【文章內(nèi)容簡介】 以減輕質(zhì)量、省工和降低成本。– 提高抗蝕性，配合減薄并延長車身壽命TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY? 1994年開展了 “ 超輕鋼質(zhì)汽車車身 ” 的研究（UltraLight Steel Auto Body， ULSAB ）。– ULSAB項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)如下：? 高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼在車身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用大于 90％；車身 50％采用激光拼焊板；使用液壓板成型技術(shù)；使用復(fù)合夾層鋼板；車身組裝廣泛采用激光焊接。? 可以在不增加成本的前提下實(shí)現(xiàn)車身降重 25%（以 4門轎車為參照），且靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高 80%，靜態(tài)彎曲剛度提高52%，第一車身結(jié)構(gòu)模量提高 58%，滿足全部碰撞法規(guī)要求。– 與 ULSAB相關(guān)性的 ULSAC的創(chuàng)新成果有 3個(gè)方面：? 采用無框架車門結(jié)構(gòu)；? 采用高強(qiáng)度鋼制造車門外板，其厚度 、 。鋼種有烘烤硬化鋼（ BH： 210MPa、 260MPa）、雙相鋼（ DP：500MPa、 600MPa）、含磷鋼（ 260MPa）、各向同性鋼（260MPa）；? 用超高強(qiáng)度鋼制造車門桿件，其厚度 ，采用雙相鋼（DP： 650、 840MPa）。 TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY? 目前北美正在推進(jìn) ULSAB—AVC 計(jì)劃，即先進(jìn)汽車概念（ Advanced Vehicle Concept）。該項(xiàng)目的是從整體上研究開發(fā)新一代鋼鐵材料汽車結(jié)構(gòu)（車身、覆蓋件、懸掛系、發(fā)動(dòng)機(jī)支架及所有與結(jié)構(gòu)和安全相關(guān)的部件）。– 安全：滿足 2023年汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)要求；– 減重：明顯改善燃油效率，降低油耗；– 環(huán)保：減少排放，改善材料的回收再利用；– 經(jīng)濟(jì)：降低成本，便于大批量生產(chǎn)。? 我國寶鋼公司參加了 ULSAB－ AVC項(xiàng)目。TSINGHUA UNIVERSITY? 在北美，高強(qiáng)度鋼（ HSS）和超高強(qiáng)度鋼（UHSS）以及先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（ AHSS）（屈服強(qiáng)度涵蓋 HSS和 UHSS之間的強(qiáng)度范圍）的研究與應(yīng)用是與鋁、鎂合金材料并駕齊驅(qū)。? 鍍層鋼板在北美也有很大的發(fā)展。– 通過對先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板表面進(jìn)行鍍層處理，大大提高了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板的防腐蝕性能及應(yīng)用范圍。TSINGHUA UNIVERSITY? 高強(qiáng)度鋼板的定義與分類– ULSAB－ AVC聯(lián)合會(huì)將鋼種標(biāo)記為 XXaaa/bbb， XX為鋼種類型、 aaa為最低屈服強(qiáng)度（ MPa）、 bbb為最低抗拉強(qiáng)度（ MPa）。鋼種的標(biāo)志符號(hào)統(tǒng)一如下：? 傳統(tǒng)鋼種：低碳鋼、無間隙原子鋼（ IF， Interstitialfree）、各向同性鋼（ IS， Isotropic）、烘烤硬化鋼（ BH，Bake hardenable）、碳－錳 鋼、低合金高強(qiáng)度鋼（ HSLA）。? 先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（ AHSS）鋼種：雙相鋼（ DP， Dual Phase）、復(fù)相鋼（或多相鋼）（ CP， Complex Phase）、相變誘發(fā)塑性鋼（ TRIP， Transformationinduced Plasticity）、馬氏體鋼（ Mart， Martensite）。– 按照 ULSAB所采用的術(shù)語，將屈服強(qiáng)度為 210550MPa的鋼定義為高強(qiáng)度鋼（ HSS），屈服強(qiáng)度超過 550MPa的鋼定義為超高強(qiáng)度鋼（ UHSS）；而先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（ AHSS）的屈服強(qiáng)度覆蓋于 HSS和UHSS之間的強(qiáng)度范圍。 