汽車工業(yè)新材料

1、新能源新材料信息速遞第10期本期熱點：汽車工業(yè)新材料中山市火炬科技信息服務中心網(wǎng)址：電話：（0760）8292232郵箱：Iiaowf831最新動態(tài)國內(nèi)外汽車工業(yè)新材料發(fā)展趨勢資源和環(huán)境問題是當今人類社會面臨的巨大挑戰(zhàn)，為實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，對新一代汽車產(chǎn)品在安全、環(huán)保和節(jié)能方面提出了更為嚴格的要求，而以輕量化為主導的先進汽車材料技術已經(jīng)成為實現(xiàn)這一目標的主要措施之一，輕量化材料技術，應用新材料提高車輛的安全性，與環(huán)境協(xié)調發(fā)展，以及材料與設計、 工藝緊密結合等成為材料研究領域的熱點。（來源：汽車工藝與材料2006年06 期）輕量化材料的開發(fā)與應用是當前汽車材料技術發(fā)展的主導方向1、鋁在汽

2、車中的應用范圍進一步擴大，并將成為僅次于鋼的第二大汽車材料。 鋁是應用較早且技術日趨成熟的輕量化材料。它在汽車上的用量呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢。根據(jù)世界鋁協(xié)統(tǒng)計，在 1991-1999年間，鋁在汽車上的應用翻了 一番，預計到2005年還將再翻一番。2002年北美平均每輛車的用鋁量已達 124kg。汽車上的鋁零件以鑄件為主，如缸體、缸蓋、變速器殼體、氣缸蓋罩 等，它們大約占去了汽車用鋁量的80%。在輕量化的推動下，鋁合金材料及其 應用技術發(fā)展很快，在近年來出現(xiàn)的全鋁車身以及鋁密集型汽車（如福特P2OO0中，鋁的比例更是高達 37%。鋁的應用現(xiàn)正朝車身零件及結構件的方 向發(fā)展，如應用日益廣泛的鋁合金車箱

3、蓋、發(fā)動機罩、提升式后車門、前端翼 子板、發(fā)動機支架以及全鋁車身骨架等。未來鋁在汽車中的應用范圍將進一步 擴大，并將呈現(xiàn)鑄件、型材、板材并舉的局面。鋁將會成為僅次于鋼的第二大汽車材料。（來源：汽車工藝與材料 2006年 06 期）2 、鎂應用呈現(xiàn)快速增長趨勢， 但近期內(nèi)在汽車中所占的比例預計不會超過 1 。 鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減輕質量基礎上再減輕15 20。在輕量化的驅動下，自 1990 年以來，鎂在汽車中的應用就一直處于快速增長 階段。盡管目前全球每輛汽車鎂合金的平均用量不到3kg，但是汽車用鎂正以年均增長 20的速度迅速發(fā)展。 鎂合金的開發(fā)與應用已成為汽車材料技術發(fā)展 的一個

4、重要方向。 （來源：汽車工藝與材料 2006 年 06 期） 目前，已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并大量用于裝車的鎂合金零件主要是車身和底盤 零件。 包括儀表板骨架與橫梁、 座椅骨架、 轉向盤、進氣歧管， 以及各種支架、 罩蓋等，所用的鎂合金材料以鑄造鎂合金為主，如AM AZ、AS系列鑄造鎂合金，其中AZ91D用量最多，鎂在汽車中應用的下一目標是發(fā)動機等動力系零件， 為適應發(fā)動機零件工作溫度較高的需要。近年來歐美等國家先后開發(fā)出了AE、Mg-Al Ca Mg- Al Ca- Re AJ系列和ZAC8506等高強度抗蠕變鎂合金 ， 以及最新研制的MRI201S MRI202S與MRI203S高溫鎂合金。各大汽

5、車 公司投入了大量人力財力， 正致力于鎂合金在發(fā)動機等動力系零件上的應用研 究。（來源：汽車工藝與材料 2006年 06 期） 當前，制約鎂在汽車中大量應用的最主要因素是技術問題。 就結構件而言， 由于存在諸如對鎂材料的特性缺乏深層次的理解， 鎂零件的防蝕技術未取得突 破，鎂材料的性能數(shù)據(jù)缺乏（尤其缺少工藝-性能數(shù)據(jù)） ，鎂零件的設計 使 用經(jīng)驗不足等問題， 使鎂在汽車中的普及程度暫時還難以與鋁匹敵。 據(jù)此估計， 近期內(nèi)鎂在汽車用材中所占的比例不會超過 1。（來源：汽車工藝與材料 2006年 06 期）3 泡沫材料的開發(fā)與應用研究十分活躍 泡沫材料是一種應用日益普及的汽車輕量化材料， 分為非金

