汽车材料7有色金属和非金属材料共50页

2．镁及镁合金
镁的密度很小，耐蚀性很差，强度和塑性均不高 ，一般不直接用做结构材料。
镁合金比强度更高，能承受较大的冲击载荷和具 有更高疲劳极限；耐蚀性好（特别耐煤油、汽油 等矿物油和碱类的腐蚀），有良好的切削加工性 。因此在航空、无线电通信、仪表等行业获得广 泛的应用。镁合金是最有发展前景的汽车轻量化 材料之一。
（2）陶瓷的性能及应用
具有很高的弹性模量和硬度（＞1 500 HV ），极高的红硬性（可达1 000℃以上）， 抗压强度高，但抗拉强度和韧性都很低， 脆性大 ；
化学性能非常稳定 ； 熔点很高，一般在2 000℃左右 ； 导热性和膨胀性小 ；
大多是绝缘体，某些特种陶瓷具有导电性 和导磁性。
我国工业纯铜常用的有T1、T2、T3、T4四种， 代号中数字越大，表示杂质含量越高。
2．黄铜
黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金，分为 普通黄铜和特殊黄铜。几种常用黄铜的牌号 、成分、机械性能及用途见教材表10.3。
3．青铜
青铜原指铜锡合金，因呈青黑色而得名。以 后，由于需要发展了不含锡而加入铝、硅、 锰、铅等其他元素的青铜，称特殊青铜或无 锡青铜。几种常用青铜的牌号、成分、机械 性能及用途见教材表10.4。
具有良好的光学性质，即透明性和折光性。
除此之外，特种玻璃还有吸热、防辐射、防爆等 特殊性能。
在汽车上，主要用做挡风玻璃和车身玻璃等。
（2）常用玻璃
平板玻璃 ； 浮法玻璃 ； 钢化玻璃 ； 夹层玻璃 。
10.2.3 复合材料
复合材料是指由两种或两种以上 物理和化学性质不同的物质组合 起来而得到的一种多相固体材料 。
型钛合金（TA）具有很好的强度、韧性、热稳
定性、焊接性和铸造性，抗氧化能力较好，塑性 较低，热强性很好；

汽车橡胶制品主要分布在汽车车身、传动、转向、悬挂、制
动和电器仪表等系统内。
1、轮胎
2、密封件
制造轮胎的主要材 料有生胶、骨架材 料以及碳黑等。
汽车上使用的橡胶密封 制品主要包括油封件、 密封条、密封圈、皮碗、 防尘罩、衬垫等。
具体解释见备注
非金属材料 塑料、橡胶、玻璃
橡胶应用 汽车轮胎的类型与结构特点
塑料件在汽车室内应用
非金属材料 塑料、橡胶、玻璃
玻璃应用
玻璃也是汽车应用的重要材料之一
1
2
5
车窗玻璃
1—前风窗玻璃；
4
2—前门窗玻璃；
3—后门窗玻璃；
3
4—后角窗玻璃；
5—后风窗玻璃。
非金属材料 塑料、橡胶、玻璃
玻璃应用
车窗玻璃特性
正面风挡——抗压、抗爆、减速
（当车速超过100km/h或以上时，从车内看并没有那样快）
作 业
3、前风挡玻璃和其他玻璃有什么不同？ 4、为什么不采用金属管，而采用橡胶管？
侧 窗——抗爆 后风挡——抗爆、夹有电热丝
（用于电加热除霜）
小心：一块前风挡玻璃都在千元以上！
非金属材料
玻璃应用 根据玻璃用途分类
钢化玻璃 夹层玻璃 防爆玻璃 中空玻璃 防水玻璃 特种挡风玻璃
塑料、橡胶、玻璃
非金属材料 其他非金属材料
汽车离合器摩擦片， 点火系统中的分电器盖和 火花塞的绝缘部分，都是 非金属制品。
属材料。作为一个汽车人，认识、了解和掌握这些知识，有 助于今后的工作！ 种类：
橡胶、玻璃、塑料、皮革、针织品、木制品、陶瓷… 用途：
不同材料，用于车辆的不同部位和作用。
非金属材料 车用非金属材料

