汽车材料的应用现状与发展趋势探讨

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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

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1. 提高汽车的安全性能:汽车材料的选择直接影响到汽车的安全性能。

优质的汽车材料可以提高汽车的抗冲击性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能,从而保障车辆在行驶过程中的安全。

2. 优化汽车的性能与品质:不同种类的汽车材料具有不同的物理和化学性能,可以针对汽车设计的需要选择最适合的材料,以优化汽车的整体性能和品质。

3. 减轻汽车的重量:近年来,汽车轻量化已成为汽车制造行业的发展趋势。

采用轻量化材料可以降低汽车的整体重量,减少燃料消耗和排放,同时提高汽车的动力性能和经济性。

4. 推动材料工业的发展:汽车材料的需求驱动着我国材料工业的发展,促进了新型材料的研发和产业化,提高了材料产业的技术水平和竞争力。

我国汽车材料的选择和应用对于汽车制造行业的发展和提升具有重要意义,同时也对我国材料工业的发展起到了积极的推动作用。

1.2 汽车材料在汽车制造中的应用汽车制造中禤丰富多样,根据不同部位的功能需求、性能要求和安全标准,使用了各种不同的材料。

在汽车制造中,金属材料是最为常见和重要的材料之一。

汽车的车身骨架、发动机、悬挂系统等部件通常都采用金属材料制造,如钢铁、铝合金等。

这些金属材料具有优良的强度、刚度、导热性和耐久性,能够满足汽车在运行过程中的各种力学、热学和化学需求。

塑料材料在汽车制造中也扮演着重要角色。

塑料材料通常用于制造汽车的内饰、车身外部部件、隔音隔热材料等。

相比于金属材料,塑料材料具有更轻、易加工、隔热、耐腐蚀等特点,能够降低汽车的整体重量,提高燃油经济性和行驶性能。

复合材料在汽车制造中也得到越来越广泛的应用。

复合材料通常是由两种或两种以上的不同材料在一定比例下结合而成,具有优良的强度、刚度和轻量化特点,能够满足汽车在结构设计和性能需求上的多样化要求。

复合材料被广泛应用于汽车的车身、碳纤维材料制动系统、车顶等部件,以提高汽车的整体性能和安全性。

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

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。

汽车运行材料的应用现状及发展趋势

汽车运行材料的应用现状及发展趋势

汽车运行材料的应用现状及发展趋势汽车运行材料是指汽车制造和运行过程中所使用的材料,包括车身、零部件、润滑油、燃料等。

目前,汽车运行材料的应用现状主要体现在以下几个方面:1. 轻量化材料:随着环保和能源效率要求的提高,汽车制造商开始广泛采用轻量化材料,如铝合金、镁合金、碳纤维等,以减轻车身重量,提高燃油经济性和环保性能。

2. 高强度材料:汽车运行材料需要具备足够的强度和刚度,以承受车辆行驶中的各种力和振动,同时保持稳定性和耐久性。

高强度钢和复合材料等新型材料得到广泛应用。

3. 燃料和润滑油:汽车燃料和润滑油的应用也在不断发展。

传统燃料如汽油和柴油仍然主导市场,但随着新能源汽车的崛起,电动车和氢燃料电池车的燃料需求也在增长。

同时,润滑油的性能要求也在不断提高,以适应发动机的高温、高速运行。

4. 新能源汽车材料:随着新能源汽车市场的快速发展,相关材料的需求也在增加。

电池材料、电子材料、导电材料等都是新能源汽车中不可或缺的组成部分。

未来,汽车运行材料的发展趋势可以概括为以下几点:1. 材料的多功能化:未来汽车材料将不仅仅具备单一的力学性能,更注重多功能化的设计,如具备导电、隔热、储能等功能的材料。

