淺談汽車新材料的應(yīng)用

湯蘭昀

摘要：汽車材料的發(fā)展是汽車技術(shù)發(fā)展的重要方面。材料是汽車質(zhì)量保障的基礎(chǔ)，在研制更經(jīng)濟(jì)、更安全和更輕便的汽車中，是關(guān)鍵的一環(huán)。汽車材料與汽車制造成本和耐用程度密切相關(guān)，現(xiàn)代汽車的技術(shù)進(jìn)步，很大程度就是材料技術(shù)的進(jìn)步。所以說新材料新工藝對于汽車工業(yè)的發(fā)展是至關(guān)重要的。

關(guān)鍵詞：金屬材料；鋼材；鋁鎂合金；泡沫金屬

中圖分類號：G710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006-5962（2013）08-0057-01

要了解當(dāng)今汽車方面新材料的應(yīng)用，就必須對當(dāng)今汽車發(fā)展對材料的要求有一個首要的了解。

1 當(dāng)前世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要特征

（1）輕量化與環(huán)保是當(dāng)今汽車材料發(fā)展的主要方向；

（2）盡管近階段鋼鐵材料仍保持主導(dǎo)地位，但各種材料在汽車上的應(yīng)用比例正在發(fā)生變化。主要變化趨勢是高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復(fù)合材料的用量將有較大的增長，鑄鐵和中、低強(qiáng)度鋼的比例將會逐步下降，但載重車的用材變化不如轎車明顯；

（3）輕量化材料技術(shù)與汽車產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝的結(jié)合將更為密切，汽車車身結(jié)構(gòu)材料將趨向多材料設(shè)計方向；

（4）更重視汽車材料的回收技術(shù)；

（5）電動汽車、代用燃料汽車專用材料以及汽車功能材料的開發(fā)和應(yīng)用工作不斷加強(qiáng)。

2 汽車制造的金屬材料

長期以來，鋼鐵一直是構(gòu)成汽車的主要材料，在汽車用鋼中，合金鋼比例較高。國外不少汽車采用含Cr、Ni、Mo等元素的結(jié)構(gòu)鋼和含Co量很高的永磁材料，而這些元素的資源都較稀缺，節(jié)約合金資源成為指導(dǎo)汽車材料開發(fā)和應(yīng)用的方針之一。

新型彈簧鋼 新型彈簧鋼主要指汽車懸掛系統(tǒng)的彈簧用鋼，目前用的最廣的鋼板彈簧是Si鋼，其性能基本上能滿足使用要求，近年來，變截面少片彈簧在汽車上的應(yīng)用越來越多，使用這種彈簧可以節(jié)約l/3左右的材料，并使汽車的平順性等性能得到改善，同時有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，但其生產(chǎn)工藝發(fā)生了相應(yīng)的變化，含Si量較高的彈簧鋼具有較高的脫碳傾向，故應(yīng)發(fā)展低Si或無Si的彈簧鋼，以滿足生產(chǎn)的需要。

微合金非調(diào)質(zhì)鋼 在鋼中加入微量V、Ti、Nb等元索、經(jīng)鍛造或軋制冷卻后在鐵索體、珠光體中析出碳化物或碳氮化物而達(dá)到強(qiáng)化，不需要調(diào)質(zhì)，可以減少熱處理工序和設(shè)備，避免熱處理變形和淬火裂紋造成的廢品，降低能耗和生產(chǎn)成本。

高強(qiáng)度鋼板 采用高強(qiáng)度鋼板，既可以減少汽車由身的質(zhì)量，又可以提高汽車的安全性和可靠性，含磷深沖壓高強(qiáng)度鋼板主要應(yīng)用在車身、駕駛室上的深沖壓件，使用得當(dāng)，可降低材料消耗10%，雙相鋼板其有較低的屈服強(qiáng)度和高的加工硬化能力，比較適宜于制造變形程度大的沖壓或拉延深件，根據(jù)成形特點，可使零件質(zhì)量減輕30%一60%。

日本在高強(qiáng)度鋼板的技術(shù)開發(fā)和性能研究方面已經(jīng)進(jìn)行了許多工作，為了提高汽車的安全性，高強(qiáng)度鋼板首先用在門柱和保險杠，目前正在進(jìn)行內(nèi)板、制動、車輪等方面的研究和試制。

3 泡沫金屬在未來汽車中的應(yīng)用

制造從泡沫塑料在建筑中廣泛使用中得到啟發(fā)，科學(xué)家們考慮在汽車業(yè)中使用"泡沫金屬"。目前汽車工業(yè)是消耗金屬最多的工業(yè)之一，金屬制造業(yè)雖然能生產(chǎn)2500多種性能各異的鋼材和千百種有色金屬，但仍然滿足不了汽車制造業(yè)的特殊需要。如果"泡沫金屬"能研制出來，它將成為未來汽車的最佳材料，這種泡沫金屬零件的結(jié)構(gòu)是：外表用薄鋼制成，中心則用泡沫金屬填充。

為了提高汽車的安全性和可靠性，需要從設(shè)計上、制造上，特別是材料方面考慮。例如，提高汽車結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度和韌性，使之更堅固可靠，一旦發(fā)生撞車、翻車等交通事故時，能最大限度地減輕損傷程度，保證人員的乘車安全。與此同時，大力發(fā)展各種汽車用的具有特殊功能的材料，以提高汽車的自控能力，進(jìn)一步改善汽車的性能。

隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)量的不斷增長，汽車產(chǎn)品檔次的不斷提高，對汽車保險杠專用材料的國產(chǎn)化研究也進(jìn)入了一個較快的發(fā)展時期，其中聚丙烯汽車保險杠專用材料的研究、開發(fā)是一個重點。目前，國內(nèi)聚丙烯汽車保險杠專用材料主要以PP為主材，并加入一定比例的橡膠或彈性體材料、無機(jī)填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成。

4 其他材料

平均起來，一輛現(xiàn)代化汽車包含兩噸以上的硅樹脂。在方向盤兜帽下、在車廂內(nèi)、在電子器件中、在殼體接縫處，無論在任何需要被包覆、密封或填充的地方，硅樹脂始終是首選。而且，汽車用皮革和紡織品越來越多的用硅樹脂作表面涂層，如此可以達(dá)到符合特定要求的表面性能。

隨著對新材料性能優(yōu)化的探索，汽車內(nèi)部用硅橡膠涂層的裝飾件正日益增加。硅橡膠適用于對機(jī)織物、費(fèi)織造材料或針織物的圖層。由于它具有高達(dá)90%的伸張率和能更好的耐高溫性能，因此可以承受所有的加工。

當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展，還有很多的新材料正在被研究運(yùn)用到汽車上，比如碳纖維材料、鈦合金還有其他的復(fù)合材料，但由于成本問題，目前很難突入到實際生產(chǎn)上，只能停留在實驗室階段，在此也就不過多的討論。希望隨著對其他新材料的不斷研究和發(fā)現(xiàn)，我們在汽車行業(yè)的發(fā)展速度將達(dá)到質(zhì)的飛躍。

參考文獻(xiàn)

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