新型材料在汽车上的应用
新材料在汽车行业的应用
新材料在汽车发展的应用 学号：****** 姓名：***** 【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。
汽车车身新材料及其发展新趋势
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换钢制车身外板，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产业中被广泛采用。福特公司开发的LTD试验车，塑料化后的车身取得了轻量化方面的明显成果（见表2）。 中国工程塑料产业普遍存在工艺落后、设备陈旧、规模小、品种少、质量不稳定的状况，而且价格高，缺乏市场竞争力。工程塑料在汽车上的应用仅相当于国外上世纪八十年代的水平。如上海桑塔纳轿车塑料用量仅为2.86kg/辆，红旗CA7228型轿车为2.4kg/辆，而日本轿车均匀为14kg/辆，宝马则更高，为35.64kg/辆。但这种局面将很快被打破，由上海普利特复合材料有限公司投资新建、国内最大的汽车用高性能ABS工程塑料生产基地日前在上海建成投产。此项目引进了世界先进的工程塑料天生线和试验检测仪器等设备，形成了年产15,000吨高性能ABS工程塑料的能力。 高强度纤维复合材料 高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高刚性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维复合材料在汽车上的应用，美国开展的最好。 二十世纪八十年代后期，复合材料车身外覆件得到大量的应用和推广，如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。据统计，在欧美等国汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33％左右，并继续呈增长态势，复合材料作为汽车车身的外覆件来说，无论从设计还是生产制造、应用都已成熟，并已从车身外覆件的使用向汽车的内饰件和结构件方向发展。图2为法国SORA公司为雷诺汽车公司开发的全复合材料轿车车身和重型卡车驾驶室。上海通用柳州汽车公司和东风公司计划推出全复合材料车身的家庭用小轿车。
汽车新材料
汽车新材料 随着时代的进步，科技的发展，各种新技术不断更新，许许多多的新产品如雨后春笋般出现，而各种新产品的出现必然离不开材料。材料是研究材料组成、结构、制造工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。材料科学技术的重要性是不言而喻的，21世纪三大支柱产业：材料、能源、信息，很直观的告诉我们材料的重要性。世界是由物质构成的,材料就是人们用来制成各种机器.器件,结构等具有某种特性的物质实体.材料是人类社会生活的物质基础,材料的发展引起时代的变迁,推动人类文明和社会进步.在人类发展和社会进步中,材料是一个带有时代和文明标志的基础,人类文明的发展史,就是一部利用材料,制造材料和创造材料的历史.材料是一切生产和生活活动的物质基础,历来是生产力的标志,人类社会进步的里程碑。现在在汽车行业，新材料的利用使汽车行业发生了翻天覆地的变化。 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。 目前汽车厂商改进制造材料的驱动力或者目标主要集中在两个领域：一是改进内饰、座椅面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，成本在其中占了很重要的因素。作为主要新材料的高强度钢、合金以及多种复合材料，其成本均比普通碳钢高出数倍至数十倍。因此，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入批量生产。 车身新材料开发方向，主要集中在金属材料和复合材料两个领域，轻量化设计是大趋势。很多中高级轿车，都已经开始了这方面的尝试，比如马自达睿翼，大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1／3。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。在碰撞中，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，只是工艺设计中应注意补偿铝板中较大的回弹量即可，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1 kg铝，可使轿车寿命期内减少20kg尾气排放。 降低能耗，是汽车技术革新矢志不渝的目标，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，都会想尽一切办法减少整车对能源的消耗以延长行驶里程。其中，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％，在降低油耗方面的效果也是惊人的。其中热电材料的运用是汽车行业在降低方面所取得的一个巨大的进步。 随着全球工业化步伐的加快，世界性的能源短缺已经成为制约经济社会发展的重要因素。通过热电转换装置利用余热、废热直接进行温差发电不但可以有效地缓解能源短缺问题，也有利于减少环境污染。此外温差发电不需要使用传动部
