完整word版汽车轻量化材料的应用汇总

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轻量级材料在汽车工业中的应用

轻量级材料在汽车工业中的应用

轻量级材料在汽车工业中的应用随着汽车工业的不断发展,人们对车辆性能和环保性的要求越来越高。

而轻量化是实现这些要求的关键之一。

轻量化不仅可以提升汽车的燃油经济性,减少碳排放,还可以提高安全性能和舒适性。

在实现轻量化的过程中,轻量级材料的应用起到了至关重要的作用。

本文将探讨轻量级材料在汽车工业中的应用,并分析其优点和挑战。

一、铝合金材料的应用铝合金是一种重要的轻量级材料,在汽车工业中广泛应用。

首先,铝合金具有较低的密度和较高的强度,可以有效减轻车身重量,提高燃油经济性。

其次,铝合金具有良好的导热性能,可以提高发动机和制动系统的散热效果,避免过热。

此外,铝合金材料还具有良好的耐腐蚀性和可塑性,能够满足汽车工业对材料强度和耐久性的要求。

然而,铝合金材料在实际应用中也存在一些挑战。

首先,铝合金的成本相对较高,增加了汽车制造的成本。

其次,铝合金的加工性能相对较差,需要采用特殊的加工工艺和设备。

此外,铝合金的可靠性和耐久性还需要进一步提升,以满足汽车工业对材料的严格要求。

二、碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料是一种相对较新的轻量级材料,在汽车工业中的应用也越来越广泛。

首先,碳纤维复合材料具有极高的强度和刚性,比钢材重量轻约70%。

采用碳纤维复合材料可以有效降低车身重量,提高燃油经济性和加速性能。

其次,碳纤维复合材料具有优异的耐温性和耐腐蚀性,能够适应各种恶劣环境。

此外,碳纤维复合材料还具有良好的吸能性能,在碰撞事故中可以提供更高的安全保护。

然而,碳纤维复合材料的成本较高,制造和加工过程相对复杂。

目前,大规模应用仍然面临经济和技术挑战。

此外,碳纤维复合材料的可靠性和耐久性还需要进一步研究和改进。

三、镁合金材料的应用镁合金是一种较轻的金属材料,在汽车工业中的应用越来越受到重视。

镁合金具有较低的密度和较高的强度,可以有效减轻车身重量。

与铝合金相比,镁合金还具有更好的加工性能和可塑性。

此外,镁合金具有良好的吸能性能,在碰撞事故中能够减少事故对乘车人员的伤害。

先进制造材料在汽车轻量化中的应用

先进制造材料在汽车轻量化中的应用

先进制造材料在汽车轻量化中的应用当前,汽车轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势,而先进制造材料正是实现汽车轻量化的“法宝”。