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2. 特殊黄铜 为了获得某些性能，在普通黄铜中加入铝、硅、锰、锡、铅等合金元素而组成的 合金，称为特殊黄铜。按其所加元素的不同，分为硅黄铜（ HSi80-3）、铅黄铜 （ HPb63-3）、锡黄铜（ HSn62-1）等。特殊黄铜加入合金元素，改善了黄铜的力 学性能、耐蚀性或某些工艺性能。如加入铝能提高黄铜的硬度、强度和耐磨性；加 入硅能提高黄铜的硬度、强度和铸造性能；加入锰能提高黄铜的力学性能和耐蚀性； 加入锡能提高黄铜的耐蚀性，尤其是能提高黄铜在海水中的耐蚀性；加入铅能改善 黄铜的切削加工性能等。
26
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一、工业纯铜
纯铜是用电解法获得的，也称“电解铜”，外观呈紫红色，故又称紫铜。工业纯 铜的含铜量为 99.50%～ 99.95%。纯铜具有良好的塑性、导电性和耐蚀性，特别是 导电性仅次于银而居于第二位。铜的密度为 8.9 g/cm3，熔点为 1 083 ℃。工业纯 铜的强度、硬度低，不宜制作结构零件，广泛应用于制造电线、电缆、铜管以及配 制铜合金。此外，纯铜还可用于制作气缸垫、进排气管垫、轴承衬垫和油管等。
第七章 有色金属材料及其在汽车上的应用
第一节 第二节 第三节 第四节
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金 其他有色金属
1
材料学上通常把铁、锰、铬及以铁碳为主的合金（钢铁）称为黑色金属，如钢、 生铁、铁合金、铸铁等，把其他金属及其合金称为有色金属。有色金属具有质轻、 强度和硬度一般比普通金属高、导电性好、电阻温度系数小等钢铁材料所不具备的 物理性能和化学性能，而且又具有一定的力学性能和较好的工艺性能，是实现汽车 轻量化的理想材料，因而在现代汽车工业中得到了广泛的应用。
10
3. 工业纯铝的主要用途 工业纯铝主要用来代替铜制作导线、电缆、电气元件以及强度不高的耐蚀器皿、 生活器皿和配制铝合金等。在汽车中常用于制作压缩机垫圈，排气阀垫片，内、外 装饰件和铭牌等。

提高燃油经济性和加速性能。
金属材料的强度和刚度对汽车的动力性能至关重要。 高强度的材料能够支撑复杂的动力系统和传动系统，
确保发动机、变速器和底盘的性能。
非金属材料如塑料和复合材料的阻尼和减震性能有助 于吸收振动和噪音，提高驾驶的平稳性和舒适性，间
接影响动力性能。
材料对汽车经济性能的影响
01
金属和非金属材料的耐腐蚀性和抗老化性能直接影响汽车的使用寿命和维修成 本。耐腐蚀和抗老化的材料能够减少维修和更换部件的需求，降低总体拥有成 本。
项目二 汽车常用金属材料和非金 属材料
contents
目录
• 汽车常用金属材料 • 汽车常用非金属材料 • 金属与非金属材料的选用 • 汽车材料的发展趋势 • 材料对汽车性能的影响
01 汽车常用金属材料
钢铁材料
01
钢铁材料是汽车制造中应用最广泛的金属材料之一，主要用于制造汽 车车身、底盘、发动机等重要部件。
玻璃具有透明度高、化学稳定 性好、机械强度高等优点，能 够有效地保护乘员安全。
现代汽车玻璃材料主要包括钢 化玻璃和夹层玻璃，它们具有 良好的抗冲击性和安全性。
其他非金属材料
01
其他非金属材料包括陶瓷、复合 材料等，它们在汽车中也有广泛 的应用，如发动机部件、刹车片 等。
02
这些材料具有优异的性能，如高 强度、高耐磨性、高耐热性等， 能够提高汽车的安全性和可靠性 。
非金属材料的阻燃性和烟雾毒性也是汽车安全性能的重要考虑因素。阻燃材料能够降低火灾风险，而低 毒性的材料能够减少事故发生时对乘客和行人的健康危害。
金属和非金属材料的疲劳耐久性和耐腐蚀性对汽车的安全性能也有影响。疲劳耐久性差的材料容易在重 复应力下断裂，而耐腐蚀性差的材料容易生锈或剥落，影响结构的完整性和安全性。

