淺談汽車新材料的應用

付昌星

（懷化職業(yè)技術學院，湖南 懷化 418000）

汽車工業(yè)從它誕生的那一天起，就始終處于加工制造業(yè)的前沿地帶，這一領域的科學技術始終都是處于發(fā)展的領軍地位，許多的新技術、新材料就是在汽車制造工業(yè)當中率先應用，后來才逐漸普及到其他領域當中的，汽車的構成材料更是如此了。在汽車的制造當中，汽車材料是保證汽車的制造質量、提高駕駛體驗、增加乘坐舒適度的基本保障，也是汽車品牌被廣泛認可、提升品牌價值、增強品牌的市場競爭力的核心因素，可以說汽車技術的發(fā)展，在很大程度上都是汽車材料的發(fā)展推動的。在當前時期內，汽車材料發(fā)展主要方向是輕量化、強度化、多元化，是以節(jié)能環(huán)保、舒適安全、低成本核算為基本要求的，因此，越來越多的汽車設計師和工程師開始注重高強度鋼性材料、合成性材料、復合型材料等新材料在汽車上的應用。

1 新型鋼鐵材料在汽車制造中的應用

長期以來，鋼鐵一直都是汽車制造業(yè)中廣泛使用的原材料，但是大量的鋼鐵使用，造成了車身自重的不斷增加，勢必會造成汽車行駛過程中的油耗增加，極不利于當前節(jié)能環(huán)保的理念。因此，使用新型鋼鐵，有效降低車身自重，提高車身強度，成為各大汽車制造廠商的首要選擇。首先，廣泛應用于車身制造的是高強度鋼。采用高強度鋼制造汽車車身，可以有效降低車身重量，提高汽車的安全性，使汽車更加的可靠耐用。高強度鋼板主要用于車身和駕駛室的深沖壓件制作當中，有效使用可以節(jié)約材料達到10%以上，同時還能夠有效降低車身自重，可以降低零件質量約30%～60%。目前日本在高強度鋼的開發(fā)研制方面已經(jīng)取得了一定突破，也已經(jīng)在門柱和保險杠等部位應用了高強度鋼，目前正在向車身的其他部位使用開發(fā)過程中。其次是新型彈簧鋼，用于制造汽車懸掛系統(tǒng)中使用的彈簧。目前廣泛使用的彈簧鋼是硅鋼，尤其是近些年出現(xiàn)的變截面少片彈簧，不僅能夠有效節(jié)約三分之一左右的制造材料，有效降低制造成本，同時還能使汽車在行駛中的平順性得到有效提升，實現(xiàn)了效益與質量的雙豐收。

2 鋁合金材料在汽車制造中的應用

鋁合金是在當今工業(yè)中應用最廣泛的一種有色金屬結構材料，在航空、航天、船舶、機械等制造行業(yè)中都有廣泛的應用，尤其是在汽車制造工業(yè)當中，鋁合金更是應用速度最快、應用范圍最廣的一種輕型金屬。因為鋁合金具有重量輕、強度大、耐酸堿腐蝕效果好等優(yōu)點，是一種制造汽車的絕佳材料，應用在汽車制造當中，最普遍的就是鋁合金輪轂了，其次就是鋁合金發(fā)動機。至于使用鋁合金制造車體的技術，也早已經(jīng)被奧迪公司攻克了。奧迪公司在1999年就已經(jīng)推出了一款由鋁合金打造車體的全鋁空間框架車身汽車——奧迪A2，也是世界上首款量產上市的全鋁轎車。這款A2轎車從A柱到C柱，都采用高強度鋁合金制成，就連車門拉手處的把坑都是采用沖壓成型，大大增強了車身的強度，并有效降低了車身質量，實現(xiàn)了堅固與節(jié)能的完美契合。

3 鈦鎂合金材料在汽車制造中的應用

鈦合金的質量輕、強度大，耐酸堿腐蝕性極佳，是一種非常理想的汽車制造材料。但是因為鈦合金的造價非常昂貴，因此不可能大量使用，只能應用于汽車的節(jié)氣門等關鍵性部件制造中。鎂合金，顧名思義就是以金屬鎂為主要原料，加入其他微量元素形成的合金，具有密度小、強度大、彈性好、減震性能佳的特點，同時鎂合金承受沖擊載荷的能力要優(yōu)于鋁合金，耐有機物和抗堿耐蝕性更好，因此也是一種極佳的汽車制造材料。鎂合金的質量大約只相當于鋁合金的三分之一，因此使用鎂合金更能夠實現(xiàn)車身的輕量化，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。鎂合金的強度要比鋼材和鋁合金材料更好，幾乎相當于工程塑料；剛度幾乎和鋼材以及鋁合金持平，又比工程塑料高出一個檔次。鎂合金具有十分優(yōu)秀的抗沖擊性能，可以大大降低汽車在行駛過程中產生的風噪、胎噪和路噪，提升車內的靜謐性。鎂合金具有良好的吸能效用，一旦發(fā)生意外，可以瞬間吸收大量的特高能量，保證駕乘者的安全。但是鎂合金同樣造價極高，一般只能用于高端汽車的制造。

