淺談汽車新材料的應用

張建華

（香河職業技術教育中心,河北 廊坊 065400）

汽車材料是汽車在設計時保證汽車品質和質量的關鍵因素，是提升汽車品牌市場競爭力的核心，汽車材料在很大程度上推動了汽車技術的發展。自19世紀80年代起到今后相當長的一段時期內，汽車材料的使用會緊緊地關注著節能、環保、舒適、安全和低成本這五個主題，因此汽車材料的發展也將更加注重輕量化和多元化。汽車材料對輕量化的要求更為迫切，這就使得汽車材料的應用有了明顯的變化。近些年，汽車設計師們更多的將目光投向高強度鋼、鋁鈦鎂合金、合成塑料、復合材料和稀土永磁材料等這些新材料。

我們國家在高強度鋼板的生產和使用領域還處于起步階段，與國際先進水平差距還很大。但傳統的鋼鐵材料正逐步被高強度鋼所代替。因為高強度鋼的屈服強度是傳統冷軋鋼板的1.5倍～4倍。這樣就可以實現減重25%的效果。

近20年來，由于石油的消耗變得越來越嚴重，而減輕汽車自重就可以降低油耗，所以如何給汽車瘦身就成了各大汽車生產廠商提高市場份額的關鍵。根據相關檢測實驗數據，汽車重量每減少50千克，每升燃油行駛的里程可增加2公里；汽車重量每減輕1%，燃油消耗就下降0.7%～1.1%。有資料表明，用鋁合金材料代替傳統鋼材料，汽車的重量就可以減輕30%～40%，使用鋁合金材料制造發動機可以使發動機減重25%，制造汽車車輪可以使車輪減重45%，所以汽車實現輕量化及環保、節能、提速和高效運輸的重要方法就是使用鋁合金材料。目前鋁合金主要應用于汽車發動機、輪轂、輪輻、車門、防抱死系統、車身構架等多個領域。

鈦合金具有質量輕，強度高和高耐腐蝕性等特點，但由于價格昂貴，在汽車上只用于氣門等重要部件上。鎂的密度只有1.81g/cm3，約占鋼的九分之二，且鎂合金在形狀方面有更好的穩定性，抵抗振動的干擾能力也強于鋁材料和鋼材料，但鎂材料的成本較高，因此主要應用在高端汽車上，比如賽車的方向盤，既減輕了重量，又降低了控制系統的振動，在發生意外時還可以吸收瞬間產生的特高能量，從而保護了駕駛員的安全。

磁性材料是一種很特殊的功能性材料，在汽車上的應用非常廣泛。新型磁性材料可以減少構件的重量，縮小體積。應用最多的是稀土永磁體和新型軟磁材料，被應用于電磁噴射閥、ABS電機、起動電機上。

復合材料是兩種或兩種以上性能不同的物質，通過化學或物理的方法生成具有新性能的物質。構成復合材料的這些物質在性能上相互作用，產生協同效果，使得復合材料的整體性能優于原始組成物質的性能。構成復合材料的基體物質主要有金屬和非金屬這兩大類。金屬基體物質主要有鋁、鎂、銅、鈦及相關合金。非金屬基體物質主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳、玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、和硬質顆粒等。復合材料具有較高的模量比、強度比和良好的熱強性、耐磨性以及較低的膨脹系數等優點。

鋁基復合材料在汽車材料中的應用

熱塑性樹脂基體復合材料主要有連續纖維增強預浸帶、長纖維增強顆粒材料和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料這三種。根據材料性能不同，樹脂基體主要有碳纖維、硼纖維、玻璃纖維和芳綸纖維等纖維品種。由于熱塑性樹脂基體復合材料具有生產技術成熟和可回收利用等優勢，這種復合材料的發展很快，歐美發達國家在汽車上使用熱塑性樹脂基體復合材料的比重已經占到樹脂基復合材料總量的30%以上。高性能熱塑性樹脂基體復合材料多用來生產注射件，基體以聚丙烯、聚酰胺為主。產品有閥門、葉輪、座椅支架、汽車踏板、座椅等。

新材料在汽車上的應用實現了人們對節能、環保、安全、舒適、低成本的要求，新材料的不斷問世推動著汽車工業的飛速發展，我國汽車工業在新材料的應用方面應該采用引進與自主開發相結合的方針，提高自主開發能力，形成完整的工業體系，趕超世界先進水平。

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