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。

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。

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。