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淺談汽車新材料的應用

2013-04-29 15:12:10湯蘭昀
考試·綜合 2013年8期
關鍵詞:鋁鎂合金金屬材料鋼材

湯蘭昀

摘要:汽車材料的發(fā)展是汽車技術(shù)發(fā)展的重要方面。材料是汽車質(zhì)量保障的基礎,在研制更經(jīng)濟、更安全和更輕便的汽車中,是關鍵的一環(huán)。汽車材料與汽車制造成本和耐用程度密切相關,現(xiàn)代汽車的技術(shù)進步,很大程度就是材料技術(shù)的進步。所以說新材料新工藝對于汽車工業(yè)的發(fā)展是至關重要的。

關鍵詞:金屬材料;鋼材;鋁鎂合金;泡沫金屬

中圖分類號:G710 文獻標識碼:B 文章編號:1006-5962(2013)08-0057-01

要了解當今汽車方面新材料的應用,就必須對當今汽車發(fā)展對材料的要求有一個首要的了解。

1 當前世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要特征

(1)輕量化與環(huán)保是當今汽車材料發(fā)展的主要方向;

(2)盡管近階段鋼鐵材料仍保持主導地位,但各種材料在汽車上的應用比例正在發(fā)生變化。主要變化趨勢是高強度鋼和超高強度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復合材料的用量將有較大的增長,鑄鐵和中、低強度鋼的比例將會逐步下降,但載重車的用材變化不如轎車明顯;

(3)輕量化材料技術(shù)與汽車產(chǎn)品設計、制造工藝的結(jié)合將更為密切,汽車車身結(jié)構(gòu)材料將趨向多材料設計方向;

(4)更重視汽車材料的回收技術(shù);

(5)電動汽車、代用燃料汽車專用材料以及汽車功能材料的開發(fā)和應用工作不斷加強。

2 汽車制造的金屬材料

長期以來,鋼鐵一直是構(gòu)成汽車的主要材料,在汽車用鋼中,合金鋼比例較高。國外不少汽車采用含Cr、Ni、Mo等元素的結(jié)構(gòu)鋼和含Co量很高的永磁材料,而這些元素的資源都較稀缺,節(jié)約合金資源成為指導汽車材料開發(fā)和應用的方針之一。

新型彈簧鋼 新型彈簧鋼主要指汽車懸掛系統(tǒng)的彈簧用鋼,目前用的最廣的鋼板彈簧是Si鋼,其性能基本上能滿足使用要求,近年來,變截面少片彈簧在汽車上的應用越來越多,使用這種彈簧可以節(jié)約l/3左右的材料,并使汽車的平順性等性能得到改善,同時有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益,但其生產(chǎn)工藝發(fā)生了相應的變化,含Si量較高的彈簧鋼具有較高的脫碳傾向,故應發(fā)展低Si或無Si的彈簧鋼,以滿足生產(chǎn)的需要。

微合金非調(diào)質(zhì)鋼 在鋼中加入微量V、Ti、Nb等元索、經(jīng)鍛造或軋制冷卻后在鐵索體、珠光體中析出碳化物或碳氮化物而達到強化,不需要調(diào)質(zhì),可以減少熱處理工序和設備,避免熱處理變形和淬火裂紋造成的廢品,降低能耗和生產(chǎn)成本。

高強度鋼板 采用高強度鋼板,既可以減少汽車由身的質(zhì)量,又可以提高汽車的安全性和可靠性,含磷深沖壓高強度鋼板主要應用在車身、駕駛室上的深沖壓件,使用得當,可降低材料消耗10%,雙相鋼板其有較低的屈服強度和高的加工硬化能力,比較適宜于制造變形程度大的沖壓或拉延深件,根據(jù)成形特點,可使零件質(zhì)量減輕30%一60%。

日本在高強度鋼板的技術(shù)開發(fā)和性能研究方面已經(jīng)進行了許多工作,為了提高汽車的安全性,高強度鋼板首先用在門柱和保險杠,目前正在進行內(nèi)板、制動、車輪等方面的研究和試制。

3 泡沫金屬在未來汽車中的應用

制造從泡沫塑料在建筑中廣泛使用中得到啟發(fā),科學家們考慮在汽車業(yè)中使用"泡沫金屬"。目前汽車工業(yè)是消耗金屬最多的工業(yè)之一,金屬制造業(yè)雖然能生產(chǎn)2500多種性能各異的鋼材和千百種有色金屬,但仍然滿足不了汽車制造業(yè)的特殊需要。如果"泡沫金屬"能研制出來,它將成為未來汽車的最佳材料,這種泡沫金屬零件的結(jié)構(gòu)是:外表用薄鋼制成,中心則用泡沫金屬填充。

為了提高汽車的安全性和可靠性,需要從設計上、制造上,特別是材料方面考慮。例如,提高汽車結(jié)構(gòu)材料的強度和韌性,使之更堅固可靠,一旦發(fā)生撞車、翻車等交通事故時,能最大限度地減輕損傷程度,保證人員的乘車安全。與此同時,大力發(fā)展各種汽車用的具有特殊功能的材料,以提高汽車的自控能力,進一步改善汽車的性能。

隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)量的不斷增長,汽車產(chǎn)品檔次的不斷提高,對汽車保險杠專用材料的國產(chǎn)化研究也進入了一個較快的發(fā)展時期,其中聚丙烯汽車保險杠專用材料的研究、開發(fā)是一個重點。目前,國內(nèi)聚丙烯汽車保險杠專用材料主要以PP為主材,并加入一定比例的橡膠或彈性體材料、無機填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成。

4 其他材料

平均起來,一輛現(xiàn)代化汽車包含兩噸以上的硅樹脂。在方向盤兜帽下、在車廂內(nèi)、在電子器件中、在殼體接縫處,無論在任何需要被包覆、密封或填充的地方,硅樹脂始終是首選。而且,汽車用皮革和紡織品越來越多的用硅樹脂作表面涂層,如此可以達到符合特定要求的表面性能。

隨著對新材料性能優(yōu)化的探索,汽車內(nèi)部用硅橡膠涂層的裝飾件正日益增加。硅橡膠適用于對機織物、費織造材料或針織物的圖層。由于它具有高達90%的伸張率和能更好的耐高溫性能,因此可以承受所有的加工。

當然,隨著科技的發(fā)展,還有很多的新材料正在被研究運用到汽車上,比如碳纖維材料、鈦合金還有其他的復合材料,但由于成本問題,目前很難突入到實際生產(chǎn)上,只能停留在實驗室階段,在此也就不過多的討論。希望隨著對其他新材料的不斷研究和發(fā)現(xiàn),我們在汽車行業(yè)的發(fā)展速度將達到質(zhì)的飛躍。

參考文獻

[1] 朱張校,工程材料,清華大學出版社.

[2] 姚貴升.汽車金屬材料應用手冊(上),北京理工大學出版社.

[3] 朱錚.汽車用高強度鋼板的開發(fā)應用和發(fā)展.

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