我国汽车材料的应用及未来发展趋势

我国汽车材料的应用及未来发展趋势

1. 引言

1.1 我国汽车材料的重要性

1. 提高汽车的安全性能：汽车材料的选择直接影响到汽车的安全性能。优质的汽车材料可以提高汽车的抗冲击性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能，从而保障车辆在行驶过程中的安全。

2. 优化汽车的性能与品质：不同种类的汽车材料具有不同的物理和化学性能，可以针对汽车设计的需要选择最适合的材料，以优化汽车的整体性能和品质。

3. 减轻汽车的重量：近年来，汽车轻量化已成为汽车制造行业的发展趋势。采用轻量化材料可以降低汽车的整体重量，减少燃料消耗和排放，同时提高汽车的动力性能和经济性。

4. 推动材料工业的发展：汽车材料的需求驱动着我国材料工业的发展，促进了新型材料的研发和产业化，提高了材料产业的技术水平和竞争力。

我国汽车材料的选择和应用对于汽车制造行业的发展和提升具有重要意义，同时也对我国材料工业的发展起到了积极的推动作用。

1.2 汽车材料在汽车制造中的应用

汽车制造中禤丰富多样，根据不同部位的功能需求、性能要求和安全标准，使用了各种不同的材料。在汽车制造中，金属材料是最为常见和重要的材料之一。汽车的车身骨架、发动机、悬挂系统等部件通常都采用金属材料制造，如钢铁、铝合金等。这些金属材料具有优良的强度、刚度、导热性和耐久性，能够满足汽车在运行过程中的各种力学、热学和化学需求。

塑料材料在汽车制造中也扮演着重要角色。塑料材料通常用于制造汽车的内饰、车身外部部件、隔音隔热材料等。相比于金属材料，塑料材料具有更轻、易加工、隔热、耐腐蚀等特点，能够降低汽车的整体重量，提高燃油经济性和行驶性能。

复合材料在汽车制造中也得到越来越广泛的应用。复合材料通常是由两种或两种以上的不同材料在一定比例下结合而成，具有优良的强度、刚度和轻量化特点，能够满足汽车在结构设计和性能需求上的多样化要求。复合材料被广泛应用于汽车的车身、碳纤维材料制动系统、车顶等部件，以提高汽车的整体性能和安全性。

（汽车行业）汽车车身新材料的应用及发展方向

汽车车身新材料的应用及发展趋势

现代汽车车身除满足强度和使用寿命的要求外，仍应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需要。在上世纪八十年代，轿车的整车质量中，钢铁占80％，铝占3％，树脂为4％。自1978年世界爆发石油危机以来，作为轻量化材料的高强度钢板、表面处理钢板逐年上升，有色金属材料总体有所增加，其中，铝的增加明显；非金属材料也逐步增长，近年来开发的高性能工程塑料，不仅替代了普通塑料，而且品种繁多，在汽车上的应用范围广泛。本文着重介绍国内外在新型材料应用方面的情况及发展趋势。

高强度钢板

从前的高强度钢板，拉延强度虽高于低碳钢板，但延伸率只有后者的50％，故只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。当下的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达420N/mm2，是普通低碳钢板的2～3倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。中国奇瑞汽车X公司和宝钢合作，2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg，占车身钢板用量的46%，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。低合金高强度钢板的品种主要有含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢板和高强度1F冷轧钢板等，车身设计师可根据板制零件受力情况和形状复杂程度来选择钢板品种。含磷高强度冷轧钢板：含磷高强度冷轧钢板主要用于轿车外板、车门、顶盖和行李箱盖升板，也可用于载货汽车驾驶室的冲压件。主要特点为：具有较高强度，比普通冷轧钢板高15％～25％；良好的强度和塑性平衡，即随着强度的增加，伸长率和应变硬化指数下降甚微；具有良好的耐腐蚀性，比普通冷轧钢板提高20％；具有良好的点焊性能；烘烤硬化冷轧钢板：经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理，屈服强度得以提高。这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度，是车身外板轻量化设计首选材料之壹；冷轧双向钢板：具有连续屈服、屈强比低和加工硬化高、兼备高强度及高塑性的特点，如经烤漆后其强度可进壹步提高。适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如车门加强板、保险杠等；超低碳高强度冷轧钢板：在超低碳钢（C≤0.005％）中加入适量的钛或铌，以保证钢板的深冲性能，再添加适量的磷以提高钢板的强度。实现了深冲性和高强度的结合，特别适用于壹些形状复杂而强度要求高的冲压零件。