2. 可再生材料的应用:随着环保意识的增强,可再生材料的应用将会增加。

生物基材料、可降解材料等将成为发展的热点。

3. 智能化材料的应用:随着车联网技术的发展,智能化材料将在汽车制造中扮演重要角色。

智能感应材料、自修复材料、自清洁材料等的应用将能够提升汽车的安全性和用户体验。

随着汽车行业不断发展,汽车运行材料也在不断创新和进步。

未来,材料的轻量化、高强度化、多功能化、可再生化和智能化等方面的发展将是重要的趋势。

同时,随着新能源汽车的加速推广,相关材料的需求将会大幅增长。

试论汽车工业中塑料材料应用的现状及发展前景

试论汽车工业中塑料材料应用的现状及发展前景

试论汽车工业中塑料材料应用的现状及发展前景汽车工业中塑料材料的应用已经成为一种趋势,以其轻质、高强度、耐腐蚀等优点,在汽车设计制造中扮演着重要的角色。

本文将从现状和发展前景两个方面来分析汽车工业中塑料材料的应用情况。

一、汽车工业中塑料材料的现状1.轻量化趋势汽车工业正朝着轻量化方向发展,以减少燃油消耗、降低碳排放。

而塑料材料具有轻质的特性,相对于传统的金属材料来说,可以有效的降低汽车的整体重量。

据统计,使用塑料材料的汽车可以减轻20-30%的重量,这对提高汽车的燃油经济性和性能有着重要的意义。

2.功能化应用随着科技的不断发展,塑料材料不仅仅用于汽车的外部构件,还逐渐应用于汽车的内部零部件和总成。

ABS塑料、PP塑料等材料被广泛应用于汽车的内饰、汽车灯具、保险杠等部位,不仅美观实用,而且相对于金属材料来说,成本更低,制造工艺更灵活。

3.环保方面的优势塑料材料相对于传统的金属材料来说,更易于回收和再利用,对于环保方面有着重要的意义。

而且现代的塑料材料已经在生产过程中引入了生物降解材料,将更多的环保理念融入汽车的制造过程中,这一趋势也在逐渐的得到推广。

1.材料性能的提高随着科技的不断进步,塑料材料的性能也在不断的提升。

高强度塑料、耐高温塑料等新型材料的研发不断取得进展,其性能已经可以满足汽车工业对于材料的要求,为汽车制造提供了更多的选择余地。

2.创新设计应用随着汽车设计的变革和消费者需求的多样化,塑料材料在汽车外观设计中的应用越来越多样化和创新。

通过塑料材料的加工工艺和设计理念的创新,可以满足更多汽车外观设计的需求,给汽车制造带来更多的设计灵感。

随着汽车工业向智能化方向的转变,汽车零部件对于材料的要求也在不断提升。

而塑料材料具有很好的可塑性和加工性,适合应用于汽车零部件的制造中,可以满足汽车智能化技术的发展需求。

汽车工业中塑料材料的应用在现阶段已经成为一种趋势,其优势在于轻量化、功能化应用和环保方面的优势。

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

我国汽车材料的应用及未来发展趋势随着我国经济不断发展,汽车产业也稳步增长,成为国民经济中一个重要的支柱产业。

而作为汽车制造的重要组成部分,汽车材料的应用和发展趋势备受关注。

本文将从我国汽车材料的现状及应用、未来发展趋势等方面展开阐述。

一、我国汽车材料的现状及应用1. 金属材料金属材料一直是汽车制造的主要原材料之一,包括钢铁、铝合金、镁合金等,广泛应用于汽车车身、发动机、底盘及其他部件的制造中。