汽车车身新材料种类以及当前应用状况
车身新材料种类以及当前应用状况 随着汽车技术的发展，汽车的功能日益完善，汽车的结构越来越复杂，传统的汽车通常由几千个零件组成，现代高级轿车由几万个零部件组成。为满足汽车节能、环保、安全、舒适的要求，实现轻量化、高强度、高性能的目标，构成汽车的材料也发生了巨大的变化。 通常按照材料的成分，将汽车材料分为金属材料和非金属材料两大类。随着汽车技术的发展，未来汽车材料除金属材料、非金属材料外，复合材料和纳米材料也将获得广泛应用。 一．车身新材料的种类 ■ 新型结构材料 1.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，其抗拉强度高达420N/mm2，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。中国奇瑞汽车公司与宝钢合作，2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg，占车身钢板用量的46%，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。 美国轿车材料构成 要有含磷冷轧钢板、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。 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。这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度，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，经烤漆后强度可进一步提高。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％）中加入适量钛或铌，以保证钢板的深冲性
新型汽车材料
新材料在汽车上的应用学习内容 1 复合材料 2 发汗材料 3 形状记忆合金 4 超塑性合金 5 超导材料 6 太阳能材料
1 复合材料 在传统汽车上，只有1%的汽油用于运送乘客，其余都用于驱动汽车本身运动。 方案：提高燃油效率+减轻汽车自重 1.1什么是复合材料？ 两点特征： 复合材料是多相体系（由两种或两种以上的不同物质组成）； 它们的组合必须具有复合效果（即复合材料比单一组成的材料具有更好的综合性能），从而实现强－强联合。 天然复合材料：竹子、木材，贝壳、骨骼、肌肉等
1.4 复合材料的特性 1）比强度、比模量高 几种典型材料的比强度、比模量对照图 2）抗疲劳性能好 多数金属材料的疲劳极限只有其抗拉强度的40 ～50%，而碳纤维/树脂复合材料则可达到70 ~ 80%。
3）减振性能好 4）使用安全性高 5)耐热性能好 6）性能具有可设计性 复合材料在汽车上应用 国外Lotus、GM、Citroen等著名汽车制造厂商都投入大量人力、物力开展复合材料技术在汽车上的应用研究,复合材料在汽车上的应用包括外装件以及承力结构部件,近年来高性能复合材料汽车板簧、驱动轴及全复合材料车身等技术也研究成功并投入应用。 福特公司所做的研究表明,复合材料可以将零部件的数量减为原来的80%,加工费用相对钢材降低60%,粘结费用相对焊接减少25%到40%。 日产布尔巴特汽车前端板,用钢板制造时由20多个零件组成,而用复合材料只需7个零件。 Audi 乘用车多功能支架、仪表板托架、座椅骨架、发动机护板、蓄电池托架均改用玻璃钢制造。
汽车板簧刹车盘 保险杠 塑料进气歧管是近几年发展起来的新技术,与铝合金铸造的进气歧管相比,具有重量轻、内表面光滑、减震隔热等优点,因此在国外汽车上得到广泛应用 材料：全部是玻纤增强PA66或PA6 工艺：主要采用熔芯法或振动摩擦焊法 2 发汗材料
(汽车行业)汽车车身新材料的应用及发展方向
（汽车行业）汽车车身新材料的应用及发展方向
汽车车身新材料的应用及发展趋势 现代汽车车身除满足强度和使用寿命的要求外，仍应满足性能、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，有色金属材料总体有所增加，其中，铝的增加明显；非金属材料也逐步增长，近年来开发的高性能工程塑料，不仅替代了普通塑料，而且品种繁多，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。 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。当下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/mm2，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。