TSINGHUA UNIVERSITY? 先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的特點(diǎn)：– 成型性能好? 沖壓時(shí)塑性變形好，不產(chǎn)生開裂、變形、折皺等；沖壓后彈性回復(fù)??；不危及沖壓模的粘著和磨損– 高的防撞凹性能– 能量吸收率較高– 高的疲勞強(qiáng)度和長的疲勞壽命– 高烘烤硬化性能? 北美開發(fā)的 PNGV Class轎車，車身只有 218kg（基準(zhǔn)平均質(zhì)量為 263kg），共有 81個(gè)主要零件， 100%采用高強(qiáng)度鋼（ HSS），其中有 80%以上為先進(jìn)高強(qiáng)度鋼 (AHSS)。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY? 鍍層鋼板– 在歐洲，過去要求鍍層具有 6年的防護(hù)性能，而現(xiàn)在則要求達(dá)到 12年。– 預(yù)計(jì)歐洲 2023年鍍層鋼板將在白車身中的應(yīng)用達(dá)到 91%。北美目前在白車身覆蓋件中，有 90%為鍍層鋼板。 TSINGHUA UNIVERSITY– 對鍍層鋼板的要求可概括為：?高的防腐蝕性能；?高的鍍層結(jié)合強(qiáng)度（好的成型性）；?好的可焊接性能；?好的可涂覆性能；?好的表面質(zhì)量（尤其對于暴露部件）。 TSINGHUA UNIVERSITY? 在鍍層鋼板開發(fā)研究的主要方向有：– 合金化熱浸鍍鋅 /熱浸鍍鋅高強(qiáng)度鋼板– 預(yù)處理鋼板：具有好的防腐蝕性能，成型性能，可以取消密封劑及蠟。車門內(nèi)板、車門外板、底盤件、覆蓋件內(nèi) /外板、行李箱蓋內(nèi) /外板以及舉升門內(nèi) /外板。– 低 Г 相合金化熱浸鍍鋅鋼板：具有好的可焊接和可涂覆性能以及好的成型性能。車身外側(cè)板、車身內(nèi)側(cè)板、車門外板、車門內(nèi)板、車后箱舉升門等等。– 預(yù)磷化鋼板：相對低 Г 相合金化熱鍍鋅鋼板具有更好的成型性，具有好的可焊接和可涂覆性能。車身外側(cè)板、車身內(nèi)側(cè)板、車門外板、車門內(nèi)板、車后箱舉升門等等。– 暴露的熱浸鍍鋅鋼板– 阻尼疊層鋼板：具有最佳的阻尼減震性能，好的成型性能，通過導(dǎo)電膠可得到優(yōu)越的點(diǎn)焊性能，可由 GA、 GI、EG制得。儀表板、車輪罩、油底殼、車頂板、車底板及發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋等等。TSINGHUA UNIVERSITY鑄鐵 ? 鑄鐵由于其性能和成本方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，在汽車材料中仍然占有一席之地。鑄鐵材料的進(jìn)步更使之在汽車上的應(yīng)用出現(xiàn)了新亮點(diǎn)。– 鑄鐵在北美汽車用材中呈下降的趨勢，如美國通用汽車公司從 2023年至 2023年，每年減少鑄鐵件 20萬噸左右。– 目前以鑄鐵材料生產(chǎn)的汽車零部件主要有缸體、缸蓋、排氣管、凸輪軸、曲軸、橋殼、剎車鼓、離合器盤等。TSINGHUA UNIVERSITY? 灰鑄鐵– 具有優(yōu)異的減震特性和鑄造性能– 廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋的生產(chǎn)。? 球墨鑄鐵 – 鐵素體球墨鑄鐵拉伸強(qiáng)度可達(dá) 500MPa，韌性也較高，因此多用于底盤零件，有的車型甚至用作轉(zhuǎn)向節(jié)等保安件。 – 珠光體球墨鑄鐵強(qiáng)度更高，在一些零件上可代替鍛鋼件。因球鐵的密度比鋼約小 10%，所以以球鐵代鋼可以產(chǎn)生一定的輕量化效果? 帶平衡塊的 4缸轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵加圓角滾壓強(qiáng)化，已成為美、德、法等國汽車廠家的標(biāo)準(zhǔn)工藝。 – 奧貝球鐵具有很高的強(qiáng)度和韌塑性，其最高強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到 1400MPa，超過了調(diào)質(zhì)鋼和滲碳鋼的強(qiáng)度水平?？梢杂?ADI代替鋼制造汽車輪轂、全輪驅(qū)動(dòng)雙聯(lián)桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪、曲軸和連桿等。? 經(jīng)實(shí)物測量，代替鍛鋼制造曲軸可以降重 10%，代替鋁合金制造載貨車輪轂每只可降重 。TSINGHUA UNIVERSITY? 蠕墨鑄鐵 – 其力學(xué)－物理性能和鑄造工藝性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，很適合制造強(qiáng)度要求較高和要承受熱循環(huán)負(fù)荷的零件，如氣缸體、氣缸蓋、排氣歧管支架、飛輪、泵體、軸承座和制動(dòng)鼓等。