汽车轻量化论文.doc

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1、摘要：汽车轻量化对于降低汽车燃油消耗和减少排放污染起着举足轻重的作用，采用轻质材料是实现汽车轻量化的重要途径。文章详细分析了轻量化技术在现在汽车种的应用，包括铝合金镁合金钛合金3种轻合金的特点。轻量化设计技术以及金属成型方法和连接技术，说明了汽车轻量化的意义，对汽车的轻量化技术发展有一定的指导作用。关键词：汽车；轻量化；车身1轻量化技术在汽车上的应用冃前，国内外应用于汽车的请炼化技术主要有：1）轻质材料技术的应用，如铝合金镁合金钛合金高强度钢塑料粉末冶金生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多；2）结构优化及计算机辅助设计和分析技术的应用；3

2、）汽车制造中新的成型方法和连接技术的不断应用。1.1.1基于材料的轻量化技术的应用1.11高强度钢在汽车上的应用高强度刚已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料，它在抗碰撞性能，加丁.T艺和成本方而与其他材料相比具有较大的优势。采用高强度钢板，首先能改善汽车的安全和碰撞性能，传统的碳素钢虽然可以吸收碰撞能量，但其缺点是质量大，影响燃油经济性；高强度钢板用于汽车车身，除了能减薄车身部件厚度降低自重Z外还可以提高汽车表面件的抗凹陷性及抗破坏能力，在降低燃油消耗率的同时乂可以提高汽车的安全性。国外高强度钢在汽车上的应用以日本最为典型。在日本，车身零件

3、实际应用高强度钢始于20世纪70年代，最早应用于车身外表件，然后应用到内部零件和结构件。冃前，日本悬架结构和支撑件的强度已达到800-1000MPao抗拉强度410MPa的高强度钢多用于内部件，即将采用590MPs高强度钢用于内部件，有望进一步减薄零件厚度。1.12铝合金在汽车上的应用铝具有高的导电性和导热性，密度小，塑性好，易成型，易回收利用。可通过铸锻冲压工艺制造各类汽车零件。自1991年使用高强度铝合金以来，北美汽车上铝的用量已增加2倍，运动多用途车皮卡和微型厢式车上的铝的用量呈3倍增长。冃前，铝合金已经广泛应用于汽车车身底盘零部

4、件以及发动机的某些部件上。现代轿车发动机活塞儿乎都采用铸铝合金，这是因为活塞作为主要的往复运动件耍靠减重来减小惯性，减轻曲轴配重，提高效率，并需耍材料有良好的导热性，较小的热膨胀系数，以及在350度左右有良好的力学性能,而铸铝合金符合这些要求。同时由丁活塞连杆采用了铸铝合金件，减轻了质量，从而降低了发动机的振动，降低了噪声，使发动机的油耗下降，这也符合汽车的发展趋势。近年来，一些新型铝合金材料也开始在汽车上应用，如快速凝固铝合金TiAi金属间化合物泡沫铝材铝复合材料铝基粉末冶金材料和铝拼焊冲压坯材料。1.13镁合金在汽车上的应用镁合金的

5、基本特性如下：1）质量轻。镁合金比铝合金轻33%,比钢轻77%,为常用结构金属材料中最轻的材料。同时，镁能制造出与铝同样复杂的零件而质量则较后者轻1/3.合金用于车辆，将显著地降低其起动惯性，降低燃油消耗，减少环境污染。2）比强度高，刚性强。同等形状下，镁合金制品的刚性为塑料的10倍以上。如用镁合金代替ABS塑料，则制品的质量可以减少36%,厚度可以降低64%o3）耐冲撞，阻尼吸震性能极佳。镁合金抵抗振动及降低噪声的性能极佳，一般为铝合金的6-30倍。4）尺寸稳定，收缩率小。镁合金制品不易因环境温度变化而改变。出模时产品只有很小的残余铸

6、造应力，因此，它无需退火和去应力处理。5）可自动化生产，模具寿命高。由于熔融的镁不会与钢起反应，这使得它更容易实现在热室圧铸机中进行自动化生产操作，同吋也延长了钢制模具的寿命。6）压铸成型性优良。可压铸制造形状复杂的零部件和很薄的外壳件。7）资源丰富，易丁•冋收再利用。镁在地壳中的含量约2.5%,也可以从海水中提炼。另外，镁合金可完全冋收再利用，复合环保的要求。8）散热性好。镁合金有高散热性能，热传导性比一般结构金属的好，尤其适用于电子产品。9）良好的切削性能。镁比铝和锌有更好的加T切削特性。从1990年开始，镁压铸件在北美汽车工业中的

7、用量一直以每年约15%的速度增长。尽管如此，冃前，北美平均每辆车中镁的用量仅为3.5kg,预计2010年可达lOkgo德国平均每俩车用镁量为2kg。镁铸件在汽车上的应用大致分为2类：1）非结构铸件，这类镁铸件不需承受巨大的冲击；2）结构铸件，这类镁铸件需承受特定的载荷，且能满足一定的抗冲击耍求。随着材料及成型技术的进一步发展，镁合金的强度得到提高，应用范围将进一步扩大，镁合金在汽车上的应用正从内饰件转向发动机罩盖和后行李箱盖板等部件。1.14钛合金在汽车上的应用钛合金因其质量轻，耐腐蚀性好等优点而获得广泛应用，尤具是作为高强度材料，钛是

8、继钢和铝Z后崛起的“第三金属”o近年来，钛及钛合金正逐步应用于汽车材料的研发，国外汽车工业研发非常重视利用钛合金材料來实现汽车的轻量化，以提高强度降低油耗保护环境。1.15工程塑料及复合材料在汽车上的应用工