【文章內容簡介】 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 “ 超輕鋼質汽車車身 ” 的研究（UltraLight Steel Auto Body， ULSAB ）。– ULSAB項目的創(chuàng)新點如下：? 高強度鋼和超高強度鋼在車身結構上的應用大于 90％；車身 50％采用激光拼焊板；使用液壓板成型技術；使用復合夾層鋼板；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現(xiàn)車身降重 25%（以 4門轎車為參照），且靜態(tài)扭轉剛度提高 80%，靜態(tài)彎曲剛度提高52%，第一車身結構模量提高 58%，滿足全部碰撞法規(guī)要求。– 與 ULSAB相關性的 ULSAC的創(chuàng)新成果有 3個方面：? 采用無框架車門結構；? 采用高強度鋼制造車門外板，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 ULSAB—AVC 計劃，即先進汽車概念（ Advanced Vehicle Concept）。該項目的是從整體上研究開發(fā)新一代鋼鐵材料汽車結構（車身、覆蓋件、懸掛系、發(fā)動機支架及所有與結構和安全相關的部件）。– 安全：滿足 2023年汽車碰撞安全標準要求；– 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；– 經濟：降低成本，便于大批量生產。? 我國寶鋼公司參加了 ULSAB－ AVC項目。TSINGHUA UNIVERSITY? 在北美，高強度鋼（ HSS）和超高強度鋼（UHSS）以及先進高強度鋼（ AHSS）（屈服強度涵蓋 HSS和 UHSS之間的強度范圍）的研究與應用是與鋁、鎂合金材料并駕齊驅。? 鍍層鋼板在北美也有很大的發(fā)展。– 通過對先進高強度鋼板表面進行鍍層處理，大大提高了先進高強度鋼板的防腐蝕性能及應用范圍。TSINGHUA UNIVERSITY? 高強度鋼板的定義與分類– ULSAB－ AVC聯(lián)合會將鋼種標記為 XXaaa/bbb， XX為鋼種類型、 aaa為最低屈服強度（ MPa）、 bbb為最低抗拉強度（ MPa）。鋼種的標志符號統(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、低合金高強度鋼（ HSLA）。? 先進高強度鋼（ AHSS）鋼種：雙相鋼（ DP， Dual Phase）、復相鋼（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所采用的術語，將屈服強度為 210550MPa的鋼定義為高強度鋼（ HSS），屈服強度超過 550MPa的鋼定義為超高強度鋼（ UHSS）；而先進高強度鋼（ AHSS）的屈服強度覆蓋于 HSS和UHSS之間的強度范圍。 TSINGHUA UNIVERSITY? 先進高強度鋼的特點：– 成型性能好? 沖壓時塑性變形好，不產生開裂、變形、折皺等；沖壓后彈性回復?。徊晃＜皼_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（基準平均質量為 263kg），共有 81個主要零件， 100%采用高強度鋼（ HSS），其中有 80%以上為先進高強度鋼 (AHSS)。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY? 鍍層鋼板– 在歐洲，過去要求鍍層具有 6年的防護性能，而現(xiàn)在則要求達到 12年。– 預計歐洲 2023年鍍層鋼板將在白車身中的應用達到 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；?高的鍍層結合強度（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 /熱浸鍍鋅高強度鋼板– 預處理鋼板：具有好的防腐蝕性能，成型性能，可以取消密封劑及蠟。車門內板、車門外板、底盤件、覆蓋件內 /外板、行李箱蓋內 /外板以及舉升門內 /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。車身外側板、車身內側板、車門外板、車門內板、車后箱舉升門等等。– 預磷化鋼板：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。車身外側板、車身內側板、車門外板、車門內板、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，通過導電膠可得到優(yōu)越的點焊性能，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)動機罩蓋等等。TSINGHUA UNIVERSITY鑄鐵 ? 鑄鐵由于其性能和成本方面的諸多優(yōu)點，在汽車材料中仍然占有一席之地。鑄鐵材料的進步更使之在汽車上的應用出現(xiàn)了新亮點。– 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)動機缸體和缸蓋的生產。? 球墨鑄鐵 – 鐵素體球墨鑄鐵拉伸強度可達 500MPa，韌性也較高，因此多用于底盤零件，有的車型甚至用作轉向節(jié)等保安件。 – 珠光體球墨鑄鐵強度更高，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生一定的輕量化效果? 帶平衡塊的 4缸轎車發(fā)動機曲軸采用球墨鑄鐵加圓角滾壓強化，已成為美、德、法等國汽車廠家的標準工藝。 – 奧貝球鐵具有很高的強度和韌塑性，其最高強度級別達到 1400MPa，超過了調質鋼和滲碳鋼的強度水平?？梢杂?ADI代替鋼制造汽車輪轂、全輪驅動雙聯(lián)桿、轉向節(jié)臂、發(fā)動機正時齒輪、曲軸和連桿等。? 經實物測量，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－物理性能和鑄造工藝性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，很適合制造強度要求較高和要承受熱循環(huán)負荷的零件，如氣缸體、氣缸蓋、排氣歧管支架、飛輪、泵體、軸承座和制動鼓等。– 據(jù)稱蠕鐵氣缸體比灰鑄鐵氣缸體降重 16%，而結構剛度則提高 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? 塑料在汽車上的應用按功能應用主要分為三類：– 外裝件：以塑代鋼，增加塑料制品的應用量，減輕汽車重量，達到節(jié)能的目的。如保險杠等。– 內飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應用特征，用可吸收沖擊能量和振動能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品，以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)。– 功能結構件：多采用高強度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡化工藝。如用塑料燃油箱，發(fā)動機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)動機及發(fā)動機周邊部件，主要品種是 GFPA GFPA6增強阻燃 PA6等產品。– 在汽車發(fā)動機周邊部件上的應用：由于發(fā)動機周邊部件主要是發(fā)熱和振動部件，其部件所用材料大多數(shù)是玻纖增強尼龍。? 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，價格相對便宜等，這些因素促成尼龍成為發(fā)動機周邊部件的理想選擇材料。? 進氣歧管是改性尼龍在汽車中最為典型的應用， 1990年德國寶馬汽車公司，首先將以玻纖增強尼龍為原料制造的進氣歧管應用在六汽缸發(fā)動機上；以后世界各大汽車公司紛紛跟進，改性尼龍進氣歧管得到廣泛的應用。– 在汽車發(fā)動機部件上的應用? 發(fā)動機蓋，發(fā)動機裝飾蓋，汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料? 與金屬材質相比，以汽缸頭蓋為例質量減輕 50%，成本降低 30%。– 除了發(fā)動機部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強尼龍，如機油濾清器，刮雨器，散熱器格柵等。 TSINGHUA UNIVERSITY? 聚酯 PBT：– 廣泛地用于生產保險杠、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、汽車點火器、加速器及離合器踏板等部件。? PBT與增強 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)點處容易引起腐蝕，常可使用改性 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,在高級轎車中應用最為廣泛；它的耐熱性好，耐應力開裂，具有優(yōu)良的耐磨，耐化學腐蝕性，低溫沖擊強度高，易加工和涂飾性好，主要應用于高檔轎車保險杠，車底板，面板和摩托車護板