料
分类
按钢中碳的含量多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢;
按钢的质量可分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢;
按钢的用途分为碳素结构钢、碳素工具钢和铸钢。
碳素钢
碳素结构钢
常
主要用于制作各种机器零件和工程构件,以低碳钢和中
用
碳钢为多。
汽
汽车上受力不大、要求一定的强度、硬度、韧性和良
车
好的加工性能的零部件大量的使用碳素结构钢。
汽
常用牌号和用途
车
牌号：ZG200-400 ZG200-400 ZG270-500
材
ZG310-570
料
牌号解释： ZG200-400表示屈服强度不小于
200MPa,抗拉强度不小于400MPa 的铸造碳钢.
铸造碳钢
常 用 汽 车 材 料
机座
铸造碳钢
常 用 汽 车 材 料
连杆
铸造碳钢
常 用 汽 车 材 料
它表示的是材料抵抗弹性变形的能力，反映了材
料发生弹性变形的难易程度。
常 用 汽 车 材 料
1．强度
定义：在外力作用下，材料抵抗变形或断裂的能力。
物理意义：材料在每个变形阶段的应力极限值。
常 用 汽 车 材 料
（1）弹性极限σe
材料在外力作用下发生纯弹性变形的最大应力值为弹性极 限σe，即A点对应的应力值，表征材料发生微量塑性变形 的抗力。
调质钢、淬火钢、渗碳钢等硬度的测量。
1．布氏硬度
常
测试原理：用一定大小的荷载F，把直径为D的硬
用 汽
质合金球压入被测试样表面，保持规定时间后卸除荷
车
载，移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径d。
材
用荷载F除以压痕的表面积所得的商，即为被测材料

学习单元二 汽车工程材料
三、有色金属和非金属材料在汽车上的应用
（一）铝及铝合金
1、纯铝 铝是目前工业中用量最大的有色金属。铝的密度小（约2.7g/cm³， 大约是钢或铁密度的三分之一，熔点为660℃，导电、导热性良好 （仅次于金、银和铜），强度低（σb=80～100MPa），硬度低（25 ～30HBW），塑性好（δ=35%～40%）。由于铝表面能生成一层极致 密的氧化铝膜，能阻止铝的继续氧化，所以铝在空气中有良好的抗 腐蚀能力。因为铝具有上述特点，所以工业纯铝主要用于导电、导 热或者耐腐蚀的零件。例如汽车加热器、散热器、蒸发器及油冷却 器等；此外纯铝还可以做装饰件和铭牌等。
学习单元二 汽车工程材料
三、有色金属和非金属材料在汽车上的应用
二、非金属材料
非金属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料，主要有各类高 分子材料（塑料、橡胶、合成纤维、部分胶粘剂等）、陶瓷材料（ 各种陶器、瓷器、耐火材料、玻璃、水泥及近代无机非金属材料等 ）和各种复合材料等。
工程材料仍然以金属材料为主，这大概在相当长的时间内不会改 变。但近年来高分子材料、陶瓷等非金属材料的急剧发展，在材料 的生产和使用方面均有重大的进展，正在越来越多地应用于各类工 程中。非金属材料已经不是金属材料的代用品，而是一类独立使用 的材料，有时甚至是一种不可取代的材料。
学习单元二 汽车工程材料
三、有色金属和非金属材料在汽车上的应用
2、铝合金 铝中加入适当的铜、镁、硅、锰等元素构成了铝合金。铝合金不
仅强度提高，还可以通过变形、热处理等方法进一步强化，同时还 保留了塑性好和耐腐蚀的优点，所以铝合金被用于制造要求质量轻 、强度高的零件。 铝合金依据其成分和工艺性能，可分为变形铝合金和铸造铝合金金属材料在汽车上的应用