郑 州 科 技 学 院

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学院：机械工程学院

班级：10级汽修

姓名：王晓楠

学号：201013040

中国是世界少数大气污染较严重的国家之一。随着中国经济的发展，能源需求量的增加，二氧化碳排放量较快增长。目前中国二氧化硫和烟尘等污染物的排放量也处于较高水平，环境污染治理耗资也连年提高。环境污染问题越来越引起国家的高度重视。在此形式下，实现能源动力系统转型将是未来汽车行业发展的主要方向。

新能源汽车指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括有：混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池汽车（FCEV）、氢发动机汽车以及燃气汽车等等。

中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题，并规划了以汽油车为起点，向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来，我国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。

2006-2007年，我国新能源汽车产业的发展取得了重大的进展，我国自主研制的纯电动、混合动力和燃料电池三类新能源汽车整车产品相继问世；混合动力和纯电动客车实现了规模示范；纯电动汽车实现批量出口；燃料电池轿车研发进入世界先进行列。2007年12月，长安汽车自主开发的中国首款混合动力汽车——杰勋HEV的量产下线。

2008年，新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008年或将成为我国“新能源汽车元年”。2008年1-6月，我国新能源汽车累计销量366辆，同比劲增107.95%。仅仅在2008年6月一个月内就完成100辆的销售。2008年1-12月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长，1-12月新能源乘用车销售899台，同比增长117%，而商用车的新能源车共销售1536台，1-12月同比下滑17%。