中国奇瑞汽车X公司和宝钢合作，2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg，占车身钢板用量的46%，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。低合金高强度钢板的品种主要有含磷冷轧钢板、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。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。这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度，是车身外板轻量化设计首选材料之壹；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壹步提高。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。实现了深冲性和高强度的结合，特别适用于壹些形状复杂而强度要求高的冲压零件。 轻量化迭层钢板 迭层钢板是在俩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％。和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 和汽车钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。德国大众X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%，仍比同类车型的钢制车身车重减少50%。由于所有的铝合金都能够回收再生利用，深受环保人士的欢迎。根据车身结构设计的需要，采用激光束压合成型工艺，将不同厚度的铝板或者用铝板和钢板复合成型，再在表面涂覆防具有良好的耐腐蚀性。 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
碳纤维复合材料在汽车工业中的应用
《能源工程材料》 课外拓展阅读报告 《碳纤维复合材料在汽车工业中的应用》 姓名：XX 指导教师：XX 学号：XXXXXXXX 专业班级：XXXXXXXX 2016年6月 碳纤维复合材料在汽车工业中的应用 摘要：节能减排是当前汽车工业可持续发展迫切需要解决的问题，采用碳纤维复合材料等轻质材料使汽车轻量化是一个有效的解决办法。介绍了碳纤维复合材料的性能特点和在汽车上的应用现状，从材料、设计和成型工艺3个方面分析了其在国内汽车工业应用中的问题，提出了促进碳纤维复合材料广泛应用的发展建议，并展望了其在汽车工业中的应用前景。 进入21世纪以来，能源危机日趋严重，世界各国的排放法规日益严格，如何在保证安全性和动力性的前提下降低油耗和减少排放是目前汽车工业迫切需要解决的问题。采用各种轻质材料取代金属等传统材料，使汽车轻量化是实现节能减排的重要途径。碳纤维复合材料凭借轻质、高强度、高刚度、抗振性能好、抗疲劳、耐腐蚀等众多优点[1]越来越受到汽车工业的重视，在汽车中的应 用也越来越多。碳纤维及其复合材料是支撑国家高科技产业发展的关键材料，经过40多年的积累与发展，我国碳纤维及其复合材料研发拥有众多突破性进展，但在汽车领
域的应用还远落后于航空航天和其他工业领域[2]。因此有必要分析碳纤维复合材料在我国汽车工业应用中存在的问题，提出合理的发展对策，以适应汽车工业对材料发展的迫切需求。 1.碳纤维复合材料的性能特点和使用优势 与金属材料相比，碳纤维复合材料具有许多优良性能，应用于汽车上有明显的优势，主要表现在：1）密度小，强度高，CFRP在常用材料中比强度和比模量最高，用于车身及底盘能在减轻车重的同时不损失强度或刚度，汽车安全系数不降低。2）韧性好，具有良好的抗冲击性和能量吸收能力，用于车身及其结构件具有良好的碰撞安全性。3）阻尼高，抗振性能好，用于车身、传动系统及发动机部件具有良好的减振、隔音效果，提高了乘坐舒适性。4）抗疲劳性能极佳，用于承受疲劳载荷的汽车零部件能有效延长其使用寿命。 5）优秀的耐热性、抗腐蚀与抗辐射性能，在电动汽车和其他新能源汽车领域应用具有很强的竞争力。6）成型工艺多，可设计性好，易于实现零部件一体化生产，极大缩短开发周期，节约成本。 2.碳纤维复合材料在汽车上的应用 碳纤维复合材料用于汽车部件上不仅可以实现汽车轻量化，而且在安全性与乘用舒适性等方面也有很大提高，因此越来越受到汽车工业的重视，很多汽车制造商生产的高档、豪华轿车（如通用、宝马、大众、奔驰、福特、奥迪、本田、日产等）几乎都开始试用或已经采用了各种碳纤维复合材料。 1）碳纤维复合材料应用于汽车车身、底盘及承力部件，在保证安全性的同时具有十分明显的减重效果。在各种材料制造的车身中碳纤维复合材料是最轻的，尤其是与钢制车身相比，轻量化效果达53%以上。 美国通用汽车公司1992年展出了由碳纤维复合材料制造车身的超轻概念车，车身质量为 kg，整车质量降低68%，节油40%。兰博基尼汽车2011年推出了Mucilage替代车型，该车采用了全碳纤维复合材料单壳体车身，质量仅有kg。目前，碳纤维复合材料制成的车身结构件已在德国宝马公司开发的Z-9和Z-22系列中大量采用。德国大众汽车公司的“2L车”CC1 研究项目，碳纤维复合材料用于车身的比例高达
