汽车材料

小议汽车材料

材料是人类生产和生活所必须的物质，人类社会的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。目前，世界上已存在的自然材料和人工材料有近百万种，自然材料仅占1/20，其余均为人工材料。在当前社会中，绝大多数的生产和生活用品是采用人工材料制造的，人工材料在材料科学的发展中有着极其重要的地位。在现代社会里，材料、能源、信息被称为现代技术的三大支柱，而能源和信息的发展，在某种程度上又依赖于材料的进步。因此，材料科学的发展在现代工业社会中占举足轻重的地位。本文则要重点阐述材料家族中的一员——汽车材料。

一．汽车材料的概念：

汽车材料包括了制造汽车各种零部件用的汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的燃料和工业液等汽车运行材料。

二．汽车材料的具体分类：

汽车材料，按金属性来分，可以分为金属材料：钢铁、铝镁钛及其合金和非金属材料：塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。

三．汽车材料的特点：

1、数量大：目前，全世界拥有汽车6亿多量，年产汽车5千多万辆。因此，汽车每年要消耗约占世界总产量1/4的钢铁、60%的橡胶、近一半的石油，30%的铜和铝，10%的塑料。

2、品种规格多：一辆汽车多达上万各零件，用于汽车的材料品种和规格多达4千多种。除钢铁、橡胶、燃油外，汽车还大量使用有色金属、塑料、涂料、玻璃、纤维制品、电线、润滑油脂、化学制剂、摩擦材料、纸、以及各种电气材料和电子元件等等。

3、要求高：用于汽车的材料，要求质量轻、强度高、刚度好、易加工、寿命常、耐腐蚀、耐震动、无污染、可回收。因此，对其要求一般高于用于普通名用产品的材料。汽车工业的发展，对原材料产业起了巨大的推动作用，品种大量增加，质量不断提高。

四．汽车材料在汽车制造中具体应用和发展趋势

金属材料在汽车上的应用：车身大部分为钢板，底盘为钢板和棒材，悬架弹簧用线材等，发动机本体和动力传递系统使用棒材、线才和铸件的比例高，排气系统采用不锈钢，合金钢比例较高。

汽车面板部件要求板材具有良好的成形性、强度、碰撞能量吸收能力、疲劳耐久度、耐腐蚀性、焊接性：行走部件要具有良好的成形性、刚性、疲劳耐久度、耐腐蚀性。

从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板。

从强度角度可忽而分为：普通钢板、低合金高强度钢板、普通高强度钢板、和先进高强度钢板等。

近来汽车生产中铝等轻质材料不断增加，但是高强度钢，镀锌薄钢板，超细晶粒钢，不锈钢还是占据着不可替代的地位。刚强度钢相对普通钢来说具有高强度、质量轻、成本低、安全性能高等。镀锌薄钢板具有良好的抗腐蚀能力、是通过冷轧钢——加热——冷却至镀锌温度——镀锌——冷却——矫直。超细晶粒钢具有优良的抗疲劳性能、较高的强度以及良好的低温韧性等优点。不锈钢与普通钢相比，其高温强度大，抗腐蚀性好，密度小，能减少车身质量的45%，成型过程简单，节省加工费用。

镁合金在汽车上的应用镁的优点是刚性好，质量轻；低的融化粘滞性和良好的填住成型；可回收利用；可大规模生产；储量丰富。适用于离合器外壳、引擎阀罩壳、变速箱外壳、变速箱上盖、发动机罩盖、

方向盘、座椅支架等。1. 首先是镁合金的价格回归到有竞争力的水平。目前镁价格已经处于合理区间并在2009以来保持相对稳定。2.中国对汽车油耗的管理正趋于严格。国家《第三阶段乘用车燃料消耗量评价方法及指标》标准即将于今年公布。据了解，第三阶段标准制定的油耗限值比第二阶段下降20%。到2015年，全国平均乘用车燃油消耗量将降为7L左右。与前两个阶段最大的不同是，第三阶段标准不再以单一车型为评价对象，而是将汽车企业作为整体进行评价。这与美国CAFE（公司平均燃料经济性）法有些类似。汽车企业将会更加重视轻量化。3.新能源汽车将会是中国汽车业发展的重点，对轻量化要求更高。4.中国汽车轻量化有很大潜力：自主轿车平均比发达国家同类轿车重8%-10%，相同自重下，安全性差2-3个等级；商用车平均重10%-15%。。5.2010年1-3月，中国汽车产量455.45万辆，同比增长76.99%预计全年产量达到1500万辆。根据规划，2015年汽车总产量达到2500万辆，摩托车产量达到3800万辆。6. 中国自主品牌的汽车产量正在逐步增加，乘用车自主品牌达到180个，2009年已经达到乘用车总产量的44%。据尚轻时代调查，国内主要的汽车企业都已经采用镁合金零部件，并制订了未来扩大用镁合金的发展计划。

钛合金在汽车上的应用：钛合金属于新型结构材料。具有优异的综合性能，密度小，比断韧性断强度高，抗腐蚀性能优异，在高温下能保持较高的强度。用于制造汽车可以减轻汽车发动机的质量、提高汽车车速、降低平均油耗，在改善发动机性能上有很大优势。钛合金

是一种新型结构及功能材料,它具有优异的综合性能,密度小,比强度高。钛的密度为4.51g/cm3,介于铝(2.7g/cm3)和铁(7.6g/cm3)之间。钛合金的比强度高于铝合金和钢,韧性也与钢铁相当。钛及钛合金抗蚀性能好,优于不锈钢,特别是在海洋大气环境中抵抗氯离子的侵蚀和微氧化气氛下耐蚀性好,钛合金的工作温度较宽,低温钛合金在-253℃还能保持良好的塑性,而耐热钛合金的工作温度可达550℃左右,其耐热性明显高于铝合金和镁合金。同时具有良好的加工性、焊接性能。钛在汽车上的用途主要分两大类,第一类是用来减少内燃机往复运动件的质量(对作往复运动的内燃机零件来讲,即使减少几克质量都是重要的);第二类是用来减少汽车总质量。根据设计和材料特性,钛在新一代汽车上主要分布在发动机元件和底盘部件上。在发动机系统,钛可制作阀门、阀簧、阀簧承座和连杆等部件;在底盘部件主要为弹簧、排气系统、半轴和紧固件等。据资料介绍,除了上述所举重点外,还有:发动机部件的摇臂、悬簧、活塞销、涡轮增压器转子、紧固件、挂耳螺帽、车挡支架、门突入梁、制动器卡钳活塞、销轴栓、离合器圆板、压力板、变速按钮等等。降低钛合金成本的途径：尽管钛及钛合金早在上个世纪50年代就进入了汽车制造领域,但发展比较缓慢,其原因主要是价格因素,为了满足汽车行业用钛,钛工业者在熔炼、加工,制造等方面进行了大量的工作。以满足汽车业的需求。钛金属熔点高,化学性质十分活泼,与O、H、N、C等元素有极强的化学亲和力,致使纯钛提取困难。工业上普遍使用的Kroll镁还原法生产海绵钛。Kroll镁还原法生产海绵钛工艺复杂,能耗高,周期长,并且不能连续生产,同时