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1、金属材料专业方向科技与社会实践活动论文有色金属材料与汽车工业发展有色金属材料与汽车工业发展新材料对高科技和新技术具有非常关键的作用，是发展高科技的物质基础，掌握新材料是一个国家在科技上处于领先地位的标志之一。汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面。材料是汽车质量保障的基础，是研制更经济、更安全和更轻便汽车的关键一环。日前，我国汽车轻量化技术创新战略联盟在浙江宁波正式宣告成立，据了解，作为我国汽车行业的第一个技术创新战略联盟，其中长期发展目标是，开展汽车轻量化材料应用共性关键技术研究，攻克和自主掌握轻量化核心关键技术，提升汽车行业轻量化材料应用水平。据悉，该联盟由浙江吉利控股集团有限公司、中国汽
2、车工程研究院、吉林大学、西南铝业（集团）有限责任公司等12家整车厂、科研院所、高校和原材料生产商共同组成。汽车“瘦身”意义重大，轻量化对于汽车业的发展具有重要意义。车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。当前，能源日趋紧张、环境压力加剧，我国汽车业的可持续发展遭遇挑战，作为有效的节能手段，汽车轻量化技术已经成为汽车工业发展中的重要研究课题之一。技术专家介绍说，实现汽车轻量化主要有三种途径：一是对汽车底盘、发动机等零部件进行结构优化，在结构设计上主要采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等方法；二是在使用材料方面通过材料替代或采用新材料来使汽车轻量化。在替代材料方面，
3、可使用铝镁轻合金等有色金属材料、陶瓷材料等密度小、强度高的轻质材料，或者使用同密度、同弹性模量而且工艺性能好的截面厚度较薄 的高强度钢；三是采用先进的制造工艺，使用基于新材料加工技术而成的轻量化结构用材，如连续挤压变截面型材、金属基复合材料板、激光焊接板材等，也可以达到轻量化目的。目前，我国已有一批拥有自主知识产权的汽车车身模具开发技术；车身结构方面，汽车车身、底盘、动力传动系统等零部件整体加工技术也有了长足进步。随着生产工艺、装配、连接、材料性能等汽车轻量化材料技术的不断成熟，针对不同轻质材料的不同性能，进行多材料混合结构设计，以实现材料与零部件功能的最佳匹配是未来汽车设计的发展方向。汽车有
4、色金属化是其策划轻量化的主要途径，汽车轻量化后可以有效地节约能源和金属材料专业方向科技与社会实践活动论文减少环境污染。1.1.铝合金材料铝合金材料铝合金代替钢铁降低汽车自重的工作正大量成熟地推进中 ，是汽车上应用得最快最广的轻金属，其中的关键在于铝合金本身的性能。由于它具有高强高韧、高比强高比模、耐热耐蚀等特性一直受到世界各国的普遍重视。目前车用铝合金已经得到广泛使用，铝合金发动机也屡屡出现。德国奥迪汽车公司在1999年推出的奥迪 A2，以全新的轻量化结构，成为世界第一款大批量生产的全铝轿车。奥迪 A2的车身采用全铝空间框架车身ASF。所谓 ASF 概念即仪表板部分由高强度铝结构支撑，空间构架
5、由真空压铸接头的挤压成型段组成，这两者结合成很轻的铝合金车身。从前项柱到行李舱边，包括车门手把坑都是用铝冲压成形，前柱(A 柱)是采用高压铸铝新技术，这是一种用于飞行器结构的高难技术，它能够复合加强并改变材料厚度。由于奥迪 A2采用 ASF 空间结构，使车身重量比传统钢制车身轻40%以上，只有895公斤。美国、俄罗斯、西欧等国已开发了具有高比强度、比模量的一系列第二、第三代 A1-Li 合金，广泛应用于各种先进的航空或航天飞行器、低成本发射装置、超轻油箱计划以及重复使用的航天器核心计划中。多种连续纤维增强铝基复合材料，如 B/AL、SiCp/AI、C/AI 等复合材料，已在一些工业发达国家开始
6、了工业化生产及应用。世界各国也在积极采用搅拌熔铸、粉末冶金、喷射共沉积等不同方法开发各种性能的非连续增强铝基复合材料。美国是世界上铝及铝材生产和消费量最大的国家。在装备、技术水平、产品质量等各方面，在全员劳动生产率方面都居国际先进水平。我国已经建立了比较完整的铝合金研究和生产体系，铝及铝合金材料产能达到450万吨，实际综合生产能力约350万吨。可生产 l8大类，200多种铝合金，2400多个品种，14000多种规格的铝及铝合金加工产品，基本能满足国民经济需求，但高性能、大规模航空用预拉伸铝合金板、高档民用板带箔材如特薄罐用铝合金板、PS 基版、高压电子箔材等都达不到国际先进水平，尚不能满足需要
7、我国高性能铝合金的研究开发和生产基本上是跟踪国外技术基础上发展起来的，已能生产多种牌号的高性能铝合金并用于我国航空航天工业。我国的西南铝业公司建成了铝锂合金专用熔铸生产线；建造了具有国际先进水平的喷射成形大尺寸棒坯、管坯、板坯中试生产设备；对连续、非连续纤维及颗粒增强铝基复合材料开展了大量研究，取得了一定成果，在军工关键部件上获得应用。我国铝合金研究开发与国际先进水平的主要差距表现在：没有完全建立结合我国资源特金属材料专业方向科技与社会实践活动论文点具有独立自主知识产权的铝合金系列：热处理和加工工艺研究不够深入，严重影响铝材的品种发展；材料生产成本过高，缺乏国际竞争力；关键设备不配套，重复建设
