最新新材料在汽车行业的应用.docx

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最新新材料在汽车行业的应用

新材料在汽车行业的应用

【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，新材料对于汽车工业的发展是至关重要的。

【关键词】：

新材料（合金，新型塑料，纳米材料等）；汽车对于汽车工程材料来说，其总的发展趋势是：

结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新型材料的用量将有所上升。

在性能可靠的条件下，尽可能多地采用铝合金、复合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料。

随着大量新材料，如高分子材料、复合材料等的迅速发展，为现代汽车的发展提供了必要的条件。

复合材料、陶瓷材料、特殊用途材料的用量呈增长趋势。

新材料对于汽车工业的发展是至关重要的，下面就分几个方面介绍一下最新汽车材料的应用，车身新材料的种类:

镀锌钢板

随着汽车工业发展，为了提高车体使用寿命和增强车体材料的抗腐性能，镀锌钢板得到广泛使用。

由于在目前汽车车身制造中，主要采用电阻点焊方法，与无镀层钢板相比，镀锌钢板的点焊过程中还存在一些问题：

先于钢板熔化的锌层形成锌环而分流，致使焊接电流密度减小；锌层表面烧损、污染电极而使电极寿命降低；锌层电阻率低，接触电阻小；容易产生焊接飞溅、裂纹及气孔等缺陷。

高强度钢板

从前的高强度钢板，拉延强度虽高于低碳钢板，但延伸率只有后者的50％，故只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。

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，其抗拉强度大幅度提高，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。

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，也可用于载货汽车驾驶室的冲压件。

主要特点为：

具有较高强度，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，伸长率和应变硬化指数下降甚微；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。

烘烤硬化冷轧钢板

经过冲压拉延变形及烤漆高温时效处理，屈服强度得以提高。

这种简称BH钢板的烘烤硬化积薄又有足够的强度，是车身外板轻量化设计首选材料之一。

冷轧双向钢板

具有连续屈服、屈强比低和加工硬化高、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。

超低碳高强度冷轧钢板：

在超低碳钢（C≤0.005％）中加入适量的钛或铌，以保证钢板的深冲性能，再添加适量的磷以提高钢板的强度。

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。

新型材料的研制与应用

轻量化迭层钢板

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，质量只有57％。

隔热防振性能良好，主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。

铝合金

与汽车钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。

全铝车身骨架和外板结构可以比传统钢材料车身重量减轻了很多，使平均油耗降低。

由于所有的铝合金都可以回收再生利用，深受环保人士的欢迎。

镁合金

镁的密度为1.8g/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、滑石中提取，特别是海水的盐分中含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，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。

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0.4～0.7g／cm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原料形状。

泡沫合金板种类繁多，除了泡沫铝合金板外，还有泡沫锌合

金、泡沫锡合金、泡沫钢等，可根据不同的需要进行选择。

由于泡沫合金板的特殊性能，特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能，深受汽车制造商的青睐。

目前，用泡沫铝合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。

蜂窝夹芯复合板

蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。

根据夹芯材料的不同，可分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等；面板可以采用玻璃钢、塑料、铝板和钢板等材料。

由于蜂窝夹芯复合板具有轻质、比强度和比刚度高、抗振、隔热、隔音和阻燃等特点，故在汽车车身上获得较多应用，如车身外板、车门、车架、保险杠、座椅框架等。

英国发明了一种以聚丙烯作芯，钢板为面板的薄夹层板用以替代钢制车身外板，使零件质量减轻了50%~60%，且易于冲压成型。

工程塑料

与通用塑料相比，工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等特点，且比要取代的金属材料轻、成型时能耗少。

二十世纪七十年代起，以软质聚氯乙烯、聚氨酯为主的泡沫类、衬垫类、缓冲材料等塑料在汽车工业中被广泛采用。

预测将有全塑料化的汽车车身，塑料化后的车身将取得了轻量化方面的明显成果。

车身新材料应用的现状

为解决新材料的防腐蚀保护和连接，大众采用创新的冲孔铆接法、迭边压接、激光钎焊等技术。

路波TDI的自重为830kg，包括417kg（50.5％）的钢、136kg轻质金属（16.4％，包括3.7kg的镁）、116kg塑料（14.0％）。

在保证车身抗扭刚度、使用寿命和安全性的前提下，车身的重量减轻了50kg，汽车的总重减轻了154kg。

由于汽车自重大幅度减轻，使得百公里油耗降至2.99升，总能量消耗只是传统汽车的一半。

这意味着二氧化碳的排放量也将减少一半，碳氢化合物的排放量降到四分之一，是典型的环保型轿车，也是世界上批量生产的最经济轿车之一。

纳米新材料在汽车上的应用前景。

科研人员发现，当微粒达到纳米量级时会出现一种新奇现象，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁、热力学等性能呈现出与传统材料的极大差异。

根据纳米材料的结构特点，把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合，可以形成各种各样的纳米复合材料，例如纳米功能塑料。

一般塑料常用的种类有PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、ABS（方烯腈-丁二烯-苯乙烯）、PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、PS（聚苯乙烯）等几十种，为满足一些行业的特殊需求，用纳米技术

改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能，强度高，耐热性强，重量更轻。

随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料很可能会普遍应用在汽车上。

这些纳米功能塑料最引起汽车业内人士注意的有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。

阻燃塑料是以纳米级超大比表面积的无卤阻燃复合粉末为载体，经表面改性可制成的阻燃剂，利用纳米技术添加到聚乙烯中。

由于纳米材料的粒径超细，经表面处理后具有相当大的表面活性，当燃烧时其热分解速度迅速，吸热能力增强，从而降低基材表面温度，冷却燃烧反应。

目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料能够轻易达到要求。

增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。

增强增韧塑料可以代替金属材料，由于它们比重小，重量轻，因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量，达到节省燃料的目的。

这些用纳米技术改性的增强增韧塑料，可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖等，某至还可用于变速器箱体、齿轮传动装置等一些重要部件。

总结：

通过上网和查阅书籍得到了很多汽车发展和新材料知识，特别是新材料丰富了自己的视野扩大了自己的知识面。

汽车行业以后的发展在很大一定程度上要依靠新材料，而新材料起到了至关重要的方面。

新材料做成的车身带来了更好的视觉享受，也加强了安全性；新的内饰也更加环保和和健康，也极大的提高了人们的生活质量。

所以我相信随着新材料的发展，汽车行业也会发生巨大的改变，以至于人民的生活也将因新材料而发生变化。