6、屬泡沫材料 （如 泡沫塑料）和金屬泡沫料（如泡沫鋁）兩大類。泡沫材料是一種具有復合功能 的材料，它不僅可減輕零部件的質量，而且還可以提高其剛度與抗壓陷性能 減振 降噪 隔熱 吸收較高的沖擊能量。因此，在汽車零部件設計中，泡沫 材料越來越受到人們的青睞，其應用方式通常有如下兩種：一是作為中間夾層 材料與兩側金屬板材組合在一起，構成所謂復合板，這種復合板的外板一般為 碳鋼板或鋁板，最近又出現(xiàn)了不銹鋼板。復合板目前主要用于生產(chǎn)的汽車車身 與發(fā)動機上的板殼類零件，如緩沖板、發(fā)動機氣門罩、油底殼、SUV的飛輪室與車轅頂部、小型載貨車車頂外板與地板等。最近的研究表明，復合板在承載 零件的應用方面同樣具有廣

7、闊的前景。 二是作為填充材料 （即所謂“結構泡沫” 直接填入零部件中那些需要加強的部位，常用作結構泡沫基材的有聚氨酯、環(huán)氧樹脂和尼龍 / 玻璃纖維復合材料等。 結構泡沫材料作為加強內(nèi)襯用于轎車車身 骨架中的各類構件，如前部車架、擺梁、后側骨架和保險杠、A 型柱鉸鏈柱、車頂縱梁 B 型柱等的結合部位。 可顯著提高車身的剛度與車輛的抗碰撞性能。 在對車門、提升式后車門和車箱蓋等車身部件的研究表明。采用結構泡沫構材 料同樣可取得較好的減輕質量效果。 （來源：汽車工藝與材料 2006年 06 期） 4、鋼鐵材料仍占據(jù)主導地位在今后一段時期內(nèi)， 鋼鐵材料在汽車材料構成中所占的比例保持相對穩(wěn)定， 但是其內(nèi)

8、部結構將發(fā)生變化。 主要變化趨勢是高強度鋼和超高強度鋼的用量將有 較大的增長，鑄鐵和中、低強度鋼的比例將會逐步下降。 （來源：汽車工藝與材 料2006年 06 期）高強度鋼的應用是汽車鋼鐵材料今后的主要發(fā)展方向之一。為了應對來自 輕質材料的挑戰(zhàn)， 鋼鐵企業(yè)將開發(fā)的重點放在了高強度材料上， 先后開發(fā)出了高 強度鋼板（屈服強度大于210N/mm、超高強度鋼板（屈服強度大于550N/mm和先 進的高強度鋼 （以下統(tǒng)稱為高強度鋼 ） ，取得了良好的減輕質量效果。 目前，汽車 使用的高強度鋼主要為板材與管材，它取代普鋼&鑄鐵用于車身零件和其他結構件，如高強度鋼制成的傳動軸可減輕質量約10。而北美

9、開發(fā)的 PNGVClass轎車，其車身全部采用高強度鋼，質量只有218kg與全鋁車身相當）事實上，高強度鋼已成為頗具競爭力的汽車輕量化材料， 它在抗碰撞性能、 耐蝕性能和成本 方面較其他材料仍具有較大的優(yōu)勢。 最新的應用情況表明， 有些鋁、鎂合金零件， 如保險杠、車輪、骨架、前門、后門、橫梁等，又轉而采用高強度鋼設計。安全 法規(guī)是推動高強度鋼應用的重要動力，為滿足更為嚴格的安全法規(guī)要求 （如側面 碰撞） ，各大汽車公司均加快了高強度鋼在汽車車身 &底盤&懸架和轉向系零件上 的應用，高強度鋼在汽車中的應用逐年增加。以強度級別為340N/mm和550N/mrm 的鋼板為例， 它們在

10、汽車用板材中所占的比例分別將由 1998年的 9和 1，提 高到2004年的28%和5%而強度級別為280N/mm的普通鋼板在同期內(nèi) 則將由 10下降到 4。預計到 2008年，高強度鋼在汽車用鋼中所占的比例將 達到 60%。（來源：汽車工藝與材料 2006年 06 期） 5、輕量化材料的應用范疇正在擴大輕量化材料是指能減輕汽車零部件自身質量的材料。早期的輕量化材料主 要為密度較小的輕質材料，如鋁合金、鎂合金、泡沫材料、塑料和復合材料等。 為適應汽車市場的需求， 鋼鐵企業(yè)開發(fā)出了高強。（來源：汽車工藝與材料 2006 年 06 期）度鋼，采用高強度鋼生產(chǎn)汽車零件，同樣可以達到減輕質量的效果。最