高强度钢材是近年来的研究热点,具有重量轻、强度高的特点,能够满足汽车节能、环保的需求。

2. 塑料材料随着汽车轻量化的趋势,塑料材料在汽车制造中的应用也逐渐增多。

如聚丙烯、聚氨酯等塑料材料在汽车内饰、外饰、发动机罩等部件中得到广泛应用,具有重量轻、耐腐蚀、成型性好等优点。

3. 复合材料复合材料由不同性质的材料组成,具有高强度、轻质、耐磨损等特点,广泛应用于汽车的车身结构、车轮、燃油箱等部件中。

我国复合材料行业发展迅速,为汽车制造提供了更多选择。

4. 其他材料除了上述材料外,玻璃、橡胶、陶瓷等材料也在汽车制造中得到广泛应用。

汽车玻璃在安全、节能方面发挥了重要作用,橡胶密封件在汽车减震、密封等方面发挥了重要作用。

二、未来发展趋势1. 轻量化材料的应用将继续增加随着汽车节能、环保的要求日益提高,轻量化材料在汽车制造中的应用将继续增加。

在金属材料方面,高强度钢材、铝合金、镁合金等将得到更广泛的应用;在非金属材料方面,各类复合材料、塑料材料的应用也会得到进一步推广。

2. 材料多样化发展未来,汽车材料的发展趋势将是多样化的。

传统材料的改进和新材料的开发将是今后的发展方向。

具有自愈合功能的新型涂料、具有自我修复能力的新型材料等将逐渐应用于汽车制造中。

3. 绿色环保材料将受到更多关注随着绿色环保理念的日益普及,绿色环保材料将受到更多关注。

在汽车制造中,可降解材料、再生材料等将成为未来的发展趋势,符合节能减排、循环利用的要求。

汽车运行材料的应用现状及发展趋势

汽车运行材料的应用现状及发展趋势

汽车运行材料的应用现状及发展趋势随着汽车工业的不断发展,汽车运行材料的应用也逐渐得到了广泛的关注。

在汽车生产中,运行材料是不可或缺的一部分,它直接影响着汽车的性能和寿命。

本文将从应用现状、发展趋势等方面进行探讨。

一、应用现状1.发动机油发动机油是汽车运行材料中最为重要的一种。

它可以降低发动机的磨损,保持发动机的清洁,提高发动机的效率。

目前,市场上主要的发动机油类型有矿物油、合成油和半合成油。

其中,合成油在保护发动机方面具有更好的效果。

2.轮胎轮胎是汽车运行材料中最常见的一种。

它直接影响着汽车的行驶稳定性和操控性。

目前市场上主要的轮胎类型有普通轮胎、低滚动阻力轮胎和高性能轮胎。

其中,低滚动阻力轮胎可以降低汽车的油耗,高性能轮胎则可以提高汽车的操控性能。

3.刹车片刹车片是汽车运行材料中最为重要的一种。

它直接影响着汽车的制动效果和安全性。

目前市场上主要的刹车片类型有有机质刹车片、半金属刹车片和全金属刹车片。

其中,全金属刹车片在制动效果方面具有更好的表现。

二、发展趋势1.环保型材料随着环保意识的不断提高,环保型材料逐渐成为了汽车运行材料的发展趋势。

环保型材料不仅可以降低汽车的污染排放,还可以提高汽车的性能和寿命。

2.先进制造技术随着先进制造技术的不断发展,汽车运行材料的质量和性能也得到了不断提高。

比如,采用先进的复合材料制造技术可以大幅提高汽车轮胎的性能和寿命。

3.自动化生产随着自动化生产技术的不断提高,汽车运行材料的生产效率也得到了大幅提高。

比如,采用自动化生产技术可以大幅提高汽车刹车片的生产效率和质量。

汽车运行材料的应用现状和发展趋势与汽车工业的发展密不可分。

未来,随着环保型材料和先进制造技术的不断发展,汽车运行材料的质量和性能将得到不断提高,为汽车行业的发展提供更好的支持。

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

我国汽车材料的应用及未来发展趋势随着我国经济的快速发展和社会的进步,汽车已经成为了人们生活中必不可少的交通工具。

而在汽车的制造过程中,材料的选择和应用对汽车的性能和质量起着至关重要的作用。

我国汽车材料的应用已经取得了较大进展,同时也面临着许多挑战和发展趋势。

本文将对我国汽车材料的应用及未来发展趋势进行深入探讨。

一、我国汽车材料的应用现状随着汽车工业的发展,汽车材料的应用范围也在不断扩大。

