現(xiàn)在的汽車制造業(yè)

主要采用鋼 鐵 鋁

這些材料會嚴(yán)重影響未來地球資源

可以說 樓主的想法非常好

我認(rèn)為你設(shè)計(jì)的汽車首先要環(huán)保、輕質(zhì)、節(jié)能的

所以我認(rèn)為可以取代現(xiàn)有材料的

又具備以上特點(diǎn)

車身新材料的種類

高強(qiáng)度鋼板

從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50％，故只適用于形狀簡單、延伸深度不大的零件。現(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭兀?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的2～3倍，深拉延段橡性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。中國奇瑞汽車公司與寶鋼合作，2001年在試制樣車上使用的高強(qiáng)度鋼用量為262kg，占車身鋼板用量的46%，對減重和改進(jìn)車身性能起到了良好的作用。

低合金高強(qiáng)度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼板等，車身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來選擇鋼板品種。

含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)握畢旁度冷軋鋼板主要用于轎車外板、車門、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高15％～25％；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20％；具有良好的點(diǎn)焊性能；

烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過沖壓、拉延變形及烤漆高溫時(shí)效處理，屈服強(qiáng)度得以提高。這種簡稱為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一；

冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服、屈強(qiáng)比低和加工硬化高、兼?zhèn)涓邚?qiáng)度及高塑性的特點(diǎn)，如經(jīng)烤漆后其強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。適用于形狀復(fù)雜且要求強(qiáng)度高的車身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車門加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等；

超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤0.005％）中加入適量的鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了深沖性與高強(qiáng)度的結(jié)合，特別適用于一些形狀復(fù)雜而強(qiáng)度要求高的沖壓零件。

輕量化迭層鋼板

迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，表層鋼板厚度為0.2～0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋、車身底板等部件。

鋁合金

與汽車鋼板相比，鋁合金具有密度小（2.7g/cm3）數(shù)宏、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。德國大眾公司的新型奧迪A2型轎車，由于采用了全鋁車身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車身減輕了43％，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奧迪A8通過使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件，車身零件數(shù)量從50個(gè)減至29個(gè)，車身框架完全閉合（見圖1）。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類車型的鋼制車身車重減少50%。由于所有的鋁合金都可以回收再生利用，深受環(huán)保人士的歡迎。

根據(jù)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性。

鎂合金

鎂的密度為1.8g/cm3，僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％。此外它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鎂的儲藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含 3.7%的鎂。近年來鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長率高達(dá)20％。

鑄造鎂合金的車門由成型鋁材制成的門框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車門，它由內(nèi)外車門板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車門輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板、儀表盤、方向盤等。

泡沫合金板

泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，僅為0.4～0.7g／cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋等。

蜂窩夾芯復(fù)合板

蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車車身上獲得較多應(yīng)用，如車身外板、車門、車架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。

工程塑料

與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型時(shí)能耗少。二十世紀(jì)七十年代起，以軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類、襯墊類、緩沖材料等塑料在汽車工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開發(fā)的LTD試驗(yàn)車，塑料化后的車身取得了輕量化方面的明顯成果（見表2）。

中國工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、設(shè)備陳舊、規(guī)模小、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價(jià)格高，缺乏市場競爭力。工程塑料在汽車上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國外上世紀(jì)八十年代的水平。如上海桑塔納轎車塑料用量僅為2.86kg/輛，紅旗CA7228型轎車為2.4kg/輛，而日本轎車平均為14kg/輛，寶馬則更高，為35.64kg/輛。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國內(nèi)最大的汽車用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。此項(xiàng)目引進(jìn)了世界先進(jìn)的工程塑料生成線和試驗(yàn)檢測儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15,000噸高性能ABS工程塑料的能力。

高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料

高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用，美國開展的最好。

二十世紀(jì)八十年代后期，復(fù)合材料車身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動機(jī)罩、翼子板、車門、車頂板、導(dǎo)流罩、車廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美等國汽車復(fù)合材料的用量約占本國復(fù)合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長態(tài)勢，復(fù)合材料作為汽車車身的外覆件來說，無論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從車身外覆件的使用向汽車的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。圖2為法國SORA公司為雷諾汽車公司開發(fā)的全復(fù)合材料轎車車身和重型卡車駕駛室。上海通用柳州汽車公司和東風(fēng)公司計(jì)劃推出全復(fù)合材料車身的家庭用小轎車。

