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摘 要：本文主要讲述了汽车材料的发展方向是节能、环保、舒适、安全和低成本,并围绕这个主题介绍了高强度钢、铝钛镁合金、磁性材料、复合材料和热塑性复合材料等新型汽车材料,并指出我国汽车工业在新材料的应用方面应该采用引进与自主开发相结合的方针,提高自主开发能力,形成完整的工业体系.
关 键 词：汽车,新材料,汽车工业
汽车材料是汽车在设计时保证汽车品质和质量的关键因素,是提升汽车品牌市场竞争力的核心,汽车材料在很大程度上推动了汽车技术的发展.自19世纪80年代起到今后相当长的一段时期内,汽车材料的使用会紧紧地关注着节能、环保、舒适、安全和低成本这五个主题,因此汽车材料的发展也将更加注重轻量化和多元化.汽车材料对轻量化的要求更为迫切,这就使得汽车材料的应用有了明显的变化.近些年,汽车设计师们更多的将目光投向高强度钢、铝钛镁合金、合成塑料、复合材料和稀土永磁材料等这些新材料.
我们国家在高强度钢板的生产和使用领域还处于起步阶段,与国际先进水平差距还很大.但传统的钢铁材料正逐步被高强度钢所代替.因为高强度钢的屈服强度是传统冷轧钢板的1.5倍～4倍.这样就可以实现减重25%的效果.
近20年来,由于石油的消耗变得越来越严重,而减轻汽车自重就可以降低油耗,所以如何给汽车瘦身就成了各大汽车生产厂商提高市场份额的关键.根据相关检测实验数据,汽车重量每减少50千克,每升燃油行驶的里程可增加2公里,汽车重量每减轻1%,燃油消耗就下降0.7%～1.1%.有资料表明,用铝合金材料代替传统钢材料,汽车的重量就可以减轻30%～40%,使用铝合金材料制造发动机可以使发动机减重25%,制造汽车车轮可以使车轮减重45%,所以汽车实现轻量化及环保、节能、提速和高效运输的重要方法就是使用铝合金材料.目前铝合金主要应用于汽车发动机、轮毂、轮辐、车门、防抱死系统、车身构架等多个领域.
钛合金具有质量轻,强度高和高耐腐蚀性等特点,但由于价格昂贵,在汽车上只用于气门等重要部件上.镁的密度只有1.81g/cm3,约占钢的九分之二,且镁合金在形状方面有更好的稳定性,抵抗振动的干扰能力也强于铝材料和钢材料,但镁材料的成本较高,因此主要应用在高端汽车上,比如赛车的方向盘,既减轻了重量,又降低了控制系统的振动,在发生意外时还可以吸收瞬间产生的特高能量,从而保护了驾驶员的安全.
磁性材料是一种很特殊的功能性材料,在汽车上的应用非常广泛.新型磁性材料可以减少构件的重量,缩小体积.应用最多的是稀土永磁体和新型软磁材料,被应用于电磁喷射阀、ABS电机、起动电机上.
复合材料是两种或两种以上性能不同的物质,通过化学或物理的方法生成具有新性能的物质.构成复合材料的这些物质在性能上相互作用,产生协同效果,使得复合材料的整体性能优于原始组成物质的性能.构成复合材料的基体物质主要有金属和非金属这两大类.金属基体物质主要有铝、镁、铜、钛及相关合金.非金属基体物质主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、和硬质颗粒等.复合材料具有较高的模量比、强度比和良好的热强性、耐磨性以及较低的膨胀系数等优点.
热塑性树脂基体复合材料主要有连续纤维增强预浸带、长纤维增强颗粒材料和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料这三种.根据材料性能不同,树脂基体主要有碳纤维、硼纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等纤维品种.由于热塑性树脂基体复合材料具有生产技术成熟和可回收利用等优势,这种复合材料的发展很快,欧美发达国家在汽车上使用热塑性树脂基体复合材料的比重已经占到树脂基复合材料总量的30%以上.高性能热塑性树脂基体复合材料多用来生产注射件,基体以聚丙烯、聚酰胺为主.产品有阀门、叶轮、座椅支架、汽车踏板、座椅等.
新材料在汽车上的应用实现了人们对节能、环保、安全、舒适、低成本的要求,新材料的不断问世推动着汽车工业的飞速发展,我国汽车工业在新材料的应用方面应该采用引进与自主开发相结合的方针,提高自主开发能力,形成完整的工业体系,赶超世界先进水平.