传统的汽车材料主要包括钢铁、铝合金、塑料和橡胶等,而近年来,新型材料在汽车制造中的应用越来越广泛。

碳纤维复合材料、镁合金、高强度钢等材料被广泛应用于汽车车身和零部件制造中,为汽车的轻量化、节能化和环保性能提供了有力的支持。

在汽车车身材料方面,碳纤维复合材料因其高强度、轻质化、耐腐蚀等优点,已经成为了新一代汽车轻量化的主要推动力。

我国的碳纤维复合材料制造技术已经取得了长足的进步,使得汽车轻量化技术在我国得到了广泛的应用和推广。

镁合金也因其轻量化、高强度和可回收利用等优点,被广泛应用于汽车制造中,成为了汽车轻量化的又一重要材料。

在汽车零部件方面,高强度钢因其优异的力学性能和成形加工性能,也成为了汽车制造中的重要材料之一。

高强度铝合金、镁合金和聚合物材料等也被广泛应用于汽车制造中,为汽车的安全性、节能性和环保性能提供了有力的支持。

二、我国汽车材料的发展趋势随着我国汽车工业的发展和技术的进步,汽车材料的发展趋势也在不断变化。

未来,我国汽车材料的发展将呈现以下几个趋势:1. 轻量化趋势更加明显在汽车制造中,轻量化是未来汽车发展的重要方向。

轻量化可以降低汽车的整车质量,从而提高汽车的燃油经济性和降低尾气排放,同时也能增加汽车的动力性能和安全性能。

未来汽车材料的发展将更加注重轻量化,包括发展更多的轻量化材料,提高现有轻量化材料的性能和降低成本等方面。

2. 高性能材料应用更加广泛随着汽车制造技术的不断提升,高性能材料在汽车制造中的应用也将更加广泛。

汽车车身材料的现状及发展趋势

汽车车身材料的现状及发展趋势

汽车车身材料的现状及发展趋势现状1、传统的车身材料目前,传统的车身材料主要有钢材、木材和玻璃钢等,其中钢材应用十分广泛,是装配几乎所有汽车部件和整车最重要的车身材料,它可以形成坚固耐磨的外观,并满足对安全性要求。

木材在汽车车身上的应用也很广泛,可以用作支撑、补强和保护汽车的外观和内部的配件。

此外,玻璃钢也被广泛应用于轿车,能满足汽车车身的设计和保护需求。

2、新型车身材料近年来,随着汽车的技术的发展,出现了一系列新型的车身材料,例如:碳纤维、铝合金和塑料等。

碳纤维材料是一种新型的车身材料,它可以抵抗高速撞击,可降低车身重量,使汽车更安全,提高操控性能。

铝合金材料具有较强的耐酸碱性、耐热性和车身硬度,可显著降低车辆重量,提高燃油经济性以及满足整车结构安全要求。

在汽车上使用的塑料有PP、PA、PC、A-PVC和ABS等,塑料的轻量化和抗冲击性可使汽车更安全有效,为汽车的设计提供了更多选择。

发展趋势1、混合材质化趋势未来的汽车的车身材料将会是多种材料在一起混合使用的模式,如钢材与碳纤维、铝合金与塑料等,使汽车更轻量化,减少汽车车身重量和车内发动机动力,从而节省燃油。

2、车身材料信息化综合应用在未来的汽车车身材料中,将大量应用传感器来测量及检测车辆的外部特性,如形状、纹理、变形等,还可应用信息化的复杂技术使车身材料产品性能更为稳定可靠。

3、智能车身材料发展未来的汽车车身材料将会采用智能材料,结合传感器、控制系统和模型处理技术等,在一定条件下,达到自动调整车身材料特性,达到自我维护和自动保养的效果,从而提高车身材料的延展性和使用寿命。

4、车身材料保养技术发展将更多的关注点放在汽车车身材料的保养上,利用有效的防腐剂和保养剂,可使车身材料耐久性更强,延长汽车的使用寿命,减少维修和相关成本。

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汽车材料的应用现状与发展趋势探讨//- 1 -汽车材料的应用现状与发展趋势探讨于向涛 1,孙智 1,董升 1,谷青霞 21中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州(221116)2河北政法职业学院,河北石家庄(050061)摘要:为了满足人们对汽车环保性、节能性、安全性、舒适性越来越高的要求,汽车用材料正在发生变化。