8、问题突出；基础研究薄弱，研发力量不够。2.2.镁合金材料镁合金材料镁是一种轻质的银白色金属，在镁材中添加一些其它的金属元素，例如铝、锌或者铝、锰等，它就会改变了自己的特征，变成了一种具有较高强度和刚度，具有良好铸造性能和减振性能的轻质合金材料，这些镁合金材料在现代汽车中已得到广泛的应用。早在20世纪30年代大众汽车就使用了镁合金，后来由于镁的价格上升才停止了使用。80年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量，使镁合金的耐蚀性得到了解决，同时成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从90年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。目前镁合金一般用
9、于车上的座椅骨架、仪表盘、转向盘和转向柱、轮圈、发动机气缸盖、变速器壳、离合器壳等零件，其中转向盘和转向柱、轮圈是应用镁合金较多的零件。随着技术的发展将有更多的零件用镁合金制造。镁合金零件带给汽车的好处是显而易见的：一是它的质量轻，其密度只有17，是铝的2/3，钢的1/4，换用镁合金就能减轻整车重量，也就间接减少了燃油消耗量。二是它的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷。三是它具有良好的铸造性和尺寸稳定性，易加工，废品率低，从而降低生产成本。四是它具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可以降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。镁
10、合金虽然有这些优点，但从成本上看它仍然高于铝合金。尽管如此，镁合金的应用前景仍然十分看好。美国、德国、澳大利亚等国都投资数十亿美元，实施各自的镁工业研究开发计划，扩展镁合金在汽车上的应用；福特汽车公司已开始用镁合金来制造悬架零件、制动盘和制动钳等；而日本1990年每辆汽车用镁量仅5公斤，预计2000年底将增至210公斤，占汽车重量的25%，仅次于铝材而超过钢铁的重量。近几年我国开发了具有自主知识产权的系列镁合金专用压铸机以及镁合金熔炼系统，国内市场占有率已达到40%；已开发出8类3c 产品和汽车、摩托车零部件，并已实现部分装车；采用下沉阴极电解新工艺，成功制备出稀土含量为15%20%、具有自主
11、知识产权的低成本镁中间合金，为开发汽车动力、传动系统所需抗高温蠕变和耐腐蚀镁合金奠定基础。我国镁工业当前与国际水平的主要差距是：高强、高韧镁合金，耐热、耐腐蚀镁合金体系方面的研究不够，尚未形成完整的合金体系；金属材料专业方向科技与社会实践活动论文镁合金变形加工技术研究开发落后；镁合金基础理论研究不充分；镁合金材料的应用开发起步较晚，应用市场急待开发。3.3.铜合金材料铜合金材料美、日、欧盟、俄罗斯等国为适应电子信息产业和众多高新技术的发展，一直把高强高导铜合金作为研发的重点。国际铜合金技术发展主要集中在：超大规模集成电路引线框架用高强高导铜合金及其先进制备和精密加工技术，涉及的合金体系有 Cu
12、FeP系、CuNiSi 系、CuCr-Zr 系等，前两种合金体系已形成产业化生产规模；军事工业及电子、电工及汽车业涉及的合金体系有 CuA1203、CuTiB2等。我国铜合金材料已形成了较完整的研究开发和生产体系，基本上能研究开发、试制、生产我国工程和高新技术发展所需的新型铜合金材料。在高精度铜材加工技术方面，已研制开发出厚度为005mm 以下的汽车水箱用超薄铜带加工技术和产品，厚度为13-35um、宽1500mm 的电解铜箔和厚度为69um 超薄电解铜箔加工技术和产品，成功地开发出空调器用铜合金空调管；采用挤压一轧制一拉伸工艺研究开发出外矩内圆铜合金管和特种管材，并掌握了集成电路引线框架用铜
13、合金薄带的加工技术和产品；在特殊铜合金材料方面，已成功研究开发出汽车行业用耐磨铜合金同步齿环材料、特殊黄铜弹性材料、铜合金记忆材料、铜锰系铜合金阻尼材料及艺术铜、货币铜合金材料。当前与国际水平的主要差距是：高强高导精密铜合金材料基础研究薄弱，研究缺乏系统性；精密加工技术落后，尚不能规模化生产超薄铜带；制备方法原理与技术研究落后，先进制备技术研究差距更大。4.4.钛合金材料钛合金材料钛材料的轻质、高强度等性能早已为汽车制造商所注目。目前的赛车几乎都使用了钛材。汽车用钛部件主要包括：阀：美国利用钛合金制作进、排气阀较普遍，利用钛合金制作汽车阀，不仅可以减轻重量，延长使用寿命，而且可靠性高，还可节省燃油。连杆：用钛合金制造连杆对减轻发动机重量最有效，能大大提高性能。还有其他部件，包括汽车上的螺栓. 汽车产业迅速发展离不开有色金属工业多年的大力支持，我国汽车用的主要有色金属材料基本上是立足于国内供应，这也是汽车产业能持续发展的主要基础之一。汽车发展中不断对节能、环保、安全和轻量化等方面提出更高要求，这些性能的提高都和有色金属材料专业方向科技与社会实践活动论文金属的性能提高和品种的扩大有直接关系。目前，我国汽车企业和合资企业中的中高档、高档轿车都在逐步换型和提高产量，对有色金属材料会提出更高要求。
