汽车车身新材料的应用及发展趋势.doc

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1、汽车车身新材料的应用及发展趋势21世纪的人们将面临能源短缺及环境污染的难题，长期以来，都在积极探索如何最大限度的提高燃油效率、减少汽车尾气屮有害成分。实现这一口标的方向多种多样，其中汽车轻量化举足轻重，而新材料的使用将实现汽车轻量化的梦想。现代汽车车身除满足强度和使用寿命的耍求外，还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需要。在上世纪八十年代，轿车的整车质量中，钢铁占80%,铝占3%,树脂为4%。自1978年世界爆发石油危机以来，作为轻量化材料的高强度钢板、表面处理钢板逐年上升，有色金属材料总体冇所增加，其中，铝的增加明显；非金属材料也逐步增

2、长，近年來开发的高性能工程塑料、复合材料，不仅替代了普通塑料，而冃品种繁多，在汽车上的应用范围广泛。本文着重介绍国内外在新型材料应用方面的情况及发展趋势。（-）车身新材料的种类1.高强度钢板从前的高强度钢板，拉延强度虽高丁低碳钢板，但延伸率只有后者的50%,故只适用于形状简单、延仲深度不大的零件。现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达420N/min2,是普通低碳钢板的2〜3倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。低合金高强度钢板的品种主要有含磷

3、冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢板和高强度1F冷轧钢板等，车身设计师可根据板制零件受力情况和形状复杂程度来选择钢板品种。（1）含磷高强度冷轧钢板：含磷高强度冷轧钢板主要用于轿车外板、车门、顶盖和行李箱盖升板，也口J用于载货汽车驾驶室的冲压件。主要特点为：具冇较高强度，比普通冷轧钢板高15%〜25%；良好的强度和塑性平衡，即随着强度的增加，仲长率和应变硬化指数下降其微；具有良好的耐腐蚀性，比普通冷轧钢板提高20%；具有良好的点焊性能。（2）烘烤硬化冷轧钢板：经过冲压、拉延变形及烤漆高温吋效处理，屈服强度得以提高。这种简称为BH钢板的烘烤駛化钢板既薄

4、又冇足够的强度，是车身外板轻量化设计首选材料Z-o（3）冷轧双向钢板：具冇连续屈服、屈强比低和加工硕化高、兼备高强度及高塑性的特点，如经烤漆后其强度可进一步提高。适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如车门加强板、保险杠等。（4）超低碳高强度冷轧钢板：在超低碳钢（CW0.005%）中加入适量的钛或锐，以保证钢板的深冲性能，再添加适量的磷以捉高钢板的强度。实现了深冲性与高强度的结合，特别适用于一些形状复杂而强度要求高的冲压零件。迭层钢板是在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料，表层钢板厚度为0.2〜0.3mm,塑料层的厚

5、度占总厚度的25%〜65%。与具有同样刚度的单层钢板相比，质量只冇57%。隔热防振性能良好，主耍用丁•发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。3•铝合金与汽车钢板相比，铝合金具冇密度小(2・7g/cni3)、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可冋收再生等优点，技术成熟。首先在不改变汽车尺寸、不降低汽车舒适性和安全性的情况下使汽车的质量至少减轻了40%,同吋还降低了油耗；第二，提高了车身零部件的结构刚性，从而便于生产，更主要的是提高了使用性能；第三，解决了车身腐蚀问题，延长了车身寿命；第四，铝合金零件具冇很高的回收率，而冃回收生产It铝合金要比重新生产I

6、t铝合金少耗能95%；第五，加工这种合金时所需的工装设备投资要比加工钢、铁少得多。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车，由于采用了全铝车身骨架和外板结构，使其总质量减少了135kg,比传统钢材料车身减轻了43%,使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件，车身零件数量从50个减至29个，车身框架完全闭合。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%,还比同类车型的钢制车身车重减少50%。口前，铝合金主要是用于制造轿车车身覆盖件屮的发动机罩，今后车门及行李舱盖也将会愈來愈多的使用铝合金制造。4.镁合金镁的密度为1.8

7、g/cm3,仅为钢材密度的35%,铝材密度的66%。此外它的比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富，镁可从石棉、白云石、滑石屮提取，特别是海水的盐分屮含3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20%。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，□可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板

8、、仪表盘、方向盘等。5.泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特点是密度小，仅为0.4〜0.7