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1、汽车材料的新认识和新收获摘要：现代对汽车性能要求越来越高，轻量化、节能降耗和降低排放污 染是现在汽车发展的趋势，而轻量化必须从改进汽车的材料出发，研制性能更好 更轻的汽车材料从而带来能源消耗的减少，进而排放污染随之降低，汽车材料的 发展是汽车技术发展的重要方面，新材料，新工艺对于汽车工业的发展是至关重 要的。汽车材料正向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。关键字：汽车新材料成型加工工艺正文：要了解当今汽车方面新材料的应用，就必须对当今汽车发展对材料的要求有一个首要的了解。当前世界汽车材料技术发展的主要特征如下：(1) 轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向；(2) 尽管近阶段钢铁材料仍
2、保持主导地位，但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变 化。主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有 较大的增长，铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降，但载重车的用材变化不如轿车明显；(3) 轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切，汽车车身结构材料 将趋向多材料设计方向；一汽车新材料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1/3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
3、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
4、据成形特点，可使零件质量减轻30% 60%高强度钢板 首先用在门柱和保险杠，目前正在进行内板、制动、车轮等方面的研究和试制。泡沫金属 目前汽车工业是消耗金属最多的工业之一，金属制造业虽然能生产2500多 种性能各异的钢材和千百种有色金属，但仍然满足不了汽车制造业的特殊需要。如果泡沫 金属”能研制出来，它将成为未来汽车的最佳材料，这种泡沫金属零件的结构是外表用薄钢 制成，中心则用泡沫金属填充。这种材料可以提高汽车的强度和韧性，使之更坚固可靠， 一旦发生撞车、翻车等交通事故时，能最大限度地减轻损伤程度，保证人员的乘车安全。例 如在汽车保险杠上的应用，其中聚丙烯汽车保险杠专用材料的研究、开发是一个重
5、点。但目 前，国内聚丙烯汽车保险杠专用材料主要以PP为主材，并加入一定比例的橡胶或弹性体材 料、无机填料、色母粒、助剂等经过混炼加工而成镁合金和钛合金铸造镁合金的车门由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、 内板组成。另一种镁合金制成的车门，它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成，每扇门的 净质量比传统的钢制车门轻10kg，且刚度极高。随着压铸技术的进步，已可以制造出形状 复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。钛的比重为4.6g/cm3， 仅是铁的1/2,但强度和硬度超过了钢，且不易生锈。用钛合金铸造的汽车发动机部件更轻、 更坚固和更耐腐蚀，钛合金车身可以承受更大的作用力。
6、铝合金材料汽车材料发展的趋势之一。铝合金的可以大大减轻汽车的重量，并且这种材料具有很好的延展性，硬度以及耐磨性，应积极积极推广铝制进气管、发动金、变速器 箱盖、离合器壳、电气零件及其它零件。众所周知，全铝是奥迪高档轿车的特色，正是由于 铝合金的应用，使得奥迪车的质量减轻了一半，但安全性却提高了很多。纤维增强塑料塑料原来只适用于低应力的零部件和内部装饰，随着各种纤维增强塑 料的发展，它在车身结构的各种受力构件和承受发动机振动的部件上的应用越来越多。陶瓷材料 由于陶瓷本身具有的特殊力学性能以及对热、电、光等的物理性能，陶瓷 材料特别是特种陶瓷在汽车上的应用日益受到人们的重视。我国已成功研制钛酸铝陶