汽车轻量化成为汽车发展趋势之一。

本文分析和介绍了汽车用钢铁材料、轻合金材料、塑料、陶瓷材料、复合材料和其他材料的组织、成分、物理性能和加工成形等特点,指出了它们在降低汽车质量、减少尾气排放、降低能耗、提高安全性和综合性能等方面所起到的作用,并简要介绍了这些材料在汽车制造方面的应用现状。

文章指出未来一段时间汽车用材的发展趋势是:钢铁材料仍旧是汽车用材的主体,但性能会不段提高,在汽车用材中的比例也会不断下降。

轻合金材料、陶瓷材料、塑料、复合材料和其他材料在汽车上的应用比例会逐渐提高。

关键词:材料;汽车;应用现状;发展趋势中图分类号:U270.41. 引言随着汽车工业的高速发展和社会的进步,汽车保有量迅速增加,消耗了大量的石化燃料,加剧了环境污染,也增加了汽车的使用成本。

如今,低能耗、轻量化、低污染排放和高安全成为汽车工业发展的主流趋势[1]。

为了适应地球环境要求,同时为了增强在汽车市场上的竞争力,以满足人们对汽车性能越来越高的要求,世界各国努力改进和研发汽车材料,提高材料的比强度、降低构件质量、降低制造成本和耗能、广泛采用新材料和新技术、大力发展特殊材料和复合材料、降低汽车质量、提高汽车寿命[2]。

本文将重点介绍和分析国内外汽车用材料的应用现状和发展趋势。

2. 汽车用钢铁材料汽车由几十万个零部件组成,大部分是由金属材料制成[3]。

由于钢铁材料具有成本低廉、机械性能优良、可循环利用性能好等优点,目前仍旧是汽车用材的主体,占汽车车身质量的 60%~70% [4]。

研究表明,汽车质量每减轻 10%,可降低油耗 6%~8%,燃油效率可提高68%[5-6]。

因此,汽车轻量化成为汽车研究的一个热点问题。

为了适应汽车轻量化、提高安全性能等要求,屈服强度 210~550MPa 的高强度钢,甚至屈服强度>550Mpa的超高强度钢得到了迅速发展和应用,性价比更高的各种新型钢铁材料正逐渐取代传统钢铁材料[7]。

高强度结构钢正大量应用于弹簧、齿轮等零部件的制造。

使用高强度钢板制造汽车车身可使车身质量减轻 30%~40%,用高强度钢制成的传动轴质量可减轻 10%左右[8]。

IF钢(Interstitial Free Steel),又叫无间隙固溶原子钢,是采用顶吹氧循环真空脱气方法(RH+ OB)真空处理等先进炼钢技术冶炼出来的。

此炼钢方法降低了钢中的碳含量(0.005%~0.01%),加入 Ti、Nb、Si、Mn、P 等元素形成了 Ti、Nb 等的 C、N 化合物,得到无间隙原子的材料组织[9]。

IF钢是目前世界最先进的汽车用钢之一。

由于没有间隙原子,IF 钢具有优越的深冲性能,近年来由于冶炼技术的提高,钢材强度也进一步提高,目前其最高强度已经达到了 440MPa[10] 。

高强度的 IF钢广泛用于制造车身结构件和“开合件”,能使汽车构件减轻、变薄,因此,发展、应用前景很广阔[11-13]。

//- 2 -BH钢(Bake Hardenable Steel),即烘烤硬化钢。

这是一种低碳、低屈服强度和较好成形性的钢。

在其成形过程中产生应变硬化,随后通过油漆烘烤(约 170℃)或高温处理,产生烘烤硬化,能很好的解决钢板的成形性和抗凹陷性的矛盾,还能获得良好的表面质量[14]。

世界多家汽车公司均已掌握了 BH钢的相关工艺技术,诸如特殊的冲压工艺技术、激光焊接技术等,使 BH钢的应用范围向制造汽车外覆件,如发动机罩、行李箱盖板、车门等发展[9><>15]。