随着科技的不断进步,越来越多的高强度、高韧性、轻质化先进材料在汽车轻量化领域得到了广泛应用。

那么,在汽车轻量化中,先进制造材料将有哪些应用呢?本文将从多个方面来阐述这个问题。

一、在汽车车身结构中的应用钢材、铝合金、镁合金、纤维增强复合材料等都是广泛使用的汽车车身材料。

其中,高强度的钢材、铝合金和轻量镁合金在车身结构中大量使用,不仅能够提高汽车整体强度,还可以显著降低车身重量。

而纤维增强复合材料作为一种新型材料,具有重量轻、强度高、抗腐蚀性能好等优点,因此也在汽车车身结构应用中越来越广泛。

比如,在特斯拉的Model X车型中,采用了超高强度铝合金、钢铝复合材料等先进制造材料,已经实现了车身轻量化。

二、在轮毂、悬挂系统等中的应用除了在汽车车身结构中的应用,先进制造材料也用于汽车轮毂、悬挂系统等部位。

轻量化的轮毂可以降低车辆整体重量,降低车辆的燃油消耗和排放。

比如,爱驰汽车的旗舰车型ARKFOX-7采用了高纯度铝合金材料制造而成的轮毂,不仅可以减轻车重,并且还能提高车辆的运动性能。

而在悬挂系统领域,使用纤维增强塑料等先进材料可以大幅降低汽车系统重量,提高汽车燃油经济性,同时在保证车身刚性的前提下提高了车辆的舒适性。

三、在动力系统中的应用随着汽车电动化和智能化的不断发展,先进制造材料在汽车动力系统中的应用也变得越来越广泛。

电池组件、电机、变速器等重要部件都可以采用先进材料制造。

比如,纤维增强复合材料作为一种新兴材料,可以大量应用于电动汽车电池组件的外壳上,既能够确保电池组件的安全,并且还能够减轻整个电动汽车的重量。

此外,轻量化的电机零部件可以提高电机效率,进而提高动力系统效率。

四、在车间生产中的应用除了在汽车车身结构、轮毂、悬挂系统和动力系统等重要部分的应用外,先进制造材料也在汽车生产车间得到了广泛应用。

轻量化汽车材料的研究与应用分析

轻量化汽车材料的研究与应用分析

轻量化汽车材料的研究与应用分析近年来,随着对环境污染和燃油消耗的关注,轻量化成为了汽车行业的研发重点。

通过使用轻量化材料,可以减轻汽车质量,降低油耗、减少尾气排放,提高车辆性能和使用寿命,为汽车行业的可持续发展贡献力量。

轻量化汽车材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等。

这些材料相比传统材料具有重量轻、强度高、密度低等优点,被广泛应用于车身、底盘、发动机等方面。

下面就各种材料的研究和应用进行一一分析。

1. 高强度钢高强度钢是目前应用最广泛的轻量化材料之一,具有强度高、延展性好、重量轻等优点。

目前,高强度钢的种类众多,可以根据所需的强度和塑性来选择不同的材料。

高强度钢主要应用于车身结构中,通过使用高强度钢可以减轻车身重量,提升车身的刚性和安全性能。

2. 铝合金铝合金是另一种常用的轻量化材料,相比于钢材,铝合金的密度更低,重量更轻,强度也比较高。

铝合金具有良好的耐腐蚀性和导热性能,在汽车行业中被广泛应用于汽车车身的覆盖件、底盘、发动机以及轮毂等部件。

3. 镁合金镁合金是一种新型轻量化材料,在汽车行业中使用还比较少。

镁合金具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等优点,可以大幅减轻车身重量。

同时,镁合金的熔点较低,容易加工,而且可进行循环利用。

目前,镁合金主要应用于汽车车身结构中。

4. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种高性能材料,具有强度高、耐腐蚀性好、重量轻等优点。