車身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外車身輕量化的研究方向是開發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過多年的探索，已取得了新的進(jìn)展。德國大眾九十年代末開發(fā)的路波TDI車型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。

TDI所有車身部件都是輕質(zhì)金屬制成的，包括前擋泥板、車門、發(fā)動機(jī)罩和尾門，其中尾門的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成的。汽車的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤的內(nèi)骨架是鎂制成。乘客艙和發(fā)動機(jī)室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。

為解決新材料的防腐蝕保護(hù)和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術(shù)。

路波TDI的自重為830kg，包括417kg（50.5％）的鋼、136kg輕質(zhì)金屬（16.4％，包括3.7kg的鎂）、116kg塑料（14.0％）。在保證車身抗扭剛度、使用壽命和安全性的前提下，車身的重量減輕了50kg，汽車的總重減輕了154kg。由于汽車自重大幅度減輕，使得百公里油耗降至2.99升，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車的一半。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳?xì)浠衔锏呐欧帕拷档剿姆种唬堑湫偷沫h(huán)保型轎車，也是世界上批量生產(chǎn)的最經(jīng)濟(jì)轎車之一。

新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢

新材料回收再用性的研究

研究汽車新材料的最終處置問題至關(guān)重要，從某種程度上講，關(guān)系到它的生存與發(fā)展。目前，汽車上約占自重25％的材料無法回收再用，其中三分之一為各種塑料，三分之一為橡膠，還有三分之一為玻璃、纖維。鑒于這種情況，世界各國都花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行材料的回收再生問題的研究。現(xiàn)在可以通過三種途徑進(jìn)行回收：顆粒回收，重新碾磨；化學(xué)回收，高溫分解；能源回收，將廢棄物作為燃料。

德國在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確，即首先是避免產(chǎn)生，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。1991年規(guī)定回收塑料中的60％必須是機(jī)械性回收，另有40％可以機(jī)械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通過十年的努力，現(xiàn)在的回收率已高達(dá)87％。日本是循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法最全面的國家，其目的是建立一個(gè)資源“循環(huán)型社會”。為此，日本對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。此外，日本還大力支持以廢塑料為主的工業(yè)垃圾發(fā)電事業(yè)。計(jì)劃到2010年在全國建立150個(gè)廢塑料發(fā)電設(shè)備。

減少材料的品種

未來汽車在工程塑料類型的選擇上將會發(fā)生巨大的變化。目前汽車使用的塑料由幾十種高分子材料組成，當(dāng)前世界各大汽車公司致力于減少車用塑料的種類，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

降低成本

制約汽車車身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。作為主要新材料的高強(qiáng)度鋼、玻璃纖維增強(qiáng)材料、鋁和石墨增強(qiáng)，其成本分別為普通碳鋼的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材料進(jìn)入批量生產(chǎn)。如玻璃纖維增強(qiáng)材料將在成本上成為鋼材的有力競爭者，雖然它的重量減輕有限，但價(jià)格卻能為用戶接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車工業(yè)上很難有所作為。

先進(jìn)的制造工藝的研發(fā)

采用新材料與先進(jìn)的制造工藝是相輔相成的，汽車工業(yè)正在努力開發(fā)新的制造方法，對傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行更新。例如：適用于輕量化設(shè)計(jì)的連接工藝今年來有所發(fā)展，如德國某汽車公司在大批生產(chǎn)的轎車上采用CO2激光束焊接，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強(qiáng)度鋼板車身的強(qiáng)度提高了50％。又如，一些復(fù)合材料的SMC殼體的材料較厚，大約為2.5～3mm，限制了輕量化的幅度。法國雷諾公司采用新的A級表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。

車身設(shè)計(jì)方法的革命

據(jù)歐洲汽車界人士預(yù)測，在今后十年中，轎車自身質(zhì)量還將減輕20％，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外，車身設(shè)計(jì)方法也將發(fā)生重大變化。

由于大量采用新型材料，傳統(tǒng)的車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學(xué)增長規(guī)律的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)法，這種設(shè)計(jì)方法即能減少零件質(zhì)量，又延長了零件的使用壽命。此外，采用新的設(shè)計(jì)方法還能使車身零件數(shù)大幅度減少。如某車型的零件數(shù)已由400個(gè)減少到75個(gè)，質(zhì)量減輕30％。美國克萊斯勒汽車公司尚未投放市場的概念車由于采用了創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)法，使整車自重降至544kg。這說明輕量化設(shè)計(jì)具有極大的潛力。