一、摩擦材料的主要功能
现代汽车摩擦材料是一类以摩擦为主要功能，兼有结构 性能要求的复合材料。它将动能转变成热量，然后将热量吸 收或散发掉，同时降低贴合部件间的相对运动。摩擦材料在 工作时主要承受反复变化的机械应力场与热应力场，而力与 热的发生源是无限形成新工作面的摩擦界面。 汽车用摩擦材料主要是制动摩擦片和离合器片。它们既 是安全件，又是易损件，它们在汽车中用量不是很大，但在 汽车结构中占有特殊及重要的的地位。
三、车用新型玻璃
（3）天线夹层玻璃 在玻璃夹层中夹有很细的康铜丝，用以代替拉杆天线，即 可避免天线杆拉进拉出的麻烦，又不致发生腐蚀。天线夹 层玻璃的天线主要用于电视、AM和FM收音机以及电话和 导航用。 （4）遮阳夹层玻璃 在前风挡玻璃上方夹层上一层彩色膜片，由深而浅，在某 种程度上起遮阳作用，如图5-2-8所示。 （5）隔热夹层玻璃 夏天为了抑制车室内温度的升高，减轻空调的负荷，采用 了隔热夹层玻璃。 该玻璃，用喷镀或其它方法将尼龙热线反射薄膜夹在夹层 玻璃中间，使玻璃具有反射功能。它可以让太阳的可见光 透入，而对于近红外光谱热线都能大部分反射回去，从而 降低车内的温度。
二、车用安全玻璃
二、车用安全玻璃
三、车用新型玻璃
1、特殊夹层玻璃 如果在夹层中添加不同的物质，还可以在夹层玻璃的基础上 ，增加更多特殊的功能。 （1）防弹玻璃
三、车用新型玻璃
（2）电热玻璃 在两层玻璃与PVB薄膜结合时，中间夹入极细的钨丝 ，通电后钨丝热，可将玻璃表面的水分蒸发。这种玻璃主 要用于冬天防止风挡玻璃上结冰、结霜及阴雨潮 湿地区结 雾。
三、摩擦材料的组成 3、填充材料 摩擦材料组分中的填充材料，主要是由摩擦性能 调节剂和配合剂组成。使用填料主要是为了调节 和改善制品的摩擦性能、物理性能与机械强度； 控制制品热膨胀系数、导热性、收缩率，增加产 品尺寸的稳定性；改善制品的制动噪音；提高制 品的制造工艺性能与加工性能；改善制品外观质 量及密度及降低生产成本。 常用的填充材料有有机、无机和金属三种。如重 晶石、硅灰石、氧化铝、铬铁矿粉、氧化铁、轮 胎粉及铜、铅等粉末等。

課題一 橡膠
一、車用橡膠材料 1.車用橡膠材料的種類及性能特點
車用的橡膠材料包括天然橡膠、合成橡膠和再生膠。 (1)天然橡膠 天然橡膠材料是指以天然橡膠為生膠製成的橡膠材料，代號為NR。天然橡膠
屬於通用橡膠，它具有優良的彈性，彈性溫度範圍為70℃-130℃ ，它也具有較高 的強度和優異的抗疲勞性、耐磨性、耐寒性、防水性、減振性、絕熱性和電絕緣性， 具有良好的加工性能。但天然橡膠缺點是耐老化性和耐候性差，耐油性和耐溶劑性 較差，易溶於汽油和苯類等溶劑，易受強酸侵蝕且易自燃。
1-氣密層 2-胎圈橡膠密封層 3-氣門 圖6-3 無內胎輪胎結構
課題一 橡膠
目前得到廣泛應用的無內胎輪胎是普通斜交輪胎和子午線輪胎。 1)普通斜交輪胎
斜交輪胎簾布層和緩沖層各相部層簾線交叉。簾線與胎面中心線約呈35度角， 由一側胎邊穿過胎面到另一側胎邊，見圖6-4。由這種斜置簾線組成的簾布層，通 常有多層，它們交錯疊合起來，成為胎體的基礎。簾布層的斜交排列給輪胎胎面 和胎側增加了強度
1)轎車輪胎規格 隨著輪胎斷面輪廓不斷演變和發展，傳統標記方法已經不適應 新的要求。2008年，我國將《轎車輪胎系列》( GB/T 2978-1997)修訂為《轎車輪 胎規格、尺寸、氣壓與負荷》( GB/T 2978 -2008 )。該標準以輪胎名義斷面寬度 (mm)、輪胎名義高寬比(%)、輪胎結構類型代號(如R)、輪惘名義直徑(in)、負荷 指數和速度符號表示輪胎規格，如圖6-6，6-7。
車用膠帶主要是V形帶。通常V帶有三種，即包布V帶、切割V帶和多楔V 帶，以切割V帶為多。切割V帶兩側沒有包布，屈撓性好，摩擦因數大，具有受 力大、線速高、散熱性及耐疲勞性良好和節能等特點。常用的膠種有NBR和CR 等。
課題一 橡膠