在汽车行业中,碳纤维复合材料主要应用于高端豪华车型及赛车型号的车身,通过使用这种材料可以提高车辆的性能和设计美感。

总的来说,轻量化材料在汽车行业中具有广泛应用前景,可以减轻车身重量,降低燃油消耗,提高车辆性能和安全性能。

同时,轻量化材料的研究和应用还存在许多挑战,如材料成本高、加工难度大等问题,需要进一步探索和解决。

相信随着技术的进步和研发经验的累积,轻量化材料必将成为汽车行业的一个重要发展方向。

新型轻量化材料在新能源汽车中的应用

新型轻量化材料在新能源汽车中的应用

新型轻量化材料在新能源汽车中的应用
当今社会,随着环保理念的普及和新能源汽车市场的快速发展,轻量化材料在汽车制造领域扮演着越来越重要的角色。

新型轻量化材料的应用不仅可以降低汽车整体重量,提升燃油效率,还可以减少尾气排放,推动汽车工业向更加环保和可持续的方向发展。

碳纤维复合材料
碳纤维复合材料是一种重要的轻量化材料,在新能源汽车中得到广泛应用。

它具有重量轻、强度高、抗腐蚀等优点,能够替代传统的金属材料,有效降低车身重量,提高汽车整体性能。

铝合金材料
铝合金材料是另一种常见的轻量化材料,具有良好的加工性能和强度,被广泛应用于新能源汽车的车身结构和零部件制造中。

相较于传统钢铁材料,铝合金材料不仅重量轻,还具备优秀的耐腐蚀性能,有利于延长汽车的使用寿命。

镁合金材料
镁合金材料是一种新兴的轻量化材料,具有比铝合金更轻的重量和更好的机械性能,被广泛应用于新能源汽车的车身结构和动力系统中。

镁合金材料的应用可以有效降低汽车的整体重量,提高能源利用率,减少能源消耗。

新型轻量化材料在新能源汽车中的应用前景广阔,不仅可以满足汽车轻量化、节能减排的需求,还可以推动汽车制造业向更加智能、环保的方向发展。

随着技术的不断进步和创新,相信新型轻量化材料将在未来的新能源汽车领域发挥越来越重要的作用,为构建绿色、可持续的交通出行体系做出更大的贡献。

如果您对新型轻量化材料在新能源汽车中的应用有任何想法或观点,请随时分享!。

轻量化材料在车辆结构中的应用

轻量化材料在车辆结构中的应用

轻量化材料在车辆结构中的应用在当今的汽车工业中,轻量化已经成为了一个至关重要的发展趋势。

随着环保要求的日益严格和能源消耗的关注增加,车辆制造商们不断寻求新的方法来减轻车辆的重量,以提高燃油效率、降低排放,并增强车辆的性能和安全性。

轻量化材料的应用在这一过程中发挥了关键作用。

首先,让我们来了解一下为什么车辆轻量化如此重要。

减轻车辆的重量可以带来多方面的好处。

其一,它能显著提高燃油经济性。

一辆较轻的车在行驶过程中需要克服的阻力较小,从而消耗更少的燃油。

这对于消费者来说意味着更低的使用成本,对于整个社会来说则有助于减少能源消耗和温室气体排放。

其二,轻量化有助于提升车辆的性能。

更轻的车身能够让车辆加速更快、操控更灵活,制动距离也更短。

其三,在安全性方面,虽然直观上可能认为较重的车辆更安全,但实际上,通过合理的设计和使用高强度的轻量化材料,车辆可以在碰撞时更好地吸收和分散能量,从而为乘客提供更可靠的保护。

