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1. 浅谈汽车材料的应用现状及发展趋势 //.-1- 浅谈汽车材料的应用现状及发展趋势 余向涛1、孙志1、东升1、顾青霞21 中国大学材料科学与工程学院江苏徐州矿业技术学院 () 2 河北政法职业学院,河北石家庄 () 摘要:为了满足人们日益增长的环保、节能、环保要求,汽车的安全性和舒适性,汽车材料正在发生变化。汽车轻量化已成为汽车发展趋势之一。本文对汽车用钢材、轻合金材料、塑料、陶瓷材料、复合材料等材料的结构、成分、物理性能和加工特点进行了分析和介绍,指出它们在降低汽车质量、减少尾气排放方面的作用、降低这些材料在能源消耗、提高安全性和综合性能等方面所发挥的作用,并简要介绍了这些材料在汽车上的应用
2、汽车制造中的应用现状。文章指出,未来汽车材料的发展趋势是:钢铁材料仍将是汽车材料的主体,但其性能将不断提高,在汽车材料中的比重将不断降低。轻合金材料、陶瓷材料、塑料、复合材料等材料在汽车上的应用比例将逐步增加。关键词:材料;汽车;申请状态;发展趋势。 CLC 编号:U270.41。引言随着汽车工业的快速发展和社会的进步,汽车保有量迅速增加,消耗了大量的石化燃料,加剧了环境的恶化。污染还增加了使用汽车的成本。如今,低能耗、轻量化、低污染排放、高安全性已成为汽车工业发展的主流趋势[1]。为了适应地球环境的要求,同时增强汽车市场的竞争力,满足人们对汽车性能越来越高的要求,世界各国都在努力改进
3、研究开发汽车材料,提高材料的比强度,降低零部件质量,降低制造成本和能源消耗,广泛采用新材料、新技术,大力发展特种材料和复合材料,降低汽车质量,提高汽车寿命[2] .本文将重点介绍和分析国内外汽车材料的应用现状和发展趋势。 2、汽车用钢材 汽车由数十万个零部件组成,其中大部分由金属材料制成[3]。由于钢材具有成本低、力学性能优良、可回收性好等优点,目前仍是汽车材料的主体,占汽车车身质量的60%~70%[4]。研究表明,车辆质量每减少10%,可降低油耗6%~8%,燃油效率提高68%[5-6]。因此,汽车轻量化已成为汽车研究的热点问题。为适应汽车轻量化和提高安全性能的要求,
4、强度210~的高强度钢,甚至屈服强度>的超高强度钢得到迅速开发和应用。各种具有更高性价比的新型钢铁材料正在逐步取代传统钢铁材料[7]。高强度结构钢被广泛用于制造弹簧、齿轮和其他零件。采用高强钢板制造汽车车身,可使车身质量减轻30%~40%,采用高强钢制成的传动轴质量可减少10%左右[8]。 IF钢(l)又称间隙固溶原子钢,采用顶吹氧循环真空脱气法(RH+OB)真空处理等先进炼钢技术冶炼而成。这种炼钢方法降低钢中的碳含量(0.005%~0.01%),并添加Ti、Nb、Si、Mn、P等元素,形成Ti、Nb等C、N化合物。
5. 获得无间隙原子的材料结构[9]。 IF钢是世界上最先进的汽车用钢之一。由于不存在间隙原子,IF钢具有优异的深冲性能。近年来,由于冶炼技术的改进,钢材的强度进一步提高,目前已达到其最高强度[10]。高强度IF钢广泛用于制造车身结构件和“开闭件”,可以使汽车部件变得更轻、更薄。因此,具有广阔的发展和应用前景[11-13]。 //.-2-BH钢(),即烘烤硬化钢。这是一种低碳、低屈服强度和良好成形性能的钢。在成形过程中发生应变硬化,然后通过烤漆(170℃左右)或高温处理发生烘烤硬化,可以很好地解决钢板的成形性和抗凹陷性之间的矛盾,还可以
6. 获得良好的表面质量[14]。全球许多汽车公司都掌握了BH钢的相关工艺技术,如特种冲压工艺技术、激光焊接技术等,使得BH钢的应用范围扩大到制造汽车外饰件,如发动机罩、行李箱盖等等车门等的发展[9>15]。 DP钢(),双相钢。双相钢最早开发于20世纪70年代,其组织主要由铁素体和马氏体组成。马氏体是强化相,以小岛形式分布在铁素体上,其体积分数通常随强度的增加而增加;软相铁素体是连续的,赋予此类钢优良的延展性。然而,当变形发生时,应变主要集中在岛状马氏体包围的相对低强度的铁素体上,导致高硬化率和高延伸率[16]。因此,在具有相同屈服强度的情况下,普通
7、与铜山钢相比,DP钢具有较高的抗拉强度,是一种高成形性、高强度的钢材,制造工艺和方法也比较简单。主要用于要求高强度、高防撞吸能、成型要求严格的汽车零部件,如车轮、保险杠、悬架系统等[17]。例如美国通用、福特采用双目钢制作汽车轮辐,重量减轻约14%,疲劳寿命可达普通碳钢的两倍[18]。 TRIP钢(),相变诱导塑性钢。该钢是由贝氏体、奥氏体和铁素体组成的低碳高强度钢。由于其应变