汽车用新材料的研究发展状况概要
汽车用新材料的研究发展状况 1国内外汽车用新材料发展状况 1.1 国外汽车用新材料的发展现状与趋势 当前世界汽车材料技术发展的主要特征如下: (1轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向; (2尽管近阶段钢铁材料仍保持主导地位, 但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化。主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长, 铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降,但载重车的用材变化不如轿车明显; (3轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切, 汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向; (4更重视汽车材料的回收技术; (5电动汽车、代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。 减轻汽车自身质量是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效措施之一。世界铝业协会的报告指出, 汽车的自身质量每减少10%, 燃油的消耗可降低6~ 8%, 根据最新资料,国外汽车自身质量同过去相比减轻了20~ 26%。预计在未来的10 年内, 轿车自身质量还将继续减轻20%。铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料和高强度钢、超高强度钢等轻量化材料的开发与应用在汽车的轻量化中将发挥重大作用。可以看出, 尽管钢铁材料在当前仍然占主导地位, 但其份额却在逐年减少, 而铝合金、镁合金、塑料等轻量化材料的用量则呈持续上升的趋势。在最近投产的某些新车型中, 钢铁材料的比例更低, 例如在奥迪A2中, 钢材的比例仅
为34%, 轻质材料则高达52%。国外开发的全铝车身已经在AUDI A8、BMW Z8、FERRARI360等很多车型上使用, 甚至全铝发动机、轮毂都已经开始实际应用。 虽然联邦政府和欧共体有多种与材料有关的研究项目, 但整体上主要还是 体现在墓础研究方而。从汽车行业的应用性研究来讲, 主要依靠企业的自身力量, 这与美国汽车行业的情况很不相同, 后者可从国家得到各种资助。不仅如此, 德国政府在支持、促进和推广新材料在汽车行业的应用以及采用新材料的汽车的生产、销信等方而也没有任何鼓励的政策与措施。虽然从长远战略上说, 汽车采用新材料具有多种重要意义, 但就口前的实际而言, 首要目的是减轻重量、提高效率、降低能耗、减少环境污染。从根木上来讲, 汽车减轻屯量很有好处,既可增加使用面积, 又可节省燃料消耗, 减少环境污染。汽车能耗的70%与汽车重量有关, 如中型轿车 的自重每减少100公斤, 每百公里的燃料消耗就可减少0.4公升。此外, 自重减轻对加速和弹性等行驶效率也有积极影响, 同时可使转动和振动 部件的噪音明显降低。试验证明,假如负荷是单轴的或者在结构上可以沿纤维方向伸展的话, 纤维强化的材料明显比金属优越。 近年来, 虽然日本汽车工业由于各种原因而陷于持续的不景气状况之中, 但各汽车厂商从长远利益出发, 仍继续着各种汽车用新材料及其相关伎术的研 究开发, 并取得品些进展。总的来看, 这一领域研究开发的重点主要集中在三个方面。一是大力开发各类“低公害车”所需材料;二是继续发展汽车以铝、塑等代钢技术;三是提高汽车用材料再生利用率。 一、“低公害车”所需材料的发展状况 随着全球环保呼声日益高涨, 电动汽车、甲醇汽车、天然气汽车等不以汽油为动力源的所谓“低公害车”展现出诱人的发展前景。但是, 目前这类汽车离实用化都还相距甚远。其有待解决的主要问题之一就是所需的各种材料技术尚未过关。在被
新型陶瓷材料在汽车中的应用
湖北汽车工业学院 本科生课程论文 论文题目新型陶瓷材料在汽车中的应用及未来发展学生专业班级材料成型及控制工程（汽车产业）T1233-5 学生姓名（学号）朱宝林（2012030526） 指导教师（职称）王天国 完成时间2014-11-5 2014 年11月05 日
目录 前言 (3) 第一章汽车发动机中的陶瓷材料 (4) 1.1 陶瓷汽车发动机 (4) 1.2 活塞顶用陶瓷结构 (5) 1.3 涡轮增压器陶瓷材料 (6) 第二章陶瓷纤维在发动机零件上的应用 (6) 第三章陶瓷材料在发动机其它部件的应用 (7) 第四章新型陶瓷材料未来的发展及在汽车上的应用·7