那么,哪些轻量化材料在车辆结构中得到了应用呢?铝合金是其中的一个重要代表。

铝合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。

在车辆制造中,铝合金可以用于车身框架、发动机缸体、轮毂等部件。

与传统的钢铁材料相比,铝合金能够在保证强度的同时大幅减轻重量。

例如,一些高端车型的车身采用了全铝结构,相比传统钢结构车身可以减重数百公斤。

碳纤维增强复合材料(CFRP)也是近年来备受关注的轻量化材料。

碳纤维具有极高的强度和刚度,同时重量极轻。

然而,由于其成本较高,目前主要应用于一些高性能跑车和豪华车型中。

CFRP 可以用于制造车身面板、传动轴、甚至整个车架等部件。

尽管成本是限制其广泛应用的一个因素,但随着技术的不断进步和生产规模的扩大,碳纤维材料的成本有望逐渐降低,从而使其在更广泛的车型中得到应用。

镁合金也是一种具有潜力的轻量化材料。

它的密度比铝合金还要低,具有良好的减震性能和可加工性。

在车辆结构中,镁合金可以用于仪表盘支架、座椅框架等部件。

轻量化材料在车身上的应用

轻量化材料在车身上的应用

轻量化材料在车身上的应用轻量化材料在车身上的应用随着燃油价格和环保意识的提高,汽车制造业对于轻量化技术的需求越来越高。

轻量化材料的应用可以大幅度降低车身的重量,从而降低油耗、减少碳排放,并提升了车辆的性能和安全性。

目前,轻量化材料在汽车制造行业已经得到了广泛的应用,特别是在车身领域。

轻量化材料在车身应用的主要优势在于重量轻且强度高。

这类材料包括碳纤维复合材料、镁合金、铝合金等。

这些材料的密度要比传统的钢材低很多,但其强度可以达到或超过钢材的强度,同时还具有良好的刚性和耐腐蚀性。

因此,使用这些材料可以降低车身重量,提高车辆的加速性、操控性及燃油效率。

现在,汽车制造商已经开始广泛应用轻量化材料。

例如,特斯拉公司的新型电动汽车主要采用碳纤维材料,使车身重量降低了很多,从而实现了更长的续航里程和更高的性能。

而且,许多轿车企业,如奥迪、凯迪拉克和宝马,也开始在小型轿车上使用铝合金车身,从而降低车身的重量并提高燃油效率。

在未来,轻量化材料在汽车制造业的应用将会越来越广泛。

然而,轻量化材料也存在一些不足之处。

首先,一些轻量化材料的成本比传统材料更高。

例如,碳纤维复合材料的成本很高,这导致大多数车型还未普及,只有部分高端汽车和电动汽车采用。

其次,一些轻量化材料的制造和加工工艺比较复杂。

例如,铝合金的成型过程相对钢件而言更加困难,也需要更高的技术和设备投入。

总的来说,轻量化材料在车身领域的应用将会越来越广泛。

这些材料可以降低车身重量,提高燃油效率并提升汽车的性能和安全性。

虽然利用这些材料的成本较高,机械加工需要更多精确的操作,但汽车制造商和技术公司正在积极研发和应用新技术来降低成本和改善工艺。

未来,随着技术的进步和成本的降低,轻量化材料在汽车制造业中的应用将会变得更加广泛。

汽车轻量化材料的研究及应用

汽车轻量化材料的研究及应用

汽车轻量化材料的研究及应用众所周知,汽车作为人们日常生活中不可或缺的交通工具,不仅提供更便捷的出行方式,同时也给环境造成了极大的压力。

与国际上相比,我国的车辆平均油耗、排放标准等方面还有很大的提升空间。

因此,在追求高效、环保、低碳的同时,如何寻找一种更加轻便的材料成为了汽车行业关注的焦点之一。

汽车轻量化的概念是指,通过采用新型材料或新工艺,来减少汽车自身重量,实现能源消耗的降低和排放的减少,从而达到提高汽车整体性能、降低油耗、增强安全性等目的。

与此相关的轻量化材料,如何回收与循环利用,也是一个不可忽视的问题。

一、轻量化材料的类型1. 铝材铝合金是一种强度高、可加工性好、重量轻的新材料,被广泛应用于汽车行业中。

铝合金是一种具有良好韧性和可塑性的金属材料,具有良好的可焊性、可切削性、可铆接性和可加工性等优良特性。

2. 碳纤维碳纤维是一种比钢强度高、比铝轻、耐腐蚀的高强度复合材料。

除了轻质、强度高,碳纤维还具有优良的抗切割性、抗磨损性、耐腐蚀性和电磁屏蔽性等特点。

3. 钛合金钛合金是一种特殊金属材料,具有非常优异的机械性能和化学稳定性、温度耐热性、科技性等优点。

在汽车制造中,钛合金被应用于制作发动机部件、悬挂系统、刹车系统等。

二、应用汽车轻量化的应用范围非常广泛。

从汽车整体到细微配件,都可以采用轻量化材料来实现汽车轻量化。

例如,在发动机部件中可采用钛合金,提高发动机的整体性能;在车身部分可采用碳纤维复合材料,提高车辆的抗疲劳性和刚度;在底盘部分可采用铝合金,优化车辆的悬挂系统等。

除此之外,轻量化材料的应用还可以在降低汽车零部件重量的基础上,提高汽车的燃油经济性,降低车辆的能耗和尾气排放量。

这样既能够提高车辆的驾乘舒适性和安全性,又可以减轻汽车对环境的负担,实现绿色、可持续发展。

三、未来展望汽车轻量化为汽车行业带来了一些新的发展机遇。

一方面,轻量化材料自身的研究和发展将会推动整个汽车行业的技术革新与升级。