11、近， 不銹鋼又成為一種潛在的新型輕量化材料。 （來源：汽車工藝與材料 2006年 06期）不銹鋼在汽車中的應用雖然有較長的歷史。 據(jù)統(tǒng)計，自上世紀 90 年代以來， 典型的家用轎車的不銹鋼用量基本上穩(wěn)定在25kg左右/輛，但它主要用于制造轎車的排氣系統(tǒng)零件， 而作為輕量化的材料應用于結構零件的試驗與試制研究是 近幾年才開始的。具有減輕質量潛力的不銹鋼材料主要為高強度不銹鋼，如 AISI300 系列和 AISI200 系列含氮的高強度奧氏體不銹鋼 #以及不銹鋼復合板。 例如，采用 AISI300 、AISI204M 等高強度不銹鋼板試制的轎車前側防撞弓形梁 和保險杠、后擋板、發(fā)動機支架、LPG瓶

12、等零部件，減輕質量幅度一般可達 30% 左右。不銹鋼應用的主要障礙是成本問題， 降低成本的主要途徑有兩個： 一是選 用價格相對較低的材料，如AISI204M因鎳含量較低而比AISI301便宜；二是通過 優(yōu)化設計與工藝優(yōu)化 ,如減少零件數(shù) ,取消防蝕處理、 表面處理等， 來消化一部分 材料增加的費用。此外，由于不銹鋼的鎳、鉻等合金元素含量很高，大量應用還 存在資源的問題。（來源：汽車工藝與材料 2006年 06 期）新材料在解決輕量化與車輛安全的沖突問題中將發(fā)揮重要作用在世界各國日益嚴格的安全法規(guī)推動下， 汽車行業(yè)正在致力解決輕量化與車 輛安全的矛盾。 要解決好這個問題， 具有安全意義的新材料開

13、發(fā)與應用將發(fā)揮重 要作用。在不增大自身質量的前提下， 提高車輛的被動安全性能的有效措施如下： 一是加大車輛的外形尺寸， 對輕量化的車身構件進行優(yōu)化設計。 二是開發(fā)出質量 輕、強度，剛度，高，吸收沖擊能量能力大的車身構件，而這些都離不開高性能 的新材料， 如動靜態(tài)屈服強度比高的高強度鋼， 沖擊能量吸收率高的輕合金以及 結構泡沫材料等。（來源：汽車工藝與材料 2006 年 06 期）與環(huán)境的協(xié)調發(fā)展已成為汽車材料技術發(fā)展必須遵循的一項基本原則 由于人類社會發(fā)展所導致的環(huán)境問題日趨嚴峻，與環(huán)境的協(xié)調發(fā)展已成為 汽車材料技術必須遵循的一項基本原則。 世界各國對汽車材料的環(huán)保問題高度重 視，制定了大量與

14、之有關的法律法規(guī)， 并從政府的角度進行引導， 取得了明顯的 效果?，F(xiàn)今環(huán)保理念已滲透到從汽車材料開發(fā)， 零部件設計到工藝邊角余料及廢 舊汽車零件， 車輛回收再生的各個環(huán)節(jié)。 發(fā)達國家正逐步淘汰或已不再使用容易 對環(huán)境造成污染的材料，如采用半金屬、玻璃纖維、碳纖維、有機纖維摩擦材料 取代石棉摩擦材料， 逐步實現(xiàn)了摩擦材料的無石棉化， 廣泛使用水性涂料、 高固 體分涂料及粉末涂料等低公害和無公害的汽車涂料， 開發(fā)了環(huán)保的水基粘接劑并 用于生產(chǎn)。 國外在汽車材料的回收再利用方面也取得了重要進展， 如在涂裝、 電 鍍等容易破壞環(huán)境的工藝中進行工藝余料、 廢料的回收再利用， 廢水的處理與循 環(huán)使用。廢舊