前言 关于新型陶瓷材料： 新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面，有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等；在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等；在化学方面有催化、耐腐蚀、吸 性。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。 摘要：随着科学技术飞速发展，现代汽车制造业将更多特种陶瓷、智能陶瓷制品引入，采用到汽车上，并且伴随着更多的新型结构材料的引入，在汽车零部件加工制造技术上也带来了一场新的革命，在此主要介绍一些新型的陶瓷材料在现在及未来的汽车行业的使用情况及以后可能应用的发展前景。 目前应用于汽车上的陶瓷材料主要有：氧化硅陶瓷，碳化硅陶瓷，氮化硅陶瓷，氧化铝陶瓷这几种。 关键词：陶瓷材料、发动机、汽车、应用
第一章汽车发动机中的陶瓷材料 1·1 陶瓷汽车发动机 新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。例如：要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。现在汽油机中，燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中损失掉的，柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%。 同时，由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。其他正在进行研究的有：采用新型陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。 由于陶瓷材料具有优良的耐热性、耐磨性、隔热性及重量轻优点，故使用陶瓷材料替代金属制备热机部件的技术受到了世界各国的高度重视。目前，发动机的主要零部件，如活塞、气缸盖、气门、排气管、涡轮烟压器、氧传感器及火花塞等都用先进的陶瓷材料来制造，并研制出了无水冷的绝热陶瓷发动机。另外为了防止汽车废气对大气环境的影响，各国都采用了的措施，制订了严格的排放标准，这些都促进了汽车工业用新技术的开发以及新材料的研多，特别是在发动机用先进陶瓷瓷材料方面取大了软大的进展，并在近年来的技术创新中发挥着更重的作用。 陶瓷发动机的优越性为： ·可以提高发动机的工作温度，从而大大提高效率。例如，目前作为发动机制造材料的镍基耐热合金，工作温度在1000℃左右。而采用陶瓷材料，则可以将工作温度提高到1300℃，使发动机效率提高30%左右。 ·工作温度高，可使燃料燃烧充分，所排废气中的有害成分大为降低，这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污染。
汽车新材料的应用与发展
汽车新材料的应用与发展 摘要：随着汽车技术的迅速发展，汽车越来越多的采用新技术及新工艺，使得人们对汽车轻质化、低成化、智能化、高的经济性和可靠性的要求成为可能。因此，材料技术的发展对汽车的进步起着重要作用。由于材料技术的进步降低了车辆的重量，改善了燃油经济性，降低了车辆制造成本。本文介绍了近年来现代汽车所采用的碳纤维、纳米材料、有色金属等最新技术与发展。 关键词：汽车；材料；技术；应用；发展 Abstract: Along with the technology of the auto develops very rapidly, the auto put to use the new materials and new technology more than before. People required light weight of the auto, low cost, intellect, high economy and reliability is possible. The developed of material technology is very important auto industry progressive. The advancement of material technology reduces the weight of auto, promotes fuel economic effectiveness cut down the manufacturing cost. This paper introduces some new materials used of the modern auto in recent years, such as CF, nano-material and metal of auto and the develop of the new material. Key words: auto; material; technology; application; develop 1碳纤维在汽车中的应用与发展 碳纤维是（CF）是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上，它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得，具有十分优异的力学性能。