汽车轻量化材料及工艺的研究与应用

汽车轻量化材料及工艺的研究与应用

汽车轻量化材料及工艺的研究与应用随着人们生活水平的提高,汽车成为了人们生活中的重要交通工具之一。

随着汽车行业的不断发展,轻量化已经成为了汽车制造业的重要趋势之一。

轻量化是指在保证汽车安全性、性能的前提下,尽可能减少汽车的重量,达到降低油耗、减少尾气排放、提高汽车性能等效果的目的。

而轻量化的核心就在于轻量化材料和工艺的选择与应用。

本文将就此进行详细的阐述。

一、轻量化材料1.镁合金镁合金是一种具有很高的比强度、比刚度和抗震性的金属材料,同时其密度比常见的铝合金更轻。

因此在轻量化领域被广泛的使用。

在汽车行业,镁合金较多地被用于车身、引擎和底盘等部件中。

例如采用镁合金的车门,不仅重量轻,还有耐腐蚀、可塑性强等特点。

2.碳纤维碳纤维是一种新型的高强度、低密度材料,广泛应用于航空航天、汽车、运动器材等领域。

在轻量化汽车领域,由于其密度仅有1.6-1.9g/cm3,是钢材的1/5,同时它的拉伸、弯曲等强度高达钢材的2-3倍。

因此,碳纤维被极大推崇。

例如下端采用碳纤维制成的轮圈和车架不仅可以降低车重,还可以让汽车性能得到提高。

3.铝合金铝合金是一种轻量、结构强度高、耐腐蚀、抗震性好等特点的金属材料。

因此在汽车制造业中得到广泛的应用。

目前,众多汽车生产商,例如宝马、奥迪等都采用铝合金制造车身结构框架,如宝马采用了大量的铝合金制造车身结构框架,使车身重量比同类车型轻500-1,000公斤。

4.钛合金钛合金是一种相对来说比较昂贵的金属材料,但是它的优点也是显而易见的。

例如钛合金比钢材轻40%,比铝材更轻盈,同时其耐腐蚀性能也非常优秀。

在汽车轻量化领域,钛合金可以用于各种零部件的制造,例如发动机、变速器等。

二、轻量化工艺1.冷成形冷成形是一种在保证材料性质和机械性能的前提下,采用冷挤压机进行轻量化成形材料加工工艺的方法。

通过利用外重锤和内空心压头的相互作用,将材料压入模具中成型。

这种工艺可以避免对材料的脆化,保持了材料的强度和抗震性能。

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汽车轻量化材料的应用铝合金、镁合金、塑料、高强度钢是当前汽车轻量化的四种主要材料。

安全、节能、环保是汽车技术发展的永恒主题。

安全和舒适的功能装备增加汽车的重量,节能和环保要求减少CO排放及良好的回收再利用。

国外研究2表明:一般情况下,车重每减轻10%,可节省燃油3%-7%。

汽车排放与燃油消耗正相关,实现轻量化将会减少CO排放。

2从表1可见,钢铁应用比例虽有所下降,但仍是最主要的材料;塑料已与铸铁相当,甚至略微领先;铝合金排第4位,且增长势头明显;镁合金用量虽然还很小,但增长率很高。

奇瑞某一款车型材料大致构成如图1。

轻量化材料在汽车上应用现状汽车上铝合金产品大致可分为两大类:铝铸件和变形铝合金(主要包括:板材、挤压型材、锻造铝合金等)。

汽车上所用铝材3/4以上为铸件。

铝合金在汽车上的应用铝的密度比铁低,最适于产生高应力的毂状结构件的轻量化代用材料,如罩类、箱类、歧管等。

铝经合金化可使抗拉强度提高到45#钢水平,当用于高应力零件时,必须加大零件厚度来弥补强度的不足,以铝代钢可望减轻重量50%。

铝的特点主要有:(1)铝的密度低,是钢的1/3。

活塞使用铝是轻量化效果最好的例子。

(2)高的耐蚀性。

铝的表面自然形成氧化膜,故耐蚀性优良,不易生锈;易保持漂亮的表面;铝车轮普遍采用的原因就在于此。

(3)柔性的强度设计。

铝的合金化会使常温下的强度不低于铸铁,可用铝铸造或压铸成型的活塞、气缸盖、气缸体等零件。

(4)高的导热性能。

与铸铁比,导热性能约高三倍,因而最适于必须要散热的热交换器零件上。

这也是铝活塞所要求的特征。

(5)高的导电性能。

电导率约为铜的60%,密度是铜的1/3,用铜重量一半的铝就可传送与铜等量的电荷。

(6)表面美观。

经阳极氧化处理可在表面生成无色透明的氧化膜,另外利用染色、电解等可获得各种各样的色调。

(7)铸造性。

由于铝的溶化温度低,流动性好,故易制造复杂形状的零件。

(8)切削性。

切削性是铸铁的4-5倍,工具磨损程度仅为铸铁的1/2。

(9)耐磨性。

根据表面处理及使用条件,可直接作为轴承面使用。

也可用于气缸体。

与钢铁相比,铝合金具有质量轻、耐腐蚀性好、易于加工等特点,是近20年来在国内外汽车上使用最多的轻量化材料。

铝合金零部件除了有助于提高汽车的动力性和燃油经济性,它同时也是一个整车质量平衡体。

宝马公司表示“铝合金帮助我们成功解决了前、后轴质量的平衡问题”。

宝马新7系采用了铝合金发动机盖、铝合金保险杠,发动机中的某些部件也由铝合金加工而成。

铝合金代替传统的钢铁制造汽车,可使整车质量减轻30%-40%,制造发动机可减重30%,制造缸体和缸盖可减重30%-40%,轿车全铝车身比原钢材制品轻40% 左右。