4 塑料材料在汽車制造中的應用

塑料是以單體為原料，通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物，可以自由改變其自身成分及形體樣式，可塑性強。塑料具有重量輕、密度小，易成型、耐酸堿，導熱導電性能差等優(yōu)點，因此一直以來被廣泛應用于汽車制造業(yè)中，例如儀表盤、裝飾件等。隨著科技的不斷進步與發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了一種幾乎是真正的用塑料打造的汽車——Composite Concept Vehicle，由戴姆勒——克萊斯勒公司制造的名為CCV的近乎于全塑料車體外殼的概念車。這種汽車的車身外殼是采用聚對苯二甲酸乙二酯材料模壓注塑而成，開啟了一條汽車制造材料的創(chuàng)新之路。

5 泡沫金屬材料在汽車制造中的應用

泡沫塑料當前已經(jīng)廣泛應用到了建筑領域當中，科學家從中受到啟發(fā)，開始研究使用泡沫金屬了。因為汽車制造工業(yè)屬于金屬消耗的大戶，當前可以生產并用于制造的鋼材種類已達兩千五百多種，有色金屬的使用量也已經(jīng)達到了千百種，但是這對于汽車制造行業(yè)的使用量來說仍然是處于供不應求之下。因此，如果能夠大量采用泡沫金屬，也就是在汽車零部件的制造過程中，外部使用特種鋼材，內部使用泡沫金屬進行填充，這樣就可以大大節(jié)約各種鋼材及金屬的使用量，同時也可以節(jié)省大量的能源和資源。同時，如果采用這種泡沫金屬制造汽車，一旦發(fā)生事故，還能夠有效避免汽車車身給駕乘人員帶來的傷害，更好的保護司機及乘客的安全。

6 工程陶瓷材料在汽車制造中的應用

工程陶瓷又稱高強度陶瓷，是一種以硅粉為原料，采用反應燒結或者熱壓工藝制造而成的陶瓷，強度一般都很大，具有極其突出的高耐磨性和高抗酸堿化學腐蝕性，具有高絕緣特性和高耐熱、隔熱性，是一種綜合性能極佳的材料。因為工程陶瓷材料的密度較低，可以有效實現(xiàn)汽車的輕量化，以有效降低能源的消耗，達到節(jié)能減排目的。在當前形勢下，主要采用工程陶瓷的部件主要有缸套和活塞、燃燒室、渦輪增壓器葉輪等等。因為工程陶瓷的造價較高，同時產品的廢品率一直居高不下，也造成了在汽車制造行業(yè)中不能大量使用。

7 碳纖維材料在汽車制造中的應用

碳纖維材料，簡稱CF，是一種具有高強度的、高模量纖維的新型纖維材料，材料本身的含碳量達到95%以上。碳纖維具有外柔內剛的特性，質量要比鋁合金更輕，但是強度又要遠高于鋼鐵，同時具有極佳的耐腐蝕性，因此被廣泛應用于國防、軍事、民用等領域。最早在汽車制造中使用碳纖維的，是賽車領域，但是因為碳纖維的造價極高，因此直到現(xiàn)在也只有那些超級跑車才會使用碳纖維作為制造材料，包括整個車身的發(fā)動機罩、車頂、兩側翼子板、車門、行李箱甚至是底盤、發(fā)動機艙的集氣箱、車內飾板等，都可以采用碳纖維進行制造。總體來說，碳纖維的應用非常廣泛，幾乎包含了強度、剛性、輕量等各種優(yōu)點，隨著科技的不斷發(fā)展，碳纖維材料將在汽車制造中被廣泛應用。

8 其他新型材料在汽車制造中的應用

隨著科技的發(fā)展，越來越多的新型材料被逐漸應用到了汽車制造業(yè)中。比如納米材料，可以說整輛汽車從內到位、從前到后、從發(fā)動機到內部飾品，都可以采用納米材料制作。因為納米材料具有密度小、強度高特點，同時還可以進行完全回收再利用，因此使用納米材料制造汽車，可以大大提高車體的剛度和強度，降低車身自重，延長汽車使用年限，降低內耗，減少污染，節(jié)約能源，并有效增加汽車的安全性能。再如生態(tài)塑料材料，其制作途徑是從植物當中提取材料或者使用植物以及石油材料的混合物進行制造，因此這種材料在使用過程中可以有效降低二氧化碳的排放量，達到節(jié)能減排的目的。

總而言之，在汽車制造業(yè)中廣泛使用新材料，實現(xiàn)了人們對節(jié)能環(huán)保、舒適安全、低成本核算等方面的要求，使汽車在堅固性越來越強、重量越來越輕的基礎上還能保證更多的功能使用，為人們帶來更好的駕駛質感和乘坐體驗。我國的汽車工業(yè)還處在一個發(fā)展時期，未來的路還很長，這就需要我國的汽車研究人員和工程師要努力攻關、勇于創(chuàng)新，將更多的新材料應用到汽車制造業(yè)當中來，推動我國汽車工業(yè)的更大進步和更好發(fā)展。

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