現(xiàn)代汽車制造金屬材料的應(yīng)用及發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成，發(fā)生了較大的變化，高密度材料的比例下降，低密度材料有較大幅度的增加，可以說，從90年代開始，汽車材料向輕量化、節(jié)省資源、高性能和高功能方向發(fā)展。 一、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。 構(gòu)成汽車的零件約有兩萬多個(gè)，在這些零件中，使用了各種各樣的材料(見圖)。其中約86%是金屬材料，而在金屬材料中，鋼鐵材料占了80%。在90年代日本的消費(fèi)量中冷軋薄板占37%，熱軋薄板33%，特殊鋼24%;另外鋁鑄材料的83%都是用于汽車制造上， 這對日本經(jīng)濟(jì)界的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。 鋼鐵材料的理論強(qiáng)度約為14000MPa，直徑為1～2μm的鐵單晶體試棒可接近這個(gè)理論強(qiáng)度，而實(shí)際使用材料的最大強(qiáng)度只有2000MPa。從宏觀上看是由于材料的缺陷，在微觀上看是由于結(jié)晶的缺陷，所以，為得到強(qiáng)度高而便宜的鋼鐵材料，應(yīng)盡量減小這些缺陷，并進(jìn)行各種各樣的研究。 汽車的車體鋼板，以前使用的是容易成型的軟質(zhì)鋼材。為適應(yīng)輕量化的需求，以后開發(fā)了高張力鋼板。這種鋼板具有成型性好、強(qiáng)度高，并可使板厚減薄的優(yōu)點(diǎn)。高張力鋼板是在原有鋼板基礎(chǔ)上添加固溶強(qiáng)拆旁化型元素(硅、錳等)和析出強(qiáng)化型元素(鈮、鈦等)，并在鋼鐵廠退火爐內(nèi)連續(xù)退火而得到。它有著屈服點(diǎn)低的、復(fù)合成分多的特點(diǎn)。 車身外板用的鋼板使用最多的是加磷的抗拉強(qiáng)度為350～400MPa的鋼板，特別是轎車上使用的鋼板，20%～50%都是高張力鋼板。目前，正在進(jìn)行研究將以前鑄造的一體成型的發(fā)動機(jī)氣缸體改用鋼板沖壓成型，可大幅度減輕重量而制成輕量化(約33%)的鋼板制氣缸體。另外，驅(qū)動系統(tǒng)齒輪由于高功率輸出、輕量化、降低噪聲等的需要，對驅(qū)動系統(tǒng)齒輪提出了嚴(yán)格的質(zhì)量要求:強(qiáng)度好，熱處理變形小。為達(dá)到這一要求，在鋼鐵材料的制造過程中，采用了連續(xù)鑄造法。這種方法跟以前的鑄錠法相比，具有冷卻速度快、成分偏析少的優(yōu)點(diǎn)，它與制鋼時(shí)的真空脫氣技術(shù)組合，可以滿足齒輪所要求的強(qiáng)度。進(jìn)而，為縮小對熱處理變形影響大的鋼的淬透性的偏差，制造出高品質(zhì)的連續(xù)鑄造鋼，現(xiàn)在鑄造的鋼可將日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的淬透性規(guī)格限制在1/3上。連續(xù)鑄造法具有提高制鋼時(shí)的材料利用率和降低制造所耗能源的優(yōu)點(diǎn)，且由于制造工藝合理旅態(tài)橡化也使成本有了降低。 降低成本是和提高質(zhì)量同等重要的課題，降低成本主要有兩個(gè)手段:一是減少合金元素的添加量和降低替代材料的成本。可將價(jià)高而且價(jià)格不穩(wěn)定的含Mo的Cr～Mo鋼改用鉬添加量只有其一半的半Mo鋼和硼鋼。二是降低零件制造成本。在這里為降低零件制造所消耗的能源而采用非調(diào)質(zhì)鋼，為提高加工能力，也有采用易切削鋼。因非調(diào)質(zhì)鋼添加了釩，控制了熱鍛后的冷卻速度，省去了淬火、回火的熱處理，故確保了強(qiáng)度。它可在汽車的曲軸、連接件、FF車的車輪等部分使用，其用途可望得到進(jìn)一步擴(kuò)大。另外，對于易切削且強(qiáng)度降低少而用于齒輪閉蔽的低鉛、易切削鋼是一種新的易切削鋼材。它可用于小型車的變速器，并具有降低制造成本的效果。 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(shí)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(diǎn)，可使零件質(zhì)量減輕30％一60％。 鍍覆鋼板 鍍層鋼板和鋼管的研制與應(yīng)用，是為了改善耐腐蝕性等性能。國外在汽車上大量使用覆層鋼板。鍍鋁或滲鋁鋼管主要用來制造消聲器，排氣凈化裝置的接觸容器和反應(yīng)器部件。鍍鋅鋼板用來制造車身、車架、駕駛室、油箱等零件。含鋅、鉻的高分子化合物涂層鋼板，主要用于防腐蝕要求高和不便于涂裝的車身、駕駛室零件。 傳動系材料 齒輪是汽車的重要基礎(chǔ)零件，應(yīng)按其模數(shù)和工況選用不同級別的齒輪鋼。在我國目前變速器和后橋齒輪大都使用2OCrMnTi，需仿制國外成熟的先進(jìn)鋼種，形成汽車齒輪用鋼系列化。 擴(kuò)大應(yīng)用有色輕金屬 有色輕金屬的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，鋁的密度為鋼的l/3，用鋁代替鋼可以減少質(zhì)量50％左右，但鋁的強(qiáng)度低，體積較大。鎂合金的強(qiáng)度比鋁合金高、而與高強(qiáng)使合金結(jié)構(gòu)鋼相近，所以，沖壓鋁、鎂合金作汽車材料，是使汽車減輕質(zhì)量和節(jié)能的一條有效途徑。用鋁合金板可制造發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋、保險(xiǎn)杠、車身內(nèi)外板件、散熱器，用鎂合金制造操縱桿托架、大粱、離合器殼和變速器殼等。 粉末冶金合金 燒結(jié)金屬，是以金屬粉末為原料，作金屬模具內(nèi)壓縮成形，后燒結(jié)而成的，無需加工，材料的成分配制能自由控制，它已應(yīng)用于軸承、排氣門座、凸輪、齒輪、支架上。這種材料也可以用來制造連桿、消聲器、離合器、轉(zhuǎn)向系及制動系部件。