特别是在2000摄氏度以上高温惰性环境中，是强度唯一不下降的物质。碳纤维和碳纤维增强复合材料（CFRP）作为21世纪的新材料，因其高强度、高弹性模量和低比重性能，在汽车上迅速得到广泛的应用无论是在车辆外观件、发动机舱内、车内门板或是饰板等,皆可以看到碳纤维的应用。随着其在汽车上应用的增多,专家指出,在未来5年碳纤维将推动汽车工业的变革。 1.1在汽车车身、底盘上的应用发展 由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,其适于制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料。预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身、底盘减重40-60%；相当于钢结构重量的1/3-1/6。 英国材料系统实验室曾对碳纤维复合材料减重效果进行研究,结果表明碳纤维增强聚合物材料车身重172Kg，而同样车型的钢制车身重最为368Kg，减重约50%并且当生产量在2万辆以下时，采用树脂传递模塑（RTM）工艺生产复合材料车身成本要低于钢制车身。 但由于碳纤维成本过高，碳纤维增强复合材料在汽车中的应用有限，仅在一些赛车、高级轿车、小批皿车型上有所应用,如BMW 公司的Z-9、Z-22的车身，M3系列车顶篷和车身，GM公司的Ultralite车身，福特公司的GT40车身，保时捷911GT3承载式车身等。 1.2在制动摩擦片上的应用发展 碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在制动摩擦片上，但含有碳纤维复合材料的产品都格外贵，所以目前这种制动摩擦片还主要应用在高档轿车上。碳纤维制动盘被广泛用于赛车上。例如F1赛车上。它能够在50m的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h，此时制动盘的温度会升高到900℃以上，制动盘会因为吸收大量的热能而变红。碳纤维制动盘能够承受2500℃的高温，而且具有非常优秀的制动稳定性。虽然碳纤维制动盘具有卓越的减速性能，但是
汽车新材料：长玻纤增强PP(LFT-PP)
汽车新材料：长玻纤增强PP（LFT-PP） 由于金属不适合成型复杂的形状，限制了它在很多零件中的应用，这也阻碍了成本的下降。与此相反，采用长玻纤增强塑料注射成型则可以克服上述诸多弊病。因此掀起了“以塑代钢”的潮流：LFT-PP替代金属成为汽车新材料。 LFT-PP是长纤维增强聚丙烯材料，聚赛龙LFT-PP塑料是长玻璃纤维经过专门设计的模具浸润PP基体树脂，得到被树脂充分浸润的料条后切成一定长度的粒子。 LFT-PP，也就是长玻纤增强聚丙烯(Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene.简称LGFPP)，作为汽车模块载体材料，该材料不仅能有效地提高制品的刚性、抗冲击强度、抗蠕变性能和尺寸稳定性，而且可以做出复杂的汽车模块制品。 长玻纤生产工艺 长玻纤增强复合塑料和短纤维增强复合塑料比较 2、高耐热
LFT-PP材料在120℃时的高温疲劳强度是普通玻纤增强PP的2倍，甚至比以耐热性著称的玻纤增强尼龙高10%，因而这种材料具有作为结构件所需的耐久性和可靠性。 3、更好的抗翘曲性 LFT-PP材料的优势特点 1、良好的尺寸稳定性 2、优异的耐疲劳性 3、较小的蠕变性能 4、各向异性小、低翘曲变形 5、优异的力学性能，特别是耐冲击特性
6、良好流动性、适应薄壁产品加工 LFT-PP材料的材料性能 1、优异的物理力学性能 2、优异的热氧老化性能 3、优异的耐低温性 4、良好的分散性和外观效果 5、良好的耐候性 LFT热塑性复合材料的加工成型 长纤维增强PP可用一般的射出成型机成型没有问题，但是若采用混炼度高的螺杆和射嘴会导致玻纤容易断裂，造成无法充分发挥长纤维原有的性能。因此推荐使用注塑机的选择如下： 螺杆长径比为16:1-22:1 压缩比为2:1-2.5:1 在允许的情况下尽量选择直径较大的螺杆 采用深螺槽、低压缩比螺杆 采用开放式大直径射嘴 LFT-PP在汽车领域中的典型应用
现代汽车新材料技术应用
