自的特点,汽车选用钢还是铝,最终要看减重及成本效果。
伴随着低碳经济时代的到来,汽车轻量化越来越成为人们关注的热点,钢和铝等传统材料及工艺亦面对新的环境友好型轻质高强碳纤维、塑料等复合材料的挑战。
今年1月13日在美国底特律举办的北美国际汽车展上,通用汽车公司和宝马汽车公司参展的车辆使用了更先进的碳纤维复合材料,德国汽车制造商们正在加大对碳纤维材料的投资。
为保持钢、铝金属在汽车中的地位,钢铁生产厂家、铝金属生产厂家必须携手面对,与汽车制造厂家三方密切合作,共同开发车身铝合金结构及关键零部件的焊接技术以及车身钢与铝的连接技术等,迎接高碳纤维及塑料等材料的挑战。
中国作为世界上最大的汽车生产基地和市场,汽车轻量化的未来市场潜力巨大,尽管目前我国汽车铝合金的使用比例较低。
2020年为实现汽车平均燃料消耗由目前百公里7.5升到百公里5升的目标,我国需加快推动汽车向小型化、轻量化发展,一些汽车及零部件制造商已把目光投向了汽车零部件轻量化的研发中。
在这场结构调整、环保治理的大潮中,我国钢铁厂家要积极行动起来,利用结构转型的大好时机,与汽车厂家合作研发更先进的钢产品,保持钢在汽车材料的主要地位。
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