新型汽車材料應用1金屬材料教研室21.汽車材料的種類—制造零部件材料變速箱齒輪汽車上每個零部件的生產制造都涉及到材料問題。據統計，汽車上的零部件約2萬多個，從汽車的設計、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養護無一不涉及到材料。31.汽車材料的種類--汽車運行材料汽車運行材料-汽油汽車運行材料-潤滑油41.汽車材料的種類—制造零部件材料

金屬材料

非金屬材料復合材料黑色金屬有色金屬(Cu、Al、Ti、Mg…)鋼鑄鐵高分子材料陶瓷材料52.汽車發展對材料的要求除滿足強度和使用壽命的要求外，還應滿足性能、外觀、安全、價格、環保、節能等方面的需要。自1978年世界爆發石油危機以來，作為輕量化材料的高強度鋼板、表面處理鋼板逐年上升，有色金屬材料總體有所增加，其中，鋁的增加明顯；非金屬材料也逐步增長，近年來開發的高性能工程塑料、復合材料，不僅替代了普通塑料，而且品種繁多，在汽車上的應用范圍廣泛。在選擇鋼板厚度的時候主要考慮結構形狀、剛度、強度、安全、重量、工藝等因素。汽車鋼板主要分為結構鋼材（例如前縱梁，B柱加強筋等）、表面鋼板、底板/防火墻等。由于他們的作用不同，一般厚度也不同，大致范圍如下：結構鋼材1.5mm以上、表面鋼板0.7～0.9mm、底板/防火墻一般在1.1mm以下。62.汽車發展對材料的要求汽車發展產生的負面影響能源問題:發達國家汽車耗能占總能耗的40%環境問題:在城市汽車排放物占總污染物的55%72.汽車發展對材料的要求

減輕汽車自重提高燃燒效率采用無污染能源排放凈化節能、減污染的措施82.汽車發展對材料的要求滿足減輕汽車自重、提高燃燒效率的要求研究無污染能源、排放凈化相關的材料汽車材料研究發展方向93.汽車材料的研究與發展趨勢傳統材料的改進鋼鐵材料改進工藝、提高比強度、開發新品種含磷固溶強化鋼板烘烤硬化鋼板（BH）無間隙原子鋼板（IF）奧貝球鐵、蠕墨鑄鐵

103.汽車材料的研究與發展趨勢開發應用高比強度的材料增加鋁材在汽車上的應用發動機缸蓋、變速箱殼體散熱器、車輪、鋁結構件底盤和懸掛系統車身3.汽車材料的研究與發展趨勢11來源：鋁、鎂合金在東風商用車發動機中的應用3.汽車材料的研究與發展趨勢12來源：鋁、鎂合金在東風商用車發動機中的應用據不完全統計，我國目前乘用車平均用鋁合金量約為125kg左右，較10年前90kg左右增長了35kg，典型乘用車用鋁合金零部件如表所示。3.汽車材料的研究與發展趨勢13來源：鋁、鎂合金在東風商用車發動機中的應用14車身用新材料15日本美洲豹全鋁車身XJ

“XJ”鋁合金車體材的詳細比例為，85%為板材，10%為沖壓件，另外5%為鑄件。板材材質方面，外裝嵌板、內裝嵌板和結構嵌板分別采用的是6111合金、5182合金和5457合金。16日本美洲豹全鋁車身XK所采用的鑄件中，支撐車身側面的防撞支柱部分及車門前臉部分采用的是真空模具鑄造，支撐保險杠的金屬零件為砂型鑄造。沖壓件方面，保險杠內的加固材料等采用7108-T6合金，車門防撞下梁（ImpactBeam）采用6082-T6合金，側面車架前部及車頂縱梁（RoofRail）等采用6036-T6合金，上側車門防撞梁等采用6060-T4合金。

17捷豹AdvancedLightweightCoupe

鋁合金構架車體結構的XJ車系，讓全球車迷都看到了JAGUAR在輕量化合金車體技術上的進步。經過輕量化工程后的安全車體自重減輕了40%，同時車身強度也比傳統鋼制提高了60%。搭配V8鋁合金缸體引擎，當然更重要的是輕量化車體保證了其卓越的操控品質及生動的行路特性，從而使之具備更具魅力的性能精髓。18高強度鋼板從前的高強度鋼板，拉延強度雖高于低碳鋼板，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。現在的高強度鋼板是在低碳鋼內加入適當的微量元素，經各種處理軋制而成，其抗拉強度高達420N/mm2，是普通低碳鋼板的2～3倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料。19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，質量只有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發動機罩、行李箱蓋、車身底板等部件。20鋁合金與汽車鋼板相比，鋁合金具有密度小（2.7g/cm3）、比強度高、耐銹蝕、熱穩定性好、易成形、可回收再生等優點，技術成熟。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構，使其總質量減少了135kg，比傳統鋼材料車身減輕了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，車身零件數量從50個減至29個，車身框架完全閉合。這種結構不僅使車身的扭轉剛度提高了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，深受環保人士的歡迎。21鋁合金