（4）良好的绝缘性——是制造电线、电缆等导体的绝缘材料。 此外，橡胶还具有良好的耐腐蚀性、密封性和耐寒性等。 但其导热性差，抗拉强度低，容易老化。
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6.2.3 橡胶在汽车上的应用
轮 胎: 全世界生产的橡胶约有80%用于制造轮胎。 橡胶配件：橡胶管（水、油、气）、门窗密封胶带、油封、变速杆防尘套、
陶瓷和复合材料等。
本章介绍非金属材料的基本性能、组成及其在汽车上的应用； 要求：能够识别汽车常用非金属材料。
3
6.1 塑料
6.1.1 塑料的组成及分类 6.1.2 塑料的主要特性 6.1.3 塑料在汽车上的应用
4
6.1 塑料
塑料：以合成树脂为基本原料的高分子材料。 通常在加热、加压条件下被塑造或固化成型的固 体制品，故称为塑料。
19—座椅 20—车轮罩
11
6.2 塑料
6.2.1 橡胶的组成及分类 6.2.2 橡胶的基本性能 6.2.3 橡胶在汽车上的应用

6.2 橡胶
橡胶是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。 广泛应用于弹性、密封、减震防震和传动元件，在汽车工业
中有着重要的地位，是一种重要的汽车工业材料。
因此，各国已制定有关法规，规定轿车的前挡风窗必须安装夹层玻璃。
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6.3.2 汽车上常用的玻璃
30
新型汽车玻璃简介
防紫外线钢化玻璃
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具有红外反射功能的汽车挡风玻璃
使轿车具有冬暖夏凉的功效。
超吸热玻璃
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6.4 陶瓷
陶瓷是陶器和瓷器的总称。是以天然硅酸盐或人工合成化合物为原料， 经过制粉、配料、成形和高温烧结而成的无机非金属材料。 不仅用于日用器皿，也可用于汽车零件。
Automotive materials and metal processing

•1.硅青铜 : QSi3 – 1 •2.铝青铜 : QAl7
•3.铍青铜 :用于制造重要、精
•
密、高温、高速下工作的
•
零件。
•
14.1.3 滑动轴承合金
用于制作轴瓦及其内衬的合金，轴瓦可直接用耐 磨合金制成，也可在钢背上浇注（或轧制）一层耐磨 合金形成复合的轴瓦。
•鼓风机用密封件(ZL102)及 抗空架件(ZL301)
•
铸造铝 – 锌合金 ( ZL401、ZL402 )
•具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理 后,强度高,但耐蚀性差。
•大型空压机活塞
•
铜及铜合金
•铜的性能特点:
•密度大；导电及导热性能好； •抗大气腐蚀性好；塑性高；强度低； •无磁性；无打击火花；加工工艺 性好等。
•
1．塑料
（1）塑料的组成
塑料是以合成树脂为主要成分，加入一些用来改善使用性 能和工艺性能的添加剂而制成的。
（2）塑料的特性
①质轻 塑料的密度为0.9～2.2g／cm3，只有钢铁的1／8 ～1／4，铝的1/2。
②比强度高 塑料的强度比金属低，但密度小，其比强度 高。③化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂 等的腐蚀。④优异的电绝缘性 塑料的电绝缘性可与陶瓷 、橡胶以及其他绝缘材料相媲美。
•
表14-4 汽车发动机、底盘主要零件的用材情况
•
•
14.3.2 零件失效的原因
零件时效的原因一般从以下几个方面进行分析：
(1)设计不合理：
机械零件的结构形状和尺寸设计不合理引起的。如尖角、尖 棱等。
(2)选材不合理：
对失效形式误判，或选材不能满足工作条件的要求；或错误 选择了材料。
(3)加工工艺不当：