汽车新材料的应用.doc

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1、汽车新材料的应用材料学的学术定义是什么呢？材料是研究材料组成、结构、制造工艺、性质和使用性能Z间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。现代材料学科更注重研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性。简单点说，在汽车制造领域，材料研发机构的使命就是通过改进相关零部件的制造材料，来提升整车的安全性、舒适性、豪华和美观程度以及降低燃油消耗，当然对成本的影响也是必须考虑在内的。碳纤维车身，轻量化成为越来越多汽车的追求新材料与新造型一样广受追捧绿色而舒适的座椅材料，己经大范囤投入量产车除了

2、功能以外，新材料带来新的视觉呈现H前汽车厂商改进制造材料的驱动力或者H标主要集屮在两个领域：一是改进内饰、座椅而料以及车身覆盖件的材料以提升档次和豪华感；二是改进车身结构材料，以进一•步提升安全性和经济性。这是由市场规律决定的，成本在其屮占了很重要的因索。作为主要新材料的高强度钢、合金以及多种复合材料，其成木均比普通碳钢高出数倍至数十倍。因此，只有人幅度降低这些新材料的制造成本,才可能使诸多新材料进入批量生产。车身新材料开发方向，主要集屮在金属材料和复合材料两个领域，轻量化设计是大趋势。很多屮高级轿车，都已经

3、开始了这方面的尝试，比如马自达睿翼，人量使用高强度钢和超高强度钢，一方面提升了整车结构的强度和安全性，另一方面也减轻了自重降低了油耗。零部件方面，合金材料也逐渐提高了应用的程度,比如铝合金。铝的密度为2.7g/cm3,约为钢的1/3o它作为汽车材料有许多优点,如在满足相同机械性能的条件下,铝比钢减重60%,且易于回收。在碰撞屮，铝可以比钢吸收更多的能量，降低事故的损伤程度。此外传统的钢板成形压机都可以用于成形铝，只是工艺设计屮应注意补偿铝板屮较大的回弹量即可，因而铝被广泛用于汽车（尤其是高级轿车和跑车）。随着

4、工艺的成熟，铝及铝合金作为一种汽车轻量化材料，会越来越多地应用于各种车辆上。据世界铝业协会报告指出，汽车重量每减轻10%,油耗可减低8%〜10%,每使用1kg铝，可便轿车寿命期内减少20kg尾气排放。降低能耗，是汽车技术革新矢志不渝的H标，不管是传统的汽柴油车，还是新一代的混合动力，或者纯电动车，都会想尽—•切办法减少整车对能源的消耗以延长行驶里程。其屮，减少汽车自身质量是除低汽车燃油或电力消耗的有效措施之一。采用高强度钢、低密度的轻质材料或者碳纤维，是汽车减重的最重要途径。1996年奥迪公司生产的全铝A8轿

5、车采用铝合金挤压车架，重量降低了35%,抗扭强度增加了50%,在降低油耗方而的效果也是惊人的。复合材料的吋代也即将来临。根据国际标准化组织为复合材料下的定义，复合材料是由两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。车用复合材料种类较多，主要包括玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(GMT)、长纤维增强热塑性复合材料(LFT)、天然纤维增强热塑性复合材料(NMT)和碳纤维增强复合材料等，广泛应用于座椅骨架、保险杠、仪表板、发动机罩、电池托架、脚踏板、地板、护板、车顶棚、行李托架、遮阳板、备用轮胎架等部件

6、，具有强度高、耐久性好、可靠性高、价廉、可回收、可降解、可再生等优点。可见，材料科学是推进汽车技术发展的重要研究基础，未来会有更多奇妙的材料被应用于汽车制造业，普通汽车的整备质量降到500kg,也不是没有可能。未来汽车制造材料以轻薄为主流未来汽车首先会考虑新型的车身材料，包括车体以及车架等多种方面。除了H前大量使用的合金金属Z外，未来汽车在高分子材料上的运用将会更加多样化。未来汽车使用的塑料由儿十种高分子材料组成，并且还将考虑零部件的通用性以及材料的回收便捷性问题。新型车身材料已经投入量产未来的汽车由于大量采

7、用新型材料，传统的车身结构及其设计方法可能不再适用，取而代之的是一种基于生物学增长规律的形状优化设计法，这种设计方法即能减少零件质量，又延长了零件的使用寿命。此外，采用新的设计方法还能使车身零件数大幅度减少。如某车型的零件数已由400个减少到75个，质量减轻30%,这已经说明轻量化设计具有极大的潜力。于此同时，研究汽车新材料的最终处置问题也由此变的重要起来。从某种程度上讲，回收问题关系到将来的生存与发展。H前，汽车上约占自重25%的材料无法回收再用，其屮三分之一为各种塑料，三分之一为橡胶，还有三分之一为玻璃、

8、纤维。世界各国都花费大量的人力、物力进行材料的回收再生问题的研究。现在可以通过三种途径进行回收：颗粒回收，重新碾磨；化学回收，高温分解；能源回收，将废弃物作为燃料。新材料需要降低成本才能获得推广制约汽车车身新材料应用的重要因素是价格。作为主要新材料的高强度钢、玻璃纤维增强材料、铝和石墨增强，其成本分别为普通碳钢的1」倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低这些新材料的制造成本，才可能使诸多新材料进