50%以上,汽车铝合金车轮减重可达铝合金也有自己的“软肋”,抗承载能力较弱是其中之一。

由于铝的抗承载力与钢相比还是有差距,因此未来几年面市的所谓全铝合金轿车,可能仍将装备钢材底盘。

最关键的一条还是成本较高。

因为生产技术的局限,目前工艺流程复杂,且不易控制。

对每一个工序,都必须按流程操作,严格监控。

奥迪公司在A8和A2两款轿车上大胆采用了铝制零部件,目前A8与A2每年分别制造13000辆和50000辆。

据统计,2003年全球每辆汽车用铝已从1978年的50kg上升为140kg,增长1.8倍。

未来5年,中型轿车的铝合金含量将大幅增加,但目睹全铝合金打造的轿车上市,尚需时日。

专家预测,汽车材料铝化率达到60%以上在经济上是可取的。

据此推测,未来汽车的铝化极限可达30%-50%或以上。

新的汽车铝材开发与应用集中在三个方面,其一,车身、车架全铝化及大型铝合金型材的开发应用;其二,防冲挡及车门刚性结构的全铝化;其三,转动部分零部件的全铝化。

其它合金材料在汽车上的应用镁合金镁是地球上储量最丰富的轻金属之一、质量最轻的实际应用金属结构材3,比重比铝还轻1/31.75-1.90g/cm,比强度、比刚度却比铝和料,其密度为钢都高,易于加工、压铸经济,其最大特点是阻尼减振性和抗凹性好,特别是易于再生利用。

被誉为21世纪绿色工程材料,备受世界关注,被广泛运用于汽车、摩托车、飞机、电子摄影器材等方面,需求量每年均增长21%。

镁合金具有优良的切削加工性和抛光性能,在热态下易于加工成型。

镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。

镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250MPa,最高可达600多MPa。

屈服强度、延伸率与铝合金也相差不大。

镁合金还具有良好的耐腐蚀性能、电磁屏蔽性能、防辐射性能、导热导电性,可进行高精度机械加工。

镁合金具有良好的压铸成型性能,压铸件比厚最小可达0.5mm,适应制造汽车各类压铸件。

镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用,镁压铸件的生产效率比铝高30%-50%。

美国三大汽车公司通用、福特、原戴姆勒-克莱斯勒在1997年的用镁量分别为9500t、17500t、7000t,到2003年分别增价到30800t、17900t、10000t。

目前全球每辆轿车用镁量在5kg左右,欧洲和北美洲汽车用镁量年平均增长率在15%左右。

全球看好镁及镁合金在汽车工业应用,根据资料显示:今后5年内在汽车工业材料应用增长最快的是镁合金压铸件,到2015年由全球镁生产厂支持的镁未来发展计划将达到每辆车平均用镁量达到68kg。

美国汽车用镁集团总裁厄利·卡纳万先生表示,轻金属镁不再是汽车工业可供选择的金属材料,而是成为必须采用的金属材料。

当前应用研究的重点是汽车结构件和动力等部件,开发研究新型耐高温、抗蠕变、抗腐蚀镁合金。

钛合金3,是铁的1/2;钛的熔点为1668℃,比铁还要高;热钛的密度为4.5g/cm胀系数小,作为耐热材料很有潜力;其制成的钛合金抗拉强度可达1500MPa,可与超高强度钢媲美,其比强度是常用工程材料中最高的;钛合金可在550℃以下工作,优于铝合金及一般钢;具有比强度高、耐热性好、耐腐蚀性能好(优手不锈钢)、低温韧性很好(在-253℃时仍有良好韧性)、比断裂韧性高以及良好的加工适应性等优点。