隨著粉末冶金工藝和技術(shù)新發(fā)展，高強(qiáng)度、高耐磨性、耐熱、形狀復(fù)雜的燒結(jié)結(jié)構(gòu)零件和高性能減摩材料將大量應(yīng)用于汽車制造中。所以，高強(qiáng)度燒結(jié)合金鋼、燒結(jié)不銹鋼等結(jié)構(gòu)材料、低噪聲軸承材料、高溫高真空減摩材料、半金屬減摩材料等將進(jìn)一步得到發(fā)展和應(yīng)用，這將對汽車制造產(chǎn)生巨大的影響。 鋁合金材料 鋁是輕量化首選材料。在高張力鋼板、鋁、塑料與一種稱為FRP的輕量化材料中，鋁起了特別重要的作用。由于鋁的比重只有鐵的1/3，由鐵向鋁轉(zhuǎn)換也比較容易，所以把活塞、進(jìn)氣支管、氣缸蓋、盤輪等都采用了重量輕的鋁合金。 在美國和歐洲，保險(xiǎn)杠、油箱也將鋼板改用為鋁合金。保險(xiǎn)杠用的新鋁合金也多次被開發(fā)。但在日本，主要使用的是鋼板和塑料，這是因?yàn)闅W美等國和日本的鋁價(jià)格差異較大。因此，未來汽車的材料構(gòu)成比例中，歐美地區(qū)的鋁將成為主要比率。如在德國的試驗(yàn)車中，鋁合金使用率已達(dá)到全體材料的30%。另外，由于不穩(wěn)定的鋁價(jià)格和強(qiáng)力塑料的推出，每輛汽車中鋁使用量的增加勢頭比以前有所減弱，從精煉鋁在價(jià)格來看，鋁仍將是輕量化首選材料。 鎂合金材料 鎂比鋁更輕，且資源豐富。對于易氧化的鎂，由于已開發(fā)出效率高的鍛造工藝，使鎂的制造成本下降，但其精煉能源為電力，所以其成本比鋁高。鎂能否在汽車零部件上大量使用，鎂和鋁的價(jià)格差成為關(guān)鍵。鎂的比重只有鋁的0.64;因此價(jià)格差如能控制在1.7倍以下，才有可能使用鎂。據(jù)此，從目前輕量化材料的現(xiàn)狀出發(fā)，還不如把鋁改換成塑料。但也存在制造設(shè)備的供給能力和再循環(huán)問題。而在環(huán)境問題上，也將會帶來新的問題。 二、汽車金屬材料的應(yīng)用和發(fā)展 汽車板料成形的發(fā)展趨勢 為滿足較高的安全標(biāo)準(zhǔn)及乘坐的舒適性，就必須增加轎車的質(zhì)量，但轎車的質(zhì)量又極大地影響著轎車的油耗及尾氣的排放量，因此，汽車工業(yè)正努力采用輕型結(jié)構(gòu)來減輕汽車質(zhì)量。這就涉及到對材料及生產(chǎn)工藝的戰(zhàn)略決定。而占整車質(zhì)量20％～25％的白車身無疑具有很大的減輕質(zhì)量潛力。 不同的車身結(jié)構(gòu)對減輕車身質(zhì)量的潛在能力起決定性的作用，這些方法一類為分開的生產(chǎn)方式(自支撐底盤及獨(dú)立車身和承載構(gòu)架及獨(dú)立車身)，另一類為集成式的加工方法。(金屬板材整體式車身和無車架車身)。如今金屬板材整體式車身在大批量生產(chǎn)中已廣泛使用。 減輕車身質(zhì)量的方法 大最使用輕質(zhì)材料是車身減輕質(zhì)量的主要手段。如今，中型車質(zhì)量經(jīng)50％～60％由鋼組成，車身中鋁的結(jié)構(gòu)比僅限于3％～7％(質(zhì)量)、集中于發(fā)動機(jī)及底盤生產(chǎn)中。塑料約占10％～15％(質(zhì)量)。在當(dāng)今大批量生產(chǎn)中，白車身的主要材料是鋼，但其他材料如鋁合金及塑料正顯得愈加重要，過去白車身材料采用常規(guī)低碳鋼，然而為了減輕質(zhì)量及增加結(jié)構(gòu)性能，高強(qiáng)度鋼(HSS)已變得愈加有前景了。 