现代汽车新材料技术应用 摘要: 材料技术的进步,降低了车辆质量,改善了燃料经济性,并减少了车辆制造成本。近年来,现代汽车普遍采用碳纤维增强材料、陶瓷碳素复合材料以及纳米材料等最新技术,介绍纳米汽油、纳米润滑剂、纳米塑料、碳纳米管、纳米界面材料、新型汽车尾气检测装置等应用于汽车的纳米技术。 关键词: 汽车;新材料;技术;应用 汽车已从最初的简单代步工具演变成集当代科技精华于一身的高科技产物,越来越多新材料及新工艺的出现,使得人们对汽车轻质化、低成本、智能化、经济性和可靠性的要求成为可能。因此,材料技术的发展对汽车工业的进步有着巨大的作用。 1 碳纤维增强材料和陶瓷碳素复合材料 碳纤维增强材料和陶瓷碳素复合材料在汽车上的广泛应用,降低了整车质量,方便复杂形状的成型制造,提高了车辆性能,延长了车辆的使用寿命。 碳纤维增强材料形式多样,保时捷CARRERA GT 采用: ①用被浸透的树脂2 张碳片状材料(Carbon Sheet) (预成型材料) ,把碳蜂窝状材料与铝蜂窝状作为夹层,在高压力锅中进行加热加压部材,使用于主承载式车身等高负荷部位。 ②采用相同的预成型材料,形成蜂窝状结构,包覆数张碳素片状材料,并在压力锅中加以处理,用于后翼子板。③用铝制模具进行碳片状材料的成型加工,用于车身后保护板。④用 2 副模具夹紧碳素片状材料,在加热加压的同时,采用树脂浸透的树脂传输模制法(Resin Transfer Moulding ,RTM)成型工艺,使用于侧向面板等轻负荷的外覆盖件。 保时捷CARRERA GT陶瓷- 碳材料离合器( PCCC)将2片离合器盘夹紧的后挡板(共有 3 块后挡板,其中间一块的两面都设有衬垫)衬垫采用与PCCB(保时捷陶瓷复合材料制造的制动器)相同的材质,离合器直径仅为169 mm ,而911Turbo 为240 mm ,从而降低了发动机的搭载位置,而且质量降低为原来的1/ 10 ,其质量为315 kg ,而911 Turbo 为7 kg ,使用寿命是跑车用碳材料离合器的10 倍。PCCC 在23 000 r/ min转速下具有 1 000 N ·m 的转矩,耐热性高达1 400 ℃,能充分考虑到变速器等其他组件耐热性的安全系数等边界条件。 奔驰CL 55 AMG跑车的超高性能陶制制动系统,采用碳素纤维增强型陶制材料制成的新一代前制动盘比传统的由铸铁制成的制动盘片约轻60 % ,每个制动盘的质量减轻 6 kg ,有效地降低了非悬挂物的总质量,提高了车辆空气动力性,转向也更精确,响应性更好。 汽车制造商一直在研究质量更轻、强度更高的新材料,宝马的非金属材料应用技术在业内一直处于领先地位,1998 年,Z1 概念车采用了塑料车身,2002 年Z22 不仅有碳纤维增强塑料的车身,还包括电子操纵的制动和转向系统。其车身采用铝合金骨架,上面覆盖碳纤维增强塑料,整车质量只有1 100 kg ,比传统钢车身的528i 减轻了1/ 3 ,百公里油耗仅为5188 L。碳纤维增强塑料技术不仅减轻了车身自重,还将车身结构件的数量从80 个减少到20 个,从而大大减少了加工费用。 2 纳米材料 2.1 纳米技术将会带来一场技术革命,从而引起21 世纪又一场产业革命。纳米技术在未来的应用将远远超过计算机工业,并成为未来信息时代的核心。 纳米技术纳米是一种度量单位,1 nm为百万分之一毫米,即10 亿分之一
国内汽车用新材料的发展状况研究
国内汽车用新材料的发展状况研究 国内汽车用新材料的发展状况研究 【摘要】本文主要介绍了国内汽车用新型材料的发展状况，并提出了今后汽车用材料的发展趋势。 【关键词】新型材料，发展状况，发展趋势 1、概述 随着科学技术的发展，各种新型材料广泛应用于汽车。汽车材料是汽车设计、品质、质量及竞争力的基础，汽车技术的发展在很大程度上取决于汽车材料的发展。自19世纪90年代以来到今后相当长的一段时期内，汽车用材料将紧紧地围绕着环保、节能、安全、舒适性和低成本这五个主题展开，因而汽车材料的发展也更加多元化、多样化。其中轻量化的要求最为突出，使汽车材料构成有了明显的变化。今天，汽车材料的热门领域，主要是轻型机构材料和先进功能材料，前者应用于车身、底盘和动力系统，后者应用于内燃机和后处理、能量储存和转换、电子学及智能材料，如燃料电池用的材料、储氢材料和传感器。至于减轻重量的方法，通用汽车中国投资有限公司高级项目经理刘新宽认为，首先是使用轻量化的材料，而通过CAE模型工具夜可以使材料的刚度、强度和厚度达到局部最优化，至于材料界，则需要发展低成本、稳定的生产工艺，以使符合材料结构达到减重的目的。 2国内汽车用新材料的发展状况 2.1轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向。轻量化材料是指能减轻汽车零部件自身质量的材料。早期的轻量化材料主要为密度较小的轻质材料，如铝合金、镁合金、泡沫材料、塑料和复合材料。铝是应用较早且技术日趋成熟的轻量化材料。它在汽车上的用量呈现持续增长的趋势。根据世界铝协统计，在1991至1999年间，铝在汽车上的应用翻了一番，预计到2005年还将再翻一番。2002年北美平均每辆车的用铝量已达124kg。汽车上的铝零件以铸铁为主，如缸体、缸盖、变速器壳体、汽缸盖罩等，他们大约占去了汽车用铝量的80%。
汽车内外饰中新型材料的应用 石印