钛合金适于制造汽车悬架弹簧和气门弹簧、气门,用钛合金制造板簧与用抗拉强度达2100MPa的高强度钢相比,可降低自重20%。

用钛合金还可以制造车轮、气门座圈、排气系统零件,还有些公司尝试用纯钛板作车身外板。

钛合金发动机气门用Ti-6A1-4V等制成的气门比钢制气门轻30%-40%,可提高极限转速20%。

日本丰田开发了低成本钛基复合材料,该复合材料以Ti-6A1-4V合金为基体,以TiB为增强体,用粉末;台金法生产,已在发动机连杆上得到实用。

钛的缺点是成本高、加工性能差,切削、焊接、表面处理都较难。

由于钛的价格昂贵(45万元以上/t),至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用。

钛最大的缺点就是提炼比较困难。

这主要是因为钛在高温下极易与氧、碳、氮等元素化合。

钛以其诱人的特性在汽车行业中有很大的应用潜能。

其高强度、低密度和优良的耐腐蚀性,不仅可用于汽车驱动装置,也可应用到汽车底盘上。

2002年在汽车工业中用钛近800t,而日本就占600t,2006年世界汽车、摩托车钛总。

由于钛金属价格高昂和制造工艺的原因,未来十年应用到汽车5000t量达到.上的量还将保持在低水平状态,年增长速度将近5%。

钛的冶炼技术一旦有突破,价格一定也会直线下降,定会成为继铁、铝之后的“第三金属”而被广泛应用。

塑料及其复合材料在汽车上的应用塑料及其复合材料特点:(1)汽车材料应用塑料的最大优势是减轻车体的重量。

一般塑料的比重在0.9-1.5,纤维增强复合材料比重也不会超过2.0,而金属材料的比重A3钢为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。

这使得塑料材料成为汽车轻量化的首选用材。

(2)塑料成型容易,使得形状复杂的部件加工十分便利。

例如仪表台用塑料可以一次加工成型,加工时间短,精度有保证。

(3)塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓;中作用,对车辆和乘员起到保护作用。

另外,塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的作用,可以提高乘坐的舒适性。

(4)塑料耐腐蚀性强,局部受损不会腐蚀。

塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板,如果用塑料做车身覆盖件,十分适宜在污染较大的区域中使用。

(5)塑料材料的第五大优势是根据塑料的组织成分,通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能的塑料,改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。

玻璃纤维增强塑料(FRP)等新品种已随着技术的成熟而正在扩大应用,主要用于车身的外装件和功能件。

具有高比强度和高比弹性模量的碳纤维增强塑料(CFRP)及有机合成纤维复合材料(Kevlar)有欧美等国已着手研究的新材料,并已开始使用,但成本较高。

碳素纤维复合增强材料重量比钢轻50%,比铝轻30%,故很多汽车制造厂将碳素纤维增强复合材料制造概念车和赛车车身。

在发达国家,汽车塑料的用量占塑料总消费量的5%-8%,在美国和日本,这个比例达到了12%,而且还在继续增加。

随着国际汽车巨头纷纷带新产品、新技术登陆中国,中国的汽车塑料用量逐年增加:从1995年6.4万t增加到2005年15万t左右。

预计中国汽车塑料用量2010年将达到23万t左右,年增长率约10%。

高强度钢在汽车上的应用在轻量化材料中,与铝合金、塑料相比,高强度钢具有以下特点:(1)价格低,经济性好;(2)基本上可利用原有生产线;(3)其弹性模量高、刚性好、耐冲击性好及较高的疲劳强度,有些高强度钢的抗拉强度为普通钢的2-3倍;(4)可以利用现有的汽车生产线,节约设备投资;(5)耐腐蚀性差。

日本提出“以g为单位减轻车质量”的设计理念推动了汽车高强度钢板的应用。

据专家介绍,北美1994年曾开发超轻钢汽车车身(ULSAB),可以使板材的强度平均提高1倍以上。

先进的高强度钢的研发是和铝镁等合金材料并驾齐驱进行的,有些甚至可以取代铝合金、镁合金,如车轮、车门、横梁、拖钩等。

高强度钢占汽车全部钢板总量的比例从1979年的8.2%发展到2000年的30%以上,且有进一步上升的趋势。

ULSAB已做出车体90%采用高强度钢板的样车,减重达30%。

1994年美国每辆汽车的高强度钢用量在110kg左右,到2010年预计增加到227kg左右。

高强度钢主要用于汽车外壳和结构件,在汽车中的应用与其替代材料如铝合金、镁合金和复合材料等的竞争日益加剧。

但由于这些轻量化材料自身性能上的限制、工艺要求以及价格较高,在目前汽车制造中仅能替代一小部分钢,因此高强度钢将是未来汽车材料的中坚力量。

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