汽车轻量化材料及成形技术_姜超

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1、AT&M论坛AT&MFORUM汽车轻量化材料及成形技术作为国民经济的重要支柱产业，我国汽车工业近几年呈现出强劲的发展态势，目前仅次于美国、日本，产量居世界第三位。对汽车而言，环保、安全成为重中之重，无论是从节能减排还是从循环经济的角度，车身轻量化都是一个成效显著的途径。乘用车车身轻量化势在必行，载货车、客车、轨道车辆车身轻量化亟待突破。机械科学研究总院先进制造技术研究中心姜超华南精密设计开发研究院汽配技术中心张悦铝合金是轻量化材料中应用比用于车身、发动机、悬架等各个领1轻量化材料较成熟的材料之一。根据美国铝学域，在保证整车高性能、舒适性和世界汽车材料技术主要发展方会的报告,汽车

2、上每使用0.45kg铝就安全性的前提下，达到显著降低油向仍然是轻量化和环保。虽然钢铁可减轻车重1kg。理论上铝制汽车耗的目的。见图1、图2。材料仍保持主导地位，但高强度钢可以比钢制汽车减重40%左右。对宝马新5系是世界上首款采用创和超高强度钢、铝合金、镁合金、于1辆1300kg重的轿车,若质量减轻新的钢铝组合结构的汽车。车身前塑料和复合材料用量在不断增长，10%,其燃油消耗可降低8%。部采用铝材，车身其他部位由钢材铸铁和中、低强度钢的应用将逐步早在1913年，NSU汽车联盟公制成。这样使整车质量比上代5系最减少，各种材料的性能差异（见表司生产的8/24型汽车便实现了全铝多减轻了

3、75kg。另外，BMW是世界1）导致其在汽车上的应用比例不断合金车身。1923年，奥迪生产了六上唯一将铝制传动轴作为动力传输变化。缸全铝合金发动机。同年，奥迪还的汽车生产商，主要目的也是为了表1各种材料的相关力学性能对比比重ρ弹性模量比弹性模量拉伸强度比拉伸强度导热系数材料减振系数-3/g·cmE/GPaE/ρσ/MPaσ/ρW/mk铸铁7.1518024.3200～40027～548010～17钢7.821027200～50027～6446—铝合金2.77025.9200～35073～1282472~5塑料1.13～2.015～2510～12.5100～25050～16720

4、～50镁合金1.74～1.94524～26180～300118～17215730～60轻量化材料与汽车产品设计、尝试着生产出了流线型铝车身的K制造工艺的结合将更为密切，汽车型车。2006年，奥迪铝材及轻量设车身结构材料将趋向多材料设计方计中心整合了轻量化产品开发、生向。通过新的成形技术，不断优化产规划和质量保障功能，其在该领设计，提高性能，降低成本，促进域研发的重心已超越了单纯的铝材汽车轻量化不断发展。概念，将研究方向扩展至对高强度1.1轻合金钢材、型材、加固塑胶及镁合金材（1）铝合金料的应用，系统地将轻量化设计运图1奥迪A8全铝车身结构2008年第12期汽车工艺与材料AT&M

5、9AT&M论坛AT&MFORUM镁合金和塑料、铝合金零件相（图4）等。比，除易于回收利用、是典型的绿色结构材料外，还具有突出的资源优势。我国是一个镁资源大国，镁矿产品种类多、储量丰富，占世界可利用镁资源储量的70%左右。因此，在许多传统金属矿产日益枯图2奥迪A8内部的铝结构竭和全球对技术革新、能源消耗、减轻质量。废气污染及噪声限制不断升级的今图4镁合金纵梁支架铝合金虽然提高了汽车综合性天，加速镁合金的研究、开发和产目前，应用的镁合金材料主要能，但同时也提高了整车成本，铝业化具有重要的现实意义。为铸造镁合金，AM、AZ、AS系列合金应用的局限是成本问题。铝材镁合金在汽车上的应用逐

6、年增为传统的铸造镁合金，其中AZ91D价格是钢材的3倍以上，而且铝制产加，见表3。预计在今后的20年里，用量最大。近年来，为适应发动品工艺流程复杂，不易控制，对每汽车上的镁用量将会超过100kg/机零件工作温度较高的需要，欧一个工序，都必须严格监控。宝马车，是当前使用量的30倍。按材料美等国家先后开发出AE、Mg-Al-作为豪华车品牌，可以承受每减少的这种用量，铸镁、铸铝、高强度Ca、Mg-Al-Sr等抗蠕变镁合金，以1kg质量多付8.8美元。如果铝车身钢及聚合物均将处于100~150kg的及最近的ZAC8506(Mg-8Zn-5Al-汽车的年产量为30万辆，每辆成本水平上。镁

7、必将成为一种适用于汽0.6Ca)。变形镁合金新材料有美国将增加800~1000美元左右，与减重车大多数结构件的新颖材料。开发的ZK60变形镁合金，日本的所节省的油耗费用相当。欧洲正在使用和研制的镁合金IMMg-Y系变形镁合金以及可以进行表3汽车上镁合金用量的发展趋势kt1991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006北美10121418233139444951556065727886欧洲8769109162330