根據車身結構設計的需要，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合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結構輕量化且具有良好的耐腐蝕性。22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％。此外它的比強度、比剛度高，阻尼性、導熱性好，電磁屏蔽能力強，尺寸穩定性好，因此在航空工業和汽車工業中得到了廣泛的應用。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、內板組成。另一種鎂合金制成的車門，它由內外車門板和中間蜂窩狀加強筋構成，每扇門的凈質量比傳統的鋼制車門輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術的進步，已可以制造出形狀復雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板、儀表盤、方向盤等。

鎂合金方向盤骨架23鎂合金

德國寶馬采用鎂合金的直列6缸引擎。曲軸箱（CrankShaft）內部采用鋁合金，而外部則采用鎂合金。

新型引擎重161kg，通過使用鎂合金等手段使重量降低了7％（10kg）。曲軸自身重量在使用普通鑄鐵時可控制到原來的57%，比使用鋁合時輕24%。24泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特點是密度小，僅為0.4～0.7g／cm3，彈性好，當受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復原料形狀。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，可根據不同的需要進行選擇。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動機罩、行李箱蓋等。

25蜂窩夾芯復合板蜂窩夾芯復合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強樹脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復合板具有輕質、比強度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點，故在汽車車身上獲得較多應用，如車身外板、車門、車架、保險杠、座椅框架等。英國發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，使零件質量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。

26海綿鋁板德國卡爾曼(Karmann)公司開發了一種汽車工業罕見而用于轎車車身的嶄新材料--作為輕金屬一項革新應用的海綿鋁板。這種海綿鋁板的兩側是鋁薄板，中間充滿了孔隙極多的鋁質海綿。據稱，其重量只有鋼的一半，但其剛性卻是鋼的10倍。這種海綿夾心材料可以沖壓成形。鋁質海綿芯板要求在密閉模中進行二次加熱，外皮保持完整，而內部則充滿了氣泡。其工藝比常規沖壓復雜一些，但仍比常見的輕質蜂窩板容易加工。卡爾曼公司說，材料的剛性使海綿板特別適合做車身的承載結構，如底板、駕駛室前壁、頂板、行李艙壁等。其示范車身樣品是該公司過去向大眾汽車公司提供的卡爾曼-弗亞(Karmann-Ghia)車身的一種最新變型，由輕質海綿鋁板底和復合鋁板外殼組成。27寶馬X5采用的鋁－鎂缸體重量減輕30KG功率增加30KW油耗減少3％扭矩增加17％鋁鎂28為法國SORA公司為雷諾汽車公司開發的全復合材料轎車車身和重型卡車駕駛室29制造發動機罩美國通用公司引進玻璃纖維增強的不飽和聚酯發動機罩顯著點優：減輕重量（一般質量減輕1％，油耗可降低1～2％），降噪良好的熱穩定性、阻燃性；高分子材料在汽車動力系統中的應用進展30制造發動機活塞、缸體以開孔的鋁海綿為材料骨架，將液晶聚酯注塑在其中，形成樹脂/金屬復合體,具有導熱率高，力學性能優異，質量減輕了40～50％）。高分子材料在汽車動力系統中的應用進展31制造汽車凸輪軸傳統是用鋼制造，生產工藝復雜；現在美國通用公司研制出聚苯硫醚/鋼復合材料凸輪軸，減輕總量達50％，并且縮短生產周期。高分子材料在汽車動力系統中的應用進展32制造汽車油箱制造汽車油箱是工程塑料在發動機燃油系統中最大應用，通常汽車油箱由高密度聚乙烯吹塑制成。良好的阻滲性高分子材料在汽車動力系統中的應用進展33高強度纖維復合材料高強度纖維復合材料，特別是碳纖維復合材料（CFRP），因其質量小，而且具有高強度、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。碳纖維復合材料在汽車上的應用，美國開展的最好。344.國際汽車材料技術發展趨勢用高新科技改造和提升傳統材料，提高強度，降低構件質量，延長壽命，節約使用合金元素，降低成本，降低制造成本。采用復合材料、代