– 據(jù)稱蠕鐵氣缸體比灰鑄鐵氣缸體降重 16%，而結(jié)構(gòu)剛度則提高 12%~25%。采用蠕鐵制造氣缸體還可改善摩擦磨損性能、降低振動(dòng)和噪音、改善排放。 TSINGHUA UNIVERSITY四、塑料及其它輕量化材料TSINGHUA UNIVERSITY? 塑料在汽車上的應(yīng)用按功能應(yīng)用主要分為三類：– 外裝件：以塑代鋼，增加塑料制品的應(yīng)用量，減輕汽車重量，達(dá)到節(jié)能的目的。如保險(xiǎn)杠等。– 內(nèi)飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應(yīng)用特征，用可吸收沖擊能量和振動(dòng)能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品，以減輕碰撞時(shí)對人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)。– 功能結(jié)構(gòu)件：多采用高強(qiáng)度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡化工藝。如用塑料燃油箱，發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤上的一些零件等。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY五大工程塑料在汽車上的用途各有偏重? 尼龍 ：主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件，主要品種是 GFPA GFPA6增強(qiáng)阻燃 PA6等產(chǎn)品。– 在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件上的應(yīng)用：由于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件主要是發(fā)熱和振動(dòng)部件，其部件所用材料大多數(shù)是玻纖增強(qiáng)尼龍。? 尼龍具有較好的綜合性能，用玻纖改性后的尼龍，主要性能得到很大的提高，如強(qiáng)度、制品精度、尺寸穩(wěn)定性等均有很大的提高。? 尼龍的品種多，較易回收循環(huán)利用，價(jià)格相對便宜等，這些因素促成尼龍成為發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件的理想選擇材料。? 進(jìn)氣歧管是改性尼龍?jiān)谄囍凶顬榈湫偷膽?yīng)用， 1990年德國寶馬汽車公司，首先將以玻纖增強(qiáng)尼龍為原料制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在六汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)上；以后世界各大汽車公司紛紛跟進(jìn)，改性尼龍進(jìn)氣歧管得到廣泛的應(yīng)用。– 在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用? 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋，汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料? 與金屬材質(zhì)相比，以汽缸頭蓋為例質(zhì)量減輕 50%，成本降低 30%。– 除了發(fā)動(dòng)機(jī)部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強(qiáng)尼龍，如機(jī)油濾清器，刮雨器，散熱器格柵等。 TSINGHUA UNIVERSITY? 聚酯 PBT：– 廣泛地用于生產(chǎn)保險(xiǎn)杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點(diǎn)火器、加速器及離合器踏板等部件。? PBT與增強(qiáng) PA、 PC、 POM在汽車制造業(yè)中的競爭十分激烈。– PA易吸水， PC的耐熱性耐藥性不及 PBT；在汽車用途接管方面，由于 PBT的抗吸水性優(yōu)于 PA，將會(huì)逐漸取代 PA。– 在相對濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節(jié)點(diǎn)處容易引起腐蝕，?？墒褂酶男?PBT。在 80℃ 、 90%相對濕度下， PBT仍能正常使用，并且效果很好。 ? GE公司的 PBT/PC合金，商品名為 Xenoy1731,在高級(jí)轎車中應(yīng)用最為廣泛；它的耐熱性好，耐應(yīng)力開裂，具有優(yōu)良的耐磨，耐化學(xué)腐蝕性，低溫沖擊強(qiáng)度高，易加工和涂飾性好，主要應(yīng)用