现代汽车制造金属材料的应用及发展方向

随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加，可以说，从90年代开始，汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。 一、汽车制造的金属材料 长期以来，钢铁一直是构成汽车的主要材料，在汽车用钢中，合金钢比例较高。国外不少汽车采用含Cr、Ni、Mo等元素的结构钢和含Co量很高的永磁材料，而这些元素的资源都较稀缺，节约合金资源成为指导汽车材料开发和应用的方针之一。 构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料(见图)。其中约86%是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料占了80%。在90年代日本的消费量中冷轧薄板占37%，热轧薄板33%，特殊钢24%;另外铝铸材料的83%都是用于汽车制造上， 这对日本经济界的发展产生了很大的影响。 钢铁材料的理论强度约为14000MPa，直径为1～2μm的铁单晶体试棒可接近这个理论强度，而实际使用材料的最大强度只有2000MPa。从宏观上看是由于材料的缺陷，在微观上看是由于结晶的缺陷，所以，为得到强度高而便宜的钢铁材料，应尽量减小这些缺陷，并进行各种各样的研究。 汽车的车体钢板，以前使用的是容易成型的软质钢材。为适应轻量化的需求，以后开发了高张力钢板。这种钢板具有成型性好、强度高，并可使板厚减薄的优点。高张力钢板是在原有钢板基础上添加固溶强化型元素(硅、锰等)和析出强化型元素(铌、钛等)，并在钢铁厂退火炉内连续退火而得到。它有着屈服点低的、复合成分多的特点。 车身外板用的钢板使用最多的是加磷的抗拉强度为350～400MPa的钢板，特别是轿车上使用的钢板，20%～50%都是高张力钢板。目前，正在进行研究将以前铸造的一体成型的发动机气缸体改用钢板冲压成型，可大幅度减轻重量而制成轻量化(约33%)的钢板制气缸体。另外，驱动系统齿轮由于高功率输出、轻量化、降低噪声等的需要，对驱动系统齿轮提出了严格的质量要求:强度好，热处理变形小。为达到这一要求，在钢铁材料的制造过程中，采用了连续铸造法。这种方法跟以前的铸锭法相比，具有冷却速度快、成分偏析少的优点，它与制钢时的真空脱气技术组合，可以满足齿轮所要求的强度。进而，为缩小对热处理变形影响大的钢的淬透性的偏差，制造出高品质的连续铸造钢，现在铸造的钢可将日本工业标准规定的淬透性规格限制在1/3上。连续铸造法具有提高制钢时的材料利用率和降低制造所耗能源的优点，且由于制造工艺合理化也使成本有了降低。 降低成本是和提高质量同等重要的课题，降低成本主要有两个手段:一是减少合金元素的添加量和降低替代材料的成本。可将价高而且价格不稳定的含Mo的Cr～Mo钢改用钼添加量只有其一半的半Mo钢和硼钢。二是降低零件制造成本。在这里为降低零件制造所消耗的能源而采用非调质钢，为提高加工能力，也有采用易切削钢。因非调质钢添加了钒，控制了热锻后的冷却速度，省去了淬火、回火的热处理，故确保了强度。它可在汽车的曲轴、连接件、FF车的车轮等部分使用，其用途可望得到进一步扩大。另外，对于易切削且强度降低少而用于齿轮的低铅、易切削钢是一种新的易切削钢材。它可用于小型车的变速器，并具有降低制造成本的效果。 新型弹簧钢 新型弹簧钢主要指汽车悬挂系统的弹簧用钢，目前用的最广的钢板弹簧是Si钢，其性能基本上能满足使用要求，近年来，变截面少片弹簧在汽车上的应用越来越多，使用这种弹簧可以节约l/3左右的材料，并使汽车的平顺性等性能得到改善，同时有显著的技术经济效益，但其生产工艺发生了相应的变化，含Si量较高的弹簧钢具有较高的脱碳倾向，故应发展低Si或无Si的弹簧钢，以满足生产的需要。 微合金非调质钢 在钢中加入微量V、Ti、Nb等元索、经锻造或轧制冷却后在铁索体、珠光体中析出碳化物或碳氮化物而达到强化，不需要调质，可以减少热处理工序和设备，避免热处理变形和淬火裂纹造成的废品，降低能耗和生产成本。 高强度钢板 采用高强度钢板，既可以减少汽车由身的质量，又可以提高汽车的安全性和可靠性，含磷深冲压高强度钢板主要应用在车身、驾驶室上的深冲压件，使用得当，可降低材料消耗10％，双相钢板其有较低的屈服强度和高的加工硬化能力，比较适宜于制造变形程度大的冲压或拉延深件，根据成形特点，可使零件质量减轻30％一60％。 镀覆钢板 镀层钢板和钢管的研制与应用，是为了改善耐腐蚀性等性能。国外在汽车上大量使用覆层钢板。镀铝或渗铝钢管主要用来制造消声器，排气净化装置的接触容器和反应器部件。镀锌钢板用来制造车身、车架、驾驶室、油箱等零件。含锌、铬的高分子化合物涂层钢板，主要用于防腐蚀要求高和不便于涂装的车身、驾驶室零件。 传动系材料 齿轮是汽车的重要基础零件，应按其模数和工况选用不同级别的齿轮钢。在我国目前变速器和后桥齿轮大都使用2OCrMnTi，需仿制国外成熟的先进钢种，形成汽车齿轮用钢系列化。 扩大应用有色轻金属 有色轻金属的应用范围在不断扩大，铝的密度为钢的l/3，用铝代替钢可以减少质量50％左右，但铝的强度低，体积较大。镁合金的强度比铝合金高、而与高强使合金结构钢相近，所以，冲压铝、镁合金作汽车材料，是使汽车减轻质量和节能的一条有效途径。用铝合金板可制造发动机罩、行李箱盖、保险杠、车身内外板件、散热器，用镁合金制造操纵杆托架、大粱、离合器壳和变速器壳等。 粉末冶金合金 烧结金属，是以金属粉末为原料，作金属模具内压缩成形，后烧结而成的，无需加工，材料的成分配制能自由控制，它已应用于轴承、排气门座、凸轮、齿轮、支架上。这种材料也可以用来制造连杆、消声器、离合器、转向系及制动系部件。