DP钢(Dual Phase Steel),双相钢。

双相钢最早发展于 20世纪 70年代,其组织中主要由铁素体和马氏体组成。

马氏体为强化相,以小岛状形式分布于铁素体上,其体积分数通常随强度的增加而增加;软相铁素体是连续的,从而使这类钢具有极好的延展性。

但是,当发生形变时,应变主要集中在被岛状马氏体包围的强度相对较低的铁素体上,产生高硬化速率且具有高延伸率[16]。

因此,与具有相同屈服强度的普通钢相比,DP钢具有更高的抗拉强度,是一种高成形性、高强度的钢材,制造工艺和方法比较简便。

它主要用于需要高强度、高抗碰撞吸收能且对成形要求严格的汽车零件,如车轮、保险杠、悬挂系统等[17]。

如美国通用和福特公司用双目钢制造汽车轮辐,质量减轻约 14%,而疲劳寿命可达普通碳素钢的 2倍[18]。

TRIP钢(Transformation Induced Plasticity Steel),相变诱导塑性钢。

此种钢是由贝氏体、奥氏体和铁素体组成的一种低碳型高强度钢。

因其应变诱发残余奥氏体发生马氏体转变,提高了钢材的强度和延性而得名[19]。

TRIP 钢比具有同样强度的钢材有更高的疲劳强度。

这是由于在钢材变形时形成的疲劳裂纹的尖部,局部的残余奥氏体转变为马氏体产生了显著的加工硬化,并伴随相变产生的压应力阻碍了疲劳裂纹的扩展,因而改善了疲劳性能[20]。

在汽车制造中选用 TRIP钢制成车架横梁件或者其他构件上,可以充分发挥这种钢既有高强度、又有高塑性的特点,到达轻量化和降低油耗、减少排放的目的,而且可以改善整车的安全性能,提升该车的性能等级[21]。

镀锌板因其具有良好的可焊性、成形性、镀层附着能力,特别是优良的耐蚀性,近年来发展和应用非常迅速,现在已开发出很多产品[22]。

早期镀层多为纯锌镀层,近年来又开发出了热镀 Zn10%-Fe20%合金镀层板、电镀 Zn-Ni 合金镀层板等新产品,其镀层结合力、防腐性能、成形性能以及综合性价比等更好。

目前,围绕汽车轻量化、高安全性、绿色环保等因素,大量新的镀层钢板正在研发当中,原有产品也正在进行性能改进。

超细晶粒钢是当前世界汽车用钢铁材料研究的热点。

超细晶粒钢是 21世纪先进高性能结构材料的代表。

其强化思路具有明显的特点,即通过晶粒的超细化同时实现强韧化,完全不同于传统的以合金元素添加及热处理为主要方式的强化思路。

工业上的超细晶粒钢是指微米级的超细晶粒钢[23]。

超细晶粒钢具有优良的抗疲劳性能、较高的强度以及良好的低温韧性等优点。

东风汽车公司从 2002 年开始超细晶粒钢的推广应用工作,主要应用攀钢生产的SP52 的超细晶粒钢[24]。

我国宝钢、武钢等生产的 400MPa级超细晶粒钢也已经在中国一汽、东风汽车等厂家批量使用,用于制造卡车横梁或者汽车底盘加强梁。

铸铁件在汽车构件中的应用目前仍旧比较多,同样尺寸的铸铁件代替钢材可减轻约10%,达到了轻量化的效果,一般汽车发动机均采用灰铸铁作为材料[25]。

常见灰口铸铁被用于气缸体、排气歧管、飞轮、摇臂支撑、皮带轮、主轴承盖等重视刚性的零件[26]。

球墨铸铁是一种成本低的强韧铸铁,主要用于曲轴、气门摇臂等重视韧性的零件。

像近年来应用的稀土球墨铸铁制造的曲轴,可满足曲轴强度和刚度要求,节约了大量优质钢材,//- 3 -降低了制造成本[27]。

粉末冶金合金、烧结金属,无需加工、材料的成分配置能够自由控制,而且具有高强度、高耐热性能、高耐磨性能等特点,现已应用于凸轮、齿轮、轴承上,这种材料也可用来制造连杆、离合器、转向系统等部件[28]。