在可靠的生產(chǎn)工藝下，采用高強(qiáng)度鋼可減輕質(zhì)量。在大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)板件要求更大的拉深深度以及更加復(fù)雜的負(fù)載。大批量生產(chǎn)中，屈服強(qiáng)使高達(dá)42OMPa的微合金鋼和含磷合金鋼，在結(jié)構(gòu)部件中(防撞擊部件)，如車體內(nèi)側(cè)板、內(nèi)側(cè)柱等，已廣泛的應(yīng)用。 對大批量和小批量生產(chǎn)的影響 在金屬車身面板和結(jié)構(gòu)面板的生產(chǎn)成形中，深沖壓為主要的生產(chǎn)工藝。然而在材料成形方面仍然可以進(jìn)一步改進(jìn)。生產(chǎn)工藝必須根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模劃分。白車身內(nèi)面板和外面板的大規(guī)模生產(chǎn)通常由沖壓線和多工位壓機(jī)生產(chǎn)，因?yàn)檫@些生產(chǎn)方式可以滿足批量的要求。而材料(尤其是超高強(qiáng)度鋼)對壓力機(jī)最大許可壓力和單位工件生產(chǎn)時(shí)間有很大影響。 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。 報(bào)載歐洲目前已經(jīng)研制出--種新型鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，它比普通鋼質(zhì)材料輕10％。主要是靠粘結(jié)鋼質(zhì)零件和采用減震材料新結(jié)構(gòu)而制成。同時(shí)還研制出“精確鋼坯”組合新結(jié)構(gòu)，能使所有部件相互巧妙配合。這樣，在汽車制造中，就可以機(jī)動而廣泛地選用應(yīng)力強(qiáng)度恰好合適的組合部件，如在車門鉸鏈部位，其零件除外形合理、美觀外，還需具備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 目前德國科學(xué)家已經(jīng)成功地研制出“泡沫鋁”--將鋁粉和鈦氧化合物粉末相混成，填放到鋼皮制成的模型中，然后再把這充滿混合物的模型加熱到鋁的熔點(diǎn)，這時(shí)，氫氣會從氫化合物中分解而逸出，從而使熔化的鋁產(chǎn)生泡沫，當(dāng)鋼皮模型完全冷卻后，便形成了固體“泡沫鋁”。這種“泡沫鋁”具有整體結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量輕而均勻，強(qiáng)度比鋁更高，其外覆的鋼皮模型更增強(qiáng)了部件的強(qiáng)度和剛度。 為了提高汽車的安全性和可靠性，需要從設(shè)計(jì)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(jiān)固可靠，一旦發(fā)生撞車、翻車等交通事故時(shí)，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(shí)，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。 汽車所用的材料，由于節(jié)省能源、節(jié)省資源、輕量化的需要而有所變化，新材料相繼被推出、應(yīng)用。在比較成熟的金屬材料中，鋼鐵材料和輕金屬材料也出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢。

