【正文】 ；– 通用公司的 Precept采用鋁合金車身及骨架，其質(zhì)量降低了 45%；– 克萊斯勒公司的未來型道奇 Intrepid ESX概念車采用的全鋁合金車身質(zhì)量比鋼板車身輕 272kg。 – 作為我國汽車行業(yè)的第一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，其中長期發(fā)展目標(biāo)是，開展汽車輕量化材料應(yīng)用共性關(guān)鍵技術(shù)研究，攻克和自主掌握輕量化核心關(guān)鍵技術(shù)，提升汽車行業(yè)輕量化材料應(yīng)用水平。 TSINGHUA UNIVERSITY? 驅(qū)動(dòng)汽車材料發(fā)展的原動(dòng)力是社會(huì)對(duì)汽車的 安全性、節(jié)能性和環(huán)保性、舒適性和低成本 等要素的需求。TSINGHUA UNIVERSITY二、鋁、鎂輕金屬的應(yīng)用狀況TSINGHUA UNIVERSITY鎂合金產(chǎn)業(yè)化表 1TSINGHUA UNIVERSITY?鑄造鋁合金– 鑄造鋁合金的優(yōu)點(diǎn)：?流動(dòng)性好：這對(duì)鑄件薄壁部位的充填非常重要；?熔點(diǎn)低：與其它許多金屬相比，鋁合金只需要較低的熔化和澆注溫度；?密度?。号c鑄造黑色金屬相比，鋁合金的重量較輕，鑄造操作方便；?熱交換快：鋁液與模具之間傳熱快，金屬型鑄造生產(chǎn)節(jié)奏快；?化學(xué)穩(wěn)定性相當(dāng)好；?鑄態(tài)表面質(zhì)量好：表面有光澤且無缺陷。主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件、離合器殼體、變速器殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、正時(shí)齒輪殼體等殼體類零件；也可用于制造保險(xiǎn)杠、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、轉(zhuǎn)向節(jié)液壓泵總成、剎車鉗等零部件。TSINGHUA UNIVERSITY變形鋁合金? 形變鋁合金與鑄造鋁合金相比，強(qiáng)度、韌性都大為優(yōu)越。主要包括板、帶、箔、管、各種形狀的擠壓型材和鍛件等。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY2. 鎂合金在汽車中的應(yīng)用? 鎂的特點(diǎn)– 比強(qiáng)度高– 吸震性能高，適于用作設(shè)備機(jī)殼類零件。– 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和高的模具壽命。 – 高生產(chǎn)率，與鋁相比，鎂有更低的單位體積熱含量，這意味著它在模具內(nèi)能更快凝固。比鋁和鋅有更好的加工及切削特性。 – 高散熱性，適合現(xiàn)今設(shè)計(jì)密集的電子產(chǎn)品。 – 其它：良好抗疲勞、低的裂紋傾向，無毒、無磁性等。– 熔點(diǎn)、比熱容和相變潛熱低，故其熔化耗能少，凝固速度快。– 200℃ 及以上，多種面都可以參與變形。– 一般鎂熱形溫度為 300 ℃ ～ 450 ℃ 之間，在此溫度區(qū)間，鎂和鋁合金一樣，也是容易變形的。? 對(duì)于大厚度的鎂合金結(jié)構(gòu)還可采用電子束焊接。? 對(duì)于薄板結(jié)構(gòu)采用電阻點(diǎn)焊工藝– 焊接鎂及鎂合金的設(shè)備和工藝要求，與焊鋁合金基本相同。TSINGHUA UNIVERSITY? 切削加工性能 :– 鎂合金切削阻抗小，切削能耗是軟鋼的 1/6，鋁的 1/2，易于切削加工，可以在高速，大切削量下進(jìn)行加工。– 可以干切削加工，不需研磨拋光。? 鎂合金鑄件在一次切削加工后所得到的表面粗糙度，是其它金屬需要兩次甚至多次切削后才能達(dá)到的。– 當(dāng)采用非常高的速度切削時(shí)，鎂合金具有粘結(jié)刀具表面形成積屑瘤的傾向。 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用座椅升降機(jī)械 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用 座椅盤 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用 TSINGHUA UNIVERSITY系統(tǒng) 產(chǎn)品 通用 福特 克萊斯勒 歐洲 亞洲汽車車身系統(tǒng)門框 尾板 頂梁 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用 燃料注入罩 門把手 有應(yīng)用 制動(dòng) padel架 有應(yīng)用 有應(yīng)用 有應(yīng)用 制動(dòng) /離合器支架 制動(dòng) padel臂 TSINGHUA UNIVERSITY系統(tǒng) 產(chǎn)品 通用 福特 克萊斯勒 歐洲 亞洲 手動(dòng)齒輪箱蓋 發(fā)動(dòng)機(jī)油盤 發(fā)動(dòng)機(jī)托架 有應(yīng)用 變速箱定子 有應(yīng)用 油過濾連接器有應(yīng)用 ? 鋼鐵材料被賦予新的內(nèi)容：– 如高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼及先進(jìn)高強(qiáng)度鋼在汽車車輪、座椅骨架、防護(hù)板、車身、前門及后門等方面都表現(xiàn)出強(qiáng)大的可應(yīng)用性能，在某些方面又有反替代鋁合金及鎂合金的趨勢(shì)；– 蠕墨鑄鐵、奧氏體球墨鑄鐵等也不斷地在進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，充分發(fā)揮著鑄鐵的優(yōu)越性能。減薄 10%，可達(dá)到 5%的車身輕量化TSINGHUA UNIVERSITY? 車身用鋼板的發(fā)展趨勢(shì)：– 提高強(qiáng)度，以圖減薄– 提高延性，以改善零件形狀和可使幾個(gè)零件組合成單一的大件以減輕質(zhì)量、省工和降低成本。– 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。– 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 、 。 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）。– 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)。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)。– 通過對(duì)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。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）。– 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 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。北美目前在白車身覆蓋件中，有 90%為鍍層鋼板。 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。– 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。– 預(yù)磷化鋼板：相對(duì)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。– 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。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。– 鑄鐵在北美汽車用材中呈下降的趨勢(shì)，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。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)。 – 珠光體球墨鑄鐵強(qiáng)度更高，在一些零件上可代替鍛鋼件。 – 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。? 經(jīng)實(shí)物測(cè)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 。– 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%。 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。– 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(duì)人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)。如用塑料燃油箱，發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤上的一些零件等。– 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。? 尼龍的品種多，較易回收循環(huán)利用，價(jià)格相對(duì)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。– 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%。 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。– 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 80℃ 、 90%相對(duì)濕度下， PBT仍能正常使用，并且效果很好。 TSINGHUA UNIVERSITY? 聚甲醛 POM– POM生產(chǎn)的汽車部件質(zhì)輕，噪聲低，成型裝配簡便，因此在汽車制造業(yè)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。– 改性 POM的耐磨系數(shù)很低，剛性很強(qiáng)，非常適合制造汽車用的汽車泵、汽化器部件、輸油管、動(dòng)力閥、萬上節(jié)軸承、馬達(dá)齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機(jī)裝置、電開關(guān)、安全帶扣等。TSINGHUA UNIVERSITY? 聚碳酸酯：改性 PC由于具有高機(jī)械性