7、瓷-铝 合金复合排气管、氮化硅陶瓷柴油机涡轮增压转子和球轴承等汽车部件。汽车内饰用塑料用于汽车内饰件的材料要求具备吸振性能好、手感好、耐磨性好的特 点，以满足安全、舒适、美观的目的。在20世纪80年代塑料已是汽车的主要内饰材料。内 饰用主要材料品种为聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等年。内饰 塑料制品，主要有：座垫、仪表板、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转 向盘等。二新材料成型加工工艺超高强钢热成形技术 超高强度锰硼钢板常温下强度为500-600 MPa，加热使之奥氏体 化后，迅速送入带有冷却系统的模具内冲压成形.同时被模具冷却淬火，其微观组织由奥氏
8、体转变成马氏体，发生相变强化，强度可提高3倍以上，高达1500 - 2000 Mpa，可制备出超 高强度车身冲压件。这种热成形技术是国际上近年来出现的一种专门用于生产汽车超高强度 钢板冲压件的最新技术，可生产轻量且超高强度的冲压件，质量减轻20%以上，高温下成形 没有回弹，零件成形精度高（冷冲压无法消除回弹）并且可以一次成形冷冲压无法成形的复 杂零件。激光加工技术激光加工应用于汽车车身，包括拼焊板制造、白车身零部件加工及总成 等。采用激光技术制造车身，可节省约2/3的样车新车身开发模具和约70%的夹具费用，使 生产周期缩短50%，白车身质量减轻20%，制造精度（形状、尺寸等）和白车身总体质量（
9、刚 度、强度等）显著提高。汽车车身激光制造的工艺流程通常是:激光拼焊板材一冲压成形一激光三维切割一激光 焊接分总成一总装一激光在线检测。零部件的激光加工包括：修边、割孔、分离，模块化零 件的子件边线套裁，模块化零件的子件套焊，共面零件的连接边界套裁，共面零件连接的边 界组焊 零件重叠边界套裁，零件重叠边界套焊，零件错位边界组焊，重叠零件孔界组焊， 重叠组件修边、割孔。整个工艺流程中包括3种类型的加工工艺，即激光拼焊激光三维切割 和激光组焊。液压成形技术液压成形技术早在20世纪40年代就被用于汽车制造业。20世纪90年代以 来，受到汽车轻量化及安全性要求的推动，汽车中越来越多的结构件采用圆管作为
10、成形毛坯， 利用充液成形技术来完成制造，如汽车传动轴、轿车发动机支架、排气管、装配式凸轮轴等。 随着液压密封技术和自动控制技术所取得的一些突破，充液成形工艺作为一种整体成形薄壁 结构件的塑性加工方法。液压成形技术可以减少需要焊接的部件，因而可提高无焊接部件闭合截面上的强度及成 形精度，适于复杂形状部件的成形，形状稳定性、一致性良好。这些特性增加了形状设计的 自由度，减少了部件的件数，有利于实现汽车车身的轻量化。半固态成形技术与传统的全液态铸造或全固态锻造相比.半固态成形工艺具有如下 优点。1.制品表面质量好，尺寸精度高，可以获得形状复杂的零件。2.制品显微组织均匀， 缺陷和偏析少，成品机械性能
11、高。3.工作温度低，模具热负荷小.使用寿命长。4.半固态 金属在变形前保持固体形状，便于坯料传输，简化了送料系统，生产率大大提高。5.变形 抗力低，因此能耗低，效率高，易于自动控制。，总结当然，随着科技的发展，还有很多的新材料及加工成型技术正在 被研究运用到汽车上，但由于成本问题，目前大多很难突入到实际生产上，只能 停留在实验室阶段，在此也就不过多的讨论。希望随着对其他新材料的不断研究 和发现，我们在汽车行业的发展速度将达到质的飞跃。参考资料朱张校，工程材料,清华大学出版社姚贵升，汽车金属材料应用手册（上），北京理工大学出版社朱铮，汽车用高强度钢板的开发应用和发展参考文献:冯美斌.汽车轻量化技术中新材料的发展及应用J.汽车工程。2006(3)： 411.徐建全，陈铭年，林大同.试论客车结构轻量化J.机电技术，2004(增刊)：1719.范叶，杨沿平，孟先春，等.汽车轻量化技术及其实施途径J.汽车工业研究，2006(7): 4244.鲁春艳.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径J .轻型汽车技术，2007(6)： 24 27.