環(huán)保、輕質(zhì)、節(jié)能是未來汽車發(fā)展主題，汽車的未來靠新材料支撐，新能源汽車和傳統(tǒng)汽車的節(jié)能技術(shù)，已成為當(dāng)前全球汽車工業(yè)的開發(fā)研究熱點(diǎn)，汽車輕量化也成為當(dāng)前汽車技術(shù)的主要發(fā)展方向。研究表明，轎車重量減輕10％，燃油消耗可減少6％。減輕汽車的自重，是降低油耗、節(jié)約能源、減少汽車排放的最有效途徑。汽車輕量化水平的高低已成為汽車行業(yè)競爭力強(qiáng)弱的標(biāo)志，成為汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心問題，巧搏稿而要實(shí)現(xiàn)輕量化新材料在自主開發(fā)車型中的應(yīng)用，必須掌握汽車新材料的設(shè)計(jì)、成型、焊接、涂裝等技術(shù)。汽車材料是汽車品質(zhì)的基礎(chǔ)，汽車技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依托于汽車材料的發(fā)展。要研制更經(jīng)濟(jì)的汽車，就必須使用更輕便的材料，這已經(jīng)成為汽車界的一種共銀隱識。這幾年，鋁合金、高強(qiáng)度鋼、合成材料等等在汽車中的應(yīng)用越來越廣泛。鋁輪轂便是此次展會的一大亮點(diǎn)，加工精細(xì)、多色設(shè)計(jì)的全鋁輪轂引人注目。據(jù)展會現(xiàn)場一家參展企業(yè)的代表透露，目前小型車市場對全鋁輪轂的需求量非常大，投資生產(chǎn)鋁輪轂這一精加工項(xiàng)目也成為當(dāng)前一大投資熱點(diǎn)。據(jù)了解，在日前舉行的2005第四屆長春國際汽車博覽會期間，中國汽車工業(yè)協(xié)會與國家統(tǒng)計(jì)局聯(lián)合發(fā)布了2004年度中國汽車零部件百強(qiáng)企業(yè)名單，生產(chǎn)鋁輪轂的企業(yè)占了很大比例，甚至有些是專業(yè)生產(chǎn)鋁輪轂的企業(yè)，而且此次公布的百強(qiáng)企業(yè)不含外資獨(dú)資企業(yè)，這意味著國內(nèi)企業(yè)已完全掌握了鋁輪轂生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)銷兩旺也足以說明國內(nèi)汽車市場對鋁輪轂的需求是多么強(qiáng)勁，可以說鋁輪轂用鋁在鋁消費(fèi)市場占有很大比例。不僅國內(nèi)企業(yè)看準(zhǔn)了這一市場，國外企業(yè)也不甘錯(cuò)過商機(jī)，世界最大的氧化鋁、電解鋁和鋁加工產(chǎn)品的生產(chǎn)商美鋁公司日前宣布，美鋁緊固件系統(tǒng)部將在我國蘇州工業(yè)園區(qū)興建兩個(gè)新工廠，以支持快速增長的汽車零部件市場。21世紀(jì)的汽車工業(yè)中，材料將會取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，材料技術(shù)將推動汽車工業(yè)的發(fā)展，目前一批新型汽車材料如稀土金屬、記憶金屬、泡沫鋁材、稀土永磁材料、高性能復(fù)合材料等在快速發(fā)展的汽車工業(yè)中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。材料技術(shù)如果不發(fā)展，汽車技術(shù)就得不到快速發(fā)展孝孝。汽車工業(yè)的發(fā)展將帶動材料等一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動我國工業(yè)化的進(jìn)程.

你指家用車還是賽車？

賽車都是往碳滾孝纖維發(fā)展 以輕為目標(biāo)

家用車還要更多的考慮強(qiáng)度

估計(jì)以后還是合成塑料 和鋁有主要材料

至于 鈦等等一些高級材料 暫時(shí)友毀夠好備備戧 成本太大

期待碳纖維在汽車上的大規(guī)模應(yīng)用！

標(biāo)簽：懂行新材料未來