汽车轻量化技术中新材料的发展及应用

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1、万方数据2006年(第28卷)第3期汽车工程AutomotiveEngineering2006(V01．28)No．3汽车轻量化技术中新材料的发展及应用冯美斌(东风汽车有限公司工艺研究所，十堰“2001)[摘要]介绍了国外铝合金、镁合金、塑料和高强度钢等汽车轻量化材料技术发展动向，论述了我国汽车新材料开发与应用现状、差距和存在的主要问题。关键词：汽车。轻量化技术，新材料DevelopmentandApplicationsofNewMaterialsinAutomotiveLightweightingTechnologiesFengMeibinManufactu

2、ringTechnologyInstituteofDongfengMotorCorporation，Ltd．，Sh西日n442001[Abstract]Thispaperdescribesthefuturetechnicaltrendoftheautomotivelightweightingmaterialssuchashighstrengthsteels，aluminum，magnesiumandplasticsabroad．Thecurrentsituationsandmaj6rdrawbacksofnewautomotivematerialdevelop

3、mentandapplicationinChinaarealsodealtwith．Keywords：Automobile，Lightweighlingtechnologies，Newmaterials1前言能源和环境问题是当今人类社会面临的巨大挑战。为实现人类社会的可持续发展，对新一代汽车一产品在安全、环保和节能方面提出了更为严格的要求。世界铝业协会的报告指出，汽车质量每减少10％，燃油消耗可降低6％一8％。因此，汽车轻量化对于节约能源、减少排放、实现可持续发展战略具有十分积极的意义。新材料的应用是实现汽车轻量化的主要途径之一。目前可用来减轻汽车自重的材料有

4、两大类：一类是轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料和复合材料等；另一类是高强度材料，如高强度钢和高强度不锈钢。常用几种轻量化材料的减重效果及相对成本见表1¨1。2国外汽车轻量化材料技术发展动态2．1发展概况表1轻量化材料减重效果及相对成本零部件材料相对成本零件相对成本减重幅度／％铸铁1．O比较基准铸铝铸件1．8～2，21，O50～60件镁铸件3．O1．065～75软钢1．O比较基准空高强度钢1．11．010身构铝合金4．02．O40～50件玻璃纤维增3．OO，825～35强复合材料20世纪70年代的石油危机推动了国外汽车轻量化材料技术的发展。为了应对能源危

5、机以及13益恶化的环境问题，发达国家相继出台了越来越严格的强制性法令法规，限制车辆的燃油消耗和尾气排放，迫使企业开发包括轻量化材料在内的新技术以满足法规的要求。对于重大的研究项目，政府部门往往提供必要的资金支持，并在行业机构的协助下组织企业和大学、研究机构共同攻关。如著名的美国PNGV(partnershipfornewgenerationofvehicles)原稿收到日期为2005年11月24日，修改稿收到日期为2006年1月26日。万方数据汽车工程2006年(第28卷)第3期计划，2002年该计划在对研究方向进行重大调整后被重新命名为“自由合作汽车研究”(

6、freedomcooper—ativeautomotiveresearch)计划(目前还在进行中)，以及国际钢铁协会组织的ULSAB(ultralightsteelautobody)和ULSAB—AVC(advancedvehicleconcept)研究项目等。经过三十多年的发展，国外在汽车轻量化材料技术的开发与应用领域取得了突破性进展，已形成了从新材料的开发、零部件设计、制造到材料回收再利用等一整套产业化技术。(1)轻量化材料的开发已得到实际工业化应用的有高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和非金属基复合材料等5大类材料，其中高强度钢、铝合金和塑料的系列化商品化程

7、度较高。(2)零部件设计技术主要包括新材料的评价技术，以便从成本(材料成本、制造成本、寿命周期成本)、制造工艺性、性能、重量、安全性与可回收性等方面对新材料进行全面评价，为零部件选材提供评判标准；建立了较完善的材料性能数据库，以满足零部件设计的需要；制定了零部件设计指南，为设计师提供新材料应用方面的经验及设计法则。(3)零部件制造技术开发出了一系列适用于新材料的先进的零部件加工技术与装备，其中有很多已进入工业化的应用，如金属薄板激光拼焊技术；各种先进的成形技术，如金属的液压成形、半固态成形技术，塑料制品的低压成形、气体辅助注射成形技术；不同种类材料的焊接、粘结

8、和连接技术；镁合金的熔炼技术，铝车身制