汽车材料的应用现状与发展趋势探讨

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1、汽车材料的应用现状与发展趋势探讨//.paper.edu-1-汽车材料的应用现状与发展趋势探讨于向涛1，孙智1，董升1，谷青霞21中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州（221116）2河北政法职业学院，河北石家庄（050061）摘要：为了满足人们对汽车环保性、节能性、安全性、舒适性越来越高的要求，汽车用材料正在发生变化。汽车轻量化成为汽车发展趋势之一。本文分析和介绍了汽车用钢铁材料、轻合金材料、塑料、陶瓷材料、复合材料和其他材料的组织、成分、物理性能和加工成形等特点，指出了它们在降低汽车质量、减少尾气排放、降低能耗、提高安全性和综合性能等方面所起到的作用，并简要介绍了这些材料在汽

2、车制造方面的应用现状。文章指出未来一段时间汽车用材的发展趋势是：钢铁材料仍旧是汽车用材的主体，但性能会不段提高，在汽车用材中的比例也会不断下降。轻合金材料、陶瓷材料、塑料、复合材料和其他材料在汽车上的应用比例会逐渐提高。关键词：材料；汽车；应用现状；发展趋势中图分类号：U270.41.引言随着汽车工业的高速发展和社会的进步，汽车保有量迅速增加，消耗了大量的石化燃料，加剧了环境污染，也增加了汽车的使用成本。如今，低能耗、轻量化、低污染排放和高安全成为汽车工业发展的主流趋势[1]。为了适应地球环境要求，同时为了增强在汽车市场上的竞争力，以满足人们对汽车性能越来越高的要求，世界各国努力改进

3、和研发汽车材料，提高材料的比强度、降低构件质量、降低制造成本和耗能、广泛采用新材料和新技术、大力发展特殊材料和复合材料、降低汽车质量、提高汽车寿命[2]。本文将重点介绍和分析国内外汽车用材料的应用现状和发展趋势。2.汽车用钢铁材料汽车由几十万个零部件组成，大部分是由金属材料制成[3]。由于钢铁材料具有成本低廉、机械性能优良、可循环利用性能好等优点，目前仍旧是汽车用材的主体，占汽车车身质量的60%~70%[4]。研究表明，汽车质量每减轻10%，可降低油耗6%~8%，燃油效率可提高68%[5-6]。因此，汽车轻量化成为汽车研究的一个热点问题。为了适应汽车轻量化、提高安全性能等要求，屈服强

4、度210~550MPa的高强度钢，甚至屈服强度＞550Mpa的超高强度钢得到了迅速发展和应用，性价比更高的各种新型钢铁材料正逐渐取代传统钢铁材料[7]。高强度结构钢正大量应用于弹簧、齿轮等零部件的制造。使用高强度钢板制造汽车车身可使车身质量减轻30%~40%，用高强度钢制成的传动轴质量可减轻10%左右[8]。IF钢（InterstitialFreeSteel）,又叫无间隙固溶原子钢，是采用顶吹氧循环真空脱气方法（RH+OB）真空处理等先进炼钢技术冶炼出来的。此炼钢方法降低了钢中的碳含量（0.005%~0.01%），加入Ti、Nb、Si、Mn、P等元素形成了Ti、Nb等的C、N化合物，

5、得到无间隙原子的材料组织[9]。IF钢是目前世界最先进的汽车用钢之一。由于没有间隙原子，IF钢具有优越的深冲性能，近年来由于冶炼技术的提高，钢材强度也进一步提高，目前其最高强度已经达到了440MPa[10]。高强度的IF钢广泛用于制造车身结构件和“开合件”，能使汽车构件减轻、变薄，因此，发展、应用前景很广阔[11-13]。//.paper.edu-2-BH钢（BakeHardenableSteel）,即烘烤硬化钢。这是一种低碳、低屈服强度和较好成形性的钢。在其成形过程中产生应变硬化，随后通过油漆烘烤（约170℃）或高温处理，产生烘烤硬化，能很好的解决钢板的成形性和抗凹陷性的矛盾，还能

6、获得良好的表面质量[14]。世界多家汽车公司均已掌握了BH钢的相关工艺技术，诸如特殊的冲压工艺技术、激光焊接技术等，使BH钢的应用范围向制造汽车外覆件，如发动机罩、行李箱盖板、车门等发展[9><>15]。DP钢（DualPhaseSteel），双相钢。双相钢最早发展于20世纪70年代，其组织中主要由铁素体和马氏体组成。马氏体为强化相，以小岛状形式分布于铁素体上，其体积分数通常随强度的增加而增加；软相铁素体是连续的，从而使这类钢具有极好的延展性。但是，当发生形变时，应变主要集中在被岛状马氏体包围的强度相对较低的铁素体上，产生高硬化速率且具有高延伸率[16]。因此，与具有相同屈服强度的普

7、通钢相比，DP钢具有更高的抗拉强度，是一种高成形性、高强度的钢材，制造工艺和方法比较简便。它主要用于需要高强度、高抗碰撞吸收能且对成形要求严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统等[17]。如美国通用和福特公司用双目钢制造汽车轮辐，质量减轻约14%，而疲劳寿命可达普通碳素钢的2倍[18]。TRIP钢（TransformationInducedPlasticitySteel）,相变诱导塑性钢。此种钢是由贝氏体、奥氏体和铁素体组成的一种低碳型高强度钢。因其应变