我國(guó)汽車材料的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

劉淑芳

摘?要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境問(wèn)題也應(yīng)運(yùn)而生，尋求一個(gè)平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的適當(dāng)方法也已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。汽車行業(yè)也是如此，正在尋求利用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段來(lái)緩解應(yīng)用材料、油氣浪費(fèi)等問(wèn)題，以達(dá)到有效降低汽車有害尾氣排放，最大化地優(yōu)化汽車材料及使用性能的輕量化技術(shù)的廣泛應(yīng)用。從而進(jìn)一步為新技術(shù)下汽車行業(yè)發(fā)展創(chuàng)建更為廣闊的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：汽車材料;汽車輕量化;汽車能源

汽車是我們出行必須要使用的交通工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至目前，我國(guó)汽車保有量達(dá)2.5億輛，其中私家車達(dá)1.98億輛，而新能源汽車全國(guó)保有量達(dá)344萬(wàn)輛，占汽車總量的1.37%，因而新能源汽車的廣泛普及應(yīng)用，確實(shí)是一項(xiàng)機(jī)具挑戰(zhàn)性的工程，而如何使用低密度汽車應(yīng)用材料及能源驅(qū)動(dòng)，來(lái)提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到高效節(jié)能的效果，是汽車研究人員需要關(guān)注的重要問(wèn)題。

一、當(dāng)前汽車材料的發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)階段大部分汽車企業(yè)都缺乏專業(yè)的技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)，沒(méi)有相應(yīng)的管理模式，對(duì)汽車材料的研發(fā)創(chuàng)新還停留在與高校合作的單一模式上面，使得現(xiàn)階段我們的汽車材料創(chuàng)新發(fā)展相對(duì)較為平緩。汽車材料是汽車品質(zhì)的保障，汽車行業(yè)的發(fā)展，在一定程度上一取決于其汽車材料的創(chuàng)新和發(fā)展?，F(xiàn)階段我國(guó)的汽車制造材料大多都在使用鋼鐵。而隨著節(jié)能環(huán)保的觀念不斷深入，新型結(jié)構(gòu)材料正在以其輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的材料替換原有的鋼鐵材料，實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)汽車自重減輕10%，汽油消耗將減輕6%～8%。而隨著輕質(zhì)金屬、合成塑料、陶瓷、鋁合金等復(fù)合材料的應(yīng)用和使用，汽車自重不斷變輕，不斷節(jié)能化。其次隨著電動(dòng)、混合燃油技術(shù)的不斷成熟，也對(duì)汽車材料有了更嚴(yán)格的要求[1]。

二、汽車應(yīng)用材料的發(fā)展趨勢(shì)

（一）復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)

復(fù)合材料是指有兩種以上的不同介質(zhì)的結(jié)合使用，能夠不同程度的發(fā)揮其多種材料優(yōu)勢(shì)特質(zhì)，提高汽車材料的綜合使用性能。復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)不同組織材料的性能疊加，具有一定的復(fù)合效應(yīng)。比如福特汽車就是利用環(huán)氧復(fù)合材料對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)蓋進(jìn)行更改模塑，以達(dá)到進(jìn)一步整合原有的金屬構(gòu)件的作用。其次隨著汽車的玻璃鋼材料技術(shù)、環(huán)氧復(fù)合材料技術(shù)的進(jìn)一步成熟，也將會(huì)為汽車材料的輕量化發(fā)展做出一定貢獻(xiàn)[2]。

（二）高強(qiáng)度鋼材料的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)大研發(fā)工作已經(jīng)集中到高強(qiáng)度的材料上，高強(qiáng)度鋼、超強(qiáng)度度鋼的應(yīng)用在不在不斷普及。汽車板材、管材、以及車身零件都會(huì)使用高強(qiáng)度鋼。而添加了B、Nb等微量元素的低合金化、碳鋼化的汽車材料也在不斷優(yōu)化和發(fā)展中。高強(qiáng)度鋼材料對(duì)于汽車的軸承鋼、彈簧鋼的性能發(fā)揮起到一定的促進(jìn)作用[3]。

（三）多種材料的發(fā)展趨勢(shì)

以密度低、高強(qiáng)度、抗腐蝕性強(qiáng)、節(jié)能質(zhì)量輕、散熱速度快著稱鋁合金材料，將一定程度的在汽車缸蓋、缸體、活塞、轉(zhuǎn)向機(jī)殼、車輪等零件上的得以廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)鋁合金材質(zhì)的車輪使用綠已經(jīng)達(dá)到世界汽車總量的40%，正在逐漸替代鋼制材料的車輪。而變形鋁合金在汽車散熱器、空調(diào)冷凝器、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車體框架上使用比較多見(jiàn)[2]。

鎂被認(rèn)為是工業(yè)金屬中質(zhì)量最輕的金屬，因而收到汽車材料的廣泛青睞，鎂合金的密度為鋁合金的三分之二，在汽車上使用可以大幅度的降低汽車自重。鎂合金的強(qiáng)度又高于鋁合金和鋼，能承受一定的壓力。其次鎂在全球儲(chǔ)存含量豐富，可以被廣泛使用?？箾_擊性、抗壓性較強(qiáng)的鎂合金結(jié)構(gòu)鑄件，被使用到了方向盤(pán)、儀表板、車門(mén)框架、離合器支架、座椅等部件上。因此鎂合金的使用增長(zhǎng)量在持續(xù)增減。

鈦合金的強(qiáng)度相對(duì)于高于其他輕量化汽車材料，鈦合金優(yōu)良的耐蝕性、抗氧化性和高低溫性能，能夠一定程度上很好的滿足汽車的服役性能，能夠很好的替代鋼材料的使用，但是其價(jià)格高、加工工序復(fù)雜，利用率不高。鈦合金的高強(qiáng)耐熱、運(yùn)動(dòng)慣性小，轉(zhuǎn)速高的特質(zhì)也應(yīng)用于如氣門(mén)彈簧、連桿、渦輪轉(zhuǎn)子、凸輪軸和緊固件材料上。其次質(zhì)量輕、能夠大幅度降低器件間摩擦，提高器件工作綠，提高燃料效率。因而隨著其生產(chǎn)、加工成本的不斷降低，鈦合金的使用率將大幅度提升。

塑料有質(zhì)量輕、耐腐蝕、價(jià)格低廉、成型工藝簡(jiǎn)單的特質(zhì)，可以代替一些昂貴的合金鋼材料，可以減低器件的加工維修費(fèi)用，可以降低汽車質(zhì)量及能耗，具有很大的靈活性。塑料可以在汽車油箱、水箱、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、導(dǎo)航、乘員安全輔助等器件上使用。

三、結(jié)語(yǔ)

不同材質(zhì)、不同性能的材料對(duì)于汽車發(fā)揮其穩(wěn)定性、節(jié)能性有很大的幫助，輕量化的汽車生產(chǎn)材料的使用范圍也在逐步擴(kuò)大。雖然當(dāng)前我國(guó)的汽車行業(yè)工作體系較為完整，但在材料的自主研發(fā)技術(shù)和創(chuàng)新等方面仍需要不斷進(jìn)步和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈寶棟.汽車新材料的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)分析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2016，43（8）：10-11.

[2]朱則剛.我國(guó)新材料的開(kāi)發(fā)及未來(lái)趨勢(shì)[J].輕型汽車技術(shù)，2006（6）：25-29.

[3]佚名.我國(guó)汽車材料的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J].信息記錄材料，2018，19（11）：230-231.