汽车内外饰中新型材料的应用石印 发表时间：2019-11-29T14:48:18.293Z 来源：《工程管理前沿》2019年21期作者：石印王运生 [导读] 随着人们生活质量的提升，汽车成为人们比较常见的出行工具，市场的需求大大促进了汽车行业的发展 摘要：随着人们生活质量的提升，汽车成为人们比较常见的出行工具，市场的需求大大促进了汽车行业的发展。汽车内外饰领域也在汽车行业的带动下得到了蓬勃发展，一些新材料在汽车内外饰中得到了应用，塑料材料是比较常用的内外饰材料。本文先就非金属材料在汽车内外饰中的应用意义以及应用的优势进行阐述，然后就其他新型材料在汽车内外饰中的开发及应用进行探究，希望能从理论层面的深化探究，能为实际应用起到一定启示作用。 关键词：汽车；内外饰；新材料；应用 前言：在汽车行业探索以塑代钢、着力研究降低车重的同时，消费者也越来越关注汽车轻量化变革过程所带来的节能、以及降低车内饰件散发增加舒适性等相关方面的问题。因此，加强对汽车内外饰材料的研究，具有重要意义。 1、环境友好型的内外饰非金属材料 1.1低挥发性有机化合物材料 一辆汽车内部的挥发性有机化合物来源是多方面的，例如汽车的顶棚、地毯以及吸音棉等。在这些构件的制作过程中，制造者必须要用到一些化学制剂，而这些化学制剂通常都以甲醛作为主要的原料，在制作的过程中，如果反应没有完全的进行，那么由于甲醛本身具有的挥发性，汽车在使用的过程中就会将其散发出来。此外，汽车制造者在制作这些构件时，仍旧会将聚氨酯作为溶剂来使用，这就容易使其在固化的过程中产生一定的挥发；装饰车体所用涂料中的成膜物质的主要成分往往是人工合成的树脂，该树脂本身是不会挥发的有机化合物，但制作者为了保证涂料装饰过程的质量，通常会利用溶剂来将其分解，而此过程如果处理不恰当，就会在较大程度上产生挥发性有机化合物；最后，在汽车内饰的安装过程中，汽车制造者还会用化学胶黏剂来进行相关饰物的粘黏过程，而这些胶黏剂的使用也会散发出一些有毒的有机化合物。 1.2可回收利用的材料 随着汽车行业的迅速发展，人们对新材料的研究日益深入，宝克力材料便是一种新兴的绿色可回收材料，它本身其实是一种丙烯酸，它拥有百分之百的回收利用率。因此，其被称为一种经典的、制作玻璃的可回收利用材料。与传统制作玻璃的材料相比较，该材料所制成的车窗，不仅可以在较大程度上减少车体自身的重量，同时也可以在更大程度上进行红外线阻挡，并且还拥有良好的隔音效果，这些特点完全符合国家相关规定对车窗制作提出的要求。 2、低成本型的内外饰非金属材料 2.1免喷涂的材料 运用免喷涂材料，不仅可以省去汽车车体装饰过程中的表面预处理过程，还可以免去喷漆的固化及干燥过程，确保在经过注塑后车体的一次成型。该过程不仅可以大大的节约成本，同时也能够大幅度提高车体的质量。所以，我国的汽车生产厂家在汽车车体的制造过程中，日益倾向于对该材料的使用。但在使用该材料的过程中，若要确保高光免喷涂项目的实现，生产厂家通常还需要做到几点：①所使用的材料必须要具有高光泽、耐化学品、耐候、耐刮擦以及低可挥发性有机化合物等性质；②对于相关部件的构成过程中，一定要注意构件的抛光过程，例如：浇口、排气等结构的抛光；③汽车制造者要注重材料色彩方面的开发过程，以确保完全取代喷漆的目标的实现；第四，车体基本完成后的即冷即热工艺以及相关方面的技术服务指导都要做到及时性的跟进。 2.2节能材料 新型的聚烯烃塑胶原料，其与传统的塑胶合金相比，拥有热塑性高及低温条件下高流动性的优点，因此汽车制造过程中使用该材料更加的有利于节能。此外，它的尺寸也具有较好的稳定性，塑型之后不易发生变形。同时，该材料也拥有较好的刚性效果，此特点就能使其加工过程更加的方便。使用新型的聚烯烃塑胶原料制作的一体化挡泥板模块，不仅能够同时拥有前照灯加强件、轮罩、气囊传感器以及清洁系统，而且还拥有比传统钢部件更轻的重量，以及更低的经济成本，并有效地提高了安全性能。 3、薄壁化的材料 汽车制造的塑化是降低汽车自身重量的重要手段。在汽车塑化的过程中要特别注意三个方面：①机构的优化过程；②采用新工艺的过程； ③运用新材料的过程。新型的热塑性烯烃材料与聚丙烯复合之后，能够拥有其他各类材料都无法拥有的性能，此外，在新型的热塑性烯烃材料的生产过程中可以较大程度上降低弹性体的使用量，能在很大程度上增加其终极性能目标的强度，增加熔体的流动性，并能够降低零件的厚度，确保缩短制作工期的良好实现。 4、其他新型汽车材料的开发及应用 4.1纳米复合材料 纳米复合材料由有机聚合物基体与纳米无机分散相（至少有一维小于100nm）组成。由于尺寸效应、大比表面积和强界面组合，纳米复合材料具有许多优异的性能，如强度高、耐热、抗紫外线、色泽稳定、质量较轻、阻燃、阻隔性好，加工性能好等。另外，由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长，纳米塑料还可以显示出良好的透明度和较高的光泽度。纳米复合材料与传统热塑性聚烯烃部件的体积相当，但由于所加纳米粒子的量少，因此成本较低。纳米部件与热塑性塑料制品的生产程序一样，无需更改模具的设计或考虑个别模具的设计。其主要应用对象为保险杠、散热器、底盘、车身外板、车轮护罩，活动车顶及其他保护胶条等外装件，仪表和内饰板、安全气囊等内饰件等。4.2长玻璃纤维增强聚丙烯（LGF-PP） 近年来新研发的复合材料——高弹性模量复合材料LGF-PP，玻璃纤维长12~25mm该复合材料具有较低的密度、较高的强度、模量、韧性、更好的耐低温、抗疲劳以及低廉的价格、可循环使用等性能。LGF-PP较高的力学性能及其良好的成型加工性能（注射、挤出、压制、层压