汽车新材料的发展趋势及方向.doc

汽车新材料的发展趋势及方向学院：旅地学院 姓名：贾国平 学号：20091311 随着科技的高速发展，汽车用新材料也在汽车新材料也在不断更新中。为了进一步提高汽车在节能和环保要求下的安全性与舒适性, 新一代汽车材料正在向材料多元化的方向发展。1.铝合金材料便是汽车材料发展的趋势之一。美国正积极推广铝制进气管、发动金、变速器箱盖、离合器壳、电气零件及其它零件。塑料原来只适用于低应力的零部件和内部装饰，随着各种纤维增强塑料的发展，它在车身结构的各种受力构件和承受发动机振动的部件上的应用越来越多。日本在高强度钢板的技术开发和性能研究方面已经进行了许多工作，为了提高汽车的安全性，高强度钢板首先用在门柱和保险杠，目前正在进行内板、制动、车轮等方面的研究和试制。 2.起保护作用和美观作用的涂层 日本马自达汽车公司采用了一种新的涂层工艺，使加工好的涂层光亮如镜，与原来汽车涂层相比，提高了光滑度和平滑度。聚氨酯涂料的成本低且机械性能好，适用于耐冲击、耐铲削、耐风华以及由化学试剂和溶剂的场合。美国Mobay公司开发了一种适用于抛光聚氨酯涂层的技术，在抛光时用蒸发液体氮来刺激冷表面，低温抛光可避免柔韧涂层被加热到高于其玻璃化温度。3.改进发动机性能的陶瓷精细陶瓷是继金属、塑料之后发展起来的第三类汽车材料。美国和日本等国都在努力研制以精细陶瓷为主体材料的发动机。4.用镁代替塑料 表面上看，镁似乎比塑料造价更昂贵些，但镁有其独到的优势。镁不要求均匀的壁厚，可简化压制成形工艺并能达到机械性能；压铸件能保持接近5um的公差，螺纹易于加工；更重要的是，零件有较好的尺寸稳定性。由于镁的强度高，韧性好，所以需要的材料更少，因而更经济。因此，镁也将成为汽车材料的一大发展趋势。 而现代汽车车身除满足强度和使用寿命的要求外，还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需要。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，近年来开发的高性能工程塑料、复合材料，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。我认为汽车车身用新材料的发展趋势有以下几方面：1. 新材料回收再用性的研究 研究汽车新材料的最终处置问题至关重要，从某种程度上讲，关系到它的生存与发展。目前，汽车上约占自重25的材料无法回收再用，其中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、纤维。鉴于这种情况，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。德国在回收塑料等材料的法规是世界上最为完善的，其管理方式非常明确，即首先是避免产生，然后才是“循环使用”和“最终处理”。1991年规定回收塑料中的60必须是机械性回收，另有40可以机械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通过十年的努力，现在的回收率已高达87。日本是循环经济立法最全面的国家，其目的是建立一个资源“循环型社会”。为此，日本对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。此外，日本还大力支持以废塑料为主的工业垃圾发电事业。计划到2010年在全国建立150个废塑料发电设备。2.减少材料的品种 未来汽车在工程塑料类型的选择上将会发生巨大的变化。目前汽车使用的塑料由几十种高分子材料组成，当前世界各大汽车公司致力于减少车用塑料的种类，并尽量使其通用化。这将有利于材料的回收再生和生态环境的保护。降低成本 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1.1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入批量生产。如玻璃纤维增强材料将在成本上成为钢材的有力竞争者，虽然它的重量减轻有限，但价格却能为用户接受。石墨合成材料尽管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽车工业上很难有所作为。3.先进的制造工艺的研发 采用新材料与先进的制造工艺是相辅相成的，汽车工业正在努力开发新的制造方法，对传统的工艺进行更新。例如：适用于轻量化设计的连接工艺今年来有所发展，如德国某汽车公司在大批生产的轿车上采用CO2激光束焊接，与传统的焊接工艺相比，焊接成的高强度钢板车身的强度提高了50。又如，一些复合材料的SMC壳体的材料较厚，大约为2.53mm，限制了轻量化的幅度。法国雷诺公司采用新的A级表面精度的SMC模压技术和低密度填料，减薄了零件厚度，使轿车壳体重量比普通SMC工艺下降了30。4.车身设计方法的革命 据欧洲汽车界人士预测，在今后十年中，轿车自身质量还将减轻20，除了大量采用复合材料和轻质合金外，车身设计方法也将发生重大变化。由于大量采用新型材料，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。美国克莱斯勒汽车公司尚未投放市场的概念车由于采用了创新的优化设计法，使整车自重降至544kg。这说明轻量化设计具有极大的潜力。 当前世界汽车材料技术发展的主要方向如下：(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