不锈钢与普通钢相比,虽然价格高,但其高温强度大,抗腐蚀性好,密度小,能减少车身质量的 45%,且成形过程简单,节省加工费用。

因此,专家们对不锈钢在汽车制造方面持乐观态度[29]。

不锈钢主要用于以下汽车部件:(1)汽车排气系统,包括排气歧管、催化净化器、挠性管、消声器、和排气管等。

这些部件要求材料寿命长、轻量化,而且要求污染物排放达到各国规定的极限值。

因此,不锈钢是制造这些部件的优良材料。

(2)不锈钢汽车车架质量轻,抗撞击性好,安全可靠性能较高,而且比普通车架寿命延长,还可以完全回收利用。

(3)汽车不锈钢零部件:①汽车油封圈。

可代替普通石棉材料,有利于保护环境。

②油冷却器,可提高冷却效率 ,紧凑结构。

不锈钢板式换热器多采用 SUS304 和 SUS430,板厚为0.3~0.5mm.。

③对于汽车发动机系统、传动系统中一些环境条件十分恶劣的部分,使用不锈钢也很多,且呈上升趋势。

常用不锈钢有 SUS304、SUS410、SUS316等。

④汽车美观是其功能之一,汽车天线、车辆扶手、安全栏杆、吊手杆、车轮盖等大量使用了SUS304、SUS410、SUS316、SUS430等不锈钢[30]。

3. 车用轻质合金材料用轻质合金代替钢铁材料是汽车轻量化的有效手段。

目前,国内外应用于汽车轻质合金主要有铝合金、镁合金、钛合金等[31]。

在汽车轻量化过程中,铝合金被越来越广泛地应用。

铝合金的特点:①铝的力学性能好,具有高的弹性变形能力;②其密度约为钢的1/3,纯铝的密度仅为2.68g/cm3; ③具有良好的导热性,导热性比钢大 3倍,仅次于铜;④机械加工性能比钢高 4.5倍;⑤单位质量导电率为铜的 2倍;⑥其表面具有良好的耐蚀性,可形成致密的氧化膜,即使在酸性介质中也具有良好的耐蚀性;⑦加工性能好,可铸造,容易和一些金属融合形成性能优异的铝合金,可锻造、焊接、轧制、冲压成形,类同于钢,以满足不同的使用个加工要求;⑧无磁、无毒、无火花放电[32-34]。

汽车用铝合金主要有变型铝合金和铸造铝合金两大类[35]。

变型铝合金主要用于制造汽车散热系统、发动机罩、车身等。

铸造铝合金主要用于制造变速箱壳体、发动机缸体、轮毂等。

未来汽车材料构成比例中,铝合金的比例还会进一步增加。

如在德国的试验车中,铝合金使用率达到了全部材料质量的 30%。

可以预言,未来若干年铝合金仍旧是汽车轻量化选材的首选材料[36]。

除了铝合金外,镁合金也是车用轻质合金材料之一。

虽然镁合金的用量远不如铝合金,在汽车上的应用比例约占 0.3%,平均质量约 5KG,但是,近年来镁合金的用量正在迅速增加[37]。

镁合金材料具有密度小、可回收、比刚度接近铝合金和钢材、比强度高于铝和钢材、易切削、尺寸稳定性好、优良的阻尼减震性能、抗 EMI电磁波等优点[38]。

研究汽车用镁压铸件并将镁合金材料应用于汽车制造是汽车轻量化的热点。

镁合金用于制造座椅、轮圈可以减少振动,提高汽车安全性和舒适性,制造发动机气缸盖、离合器壳、变速器壳等在降低噪声方面优于一般金属材料。

此外,镁合金还被大量应用于制造汽车仪表、//- 4 -车门框架、转向盘等元件。

欧盟、日本、美国等用镁合金以制造零部件为主,占汽车用镁合金用量的 80%以上[39-40]。

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