15、汽車與零部件的回收率現(xiàn)已達到 85%, 2015年的目標為95% （來 源：汽車工藝與材料2006年06期）材料技術與產(chǎn)品設計、制造工藝的結合將更為密切與產(chǎn)品設計、制造工藝的結合越來越緊密是當今汽車材料技術發(fā)展的又一大 特點，而推動力則是技術與經(jīng)濟的因素， 汽車零部件的多材料設計、部件的零件 化（減少零件設計）的發(fā)展趨勢，在客觀上促使了材料與設計、工藝的緊密結合 "而隨著CAD CAPP CAM的出現(xiàn)，汽車零件設計、材料與制造工藝之間的界限 也越來越淡化，逐步成為一體；同時，隨著世界經(jīng)濟全球化進程的不斷加快，汽 車行業(yè)的競爭愈演愈烈，汽車制造商面臨的成本壓力越來越大，從而也要求將設

16、計、材料與制造工藝作為一體進行綜合考慮，以謀求總體效益的最大化。激光拼 焊、液壓成形、半固態(tài)金屬加工、噴射成形以及不同材料的連接技術等新技術的 的出現(xiàn)，“USAMP動力系鑄造鎂合金零件項目“的工作方式及研究內(nèi)容，就是這 種發(fā)展趨勢的具體體現(xiàn)。（來源：汽車工藝與材料2006年06期）伴隨著我國汽車工業(yè)的全面發(fā)展，社會擁有量的大量增加，汽車在國民經(jīng)濟 中的地位顯得越來越重要。汽車新材料的發(fā)展和應用是促進汽車工業(yè)技術發(fā)展的 重要因素。從發(fā)展汽車新材料來說，以下三點尤為重要：（1）汽車材料要適應整 車向智能化、電動化方向發(fā)展的基本要求，大力開發(fā)新型材料；（2）汽車材料要圍繞整車低能耗、低排放的要求，開

17、發(fā)新型結構材料和功能材料；（3）應該跟蹤世界先進的汽車新材料的發(fā)展趨勢， 開發(fā)自主知識產(chǎn)權的新材料，通過優(yōu)先發(fā)展 汽車新材料來提高材料工業(yè)的整體水平。（來源：汽車工藝與材料2006年06 期）精品論文推介【題 名】汽車輕量化技術中新材料的發(fā)展及應用【作者】馮美斌；【刊 名】汽車工程,2006年03期【關鍵詞】汽車；輕量化技術；新材料；【文 摘】介紹了國外鋁合金、鎂合金、塑料和高強度鋼等汽車輕量化材料技術 發(fā)展動向，論述了我國汽車新材料開發(fā)與應用現(xiàn)狀、差距和存在的主要問題?！绢} 名】從SAE 2004年會看汽車材料發(fā)展趨勢【作者】馮美斌；【刊 名】汽車工藝與材料2004年06期【關鍵詞】汽車；材

18、料；發(fā)展；趨勢；【文 摘】從SAE2004年會有關資料出發(fā),對世界汽車材料技術的輕量化、安全 和環(huán)保，以及材料與設計、工藝密切結合等發(fā)展動向進行了論述，并介紹了若干新 材料的應用研究工作?！绢}名】汽車新材料的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢【作者】秦訓鵬；華林【刊 名】汽車工藝與材料2004年06期【關鍵詞】新材料產(chǎn)業(yè),2002年12期【文摘】汽車的發(fā)展水平在一定程度上反映在新材料的發(fā)展和應用水平上。 本 文從結構性和功能性兩個方面介紹了汽車新材料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ，使我們對汽 車材料有一個較為全面的了解。最后提出了我國汽車新材料發(fā)展的幾點建議。【題 名】現(xiàn)代汽車新材料應用幾例【作者】劉運閣；【刊 名】世界

19、汽車,2000年08期【關鍵詞】新材料；應用；汽車；【文 摘】金屬塑料混合材料在汽車上的應用很久以來,人們就將金屬和塑料混合（復合）起來制作零部件使用，但用這種混合材料大批量制造汽車零部件則是近 年來的事。在混合材料零部件上，其金屬和塑料的特性可互為補充，取長補短,使 零部件的綜合性能遠高于單一材料制作的成品。最新汽車工業(yè)新材料專利發(fā)明專利申 請?zhí)枺?2134631.3專利名稱：一種聚氨酯泡沫材料及其制備方法申請人：中國科學院廣州化學研究所摘要：本發(fā)明涉及一種新型的聚氨酯泡沫材料及其制法。該聚氨酯泡沫材料，是以二氧化碳作為起始原料合成的脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯泡沫材料，其中碳酸酯基團含量（, w

20、）在15%30%之間。其制法是采用二氧化碳和環(huán)氧化物合成 的數(shù)均分子量不超過10000,羥基官能度為2, 3或更高，分子中碳酸酯基團的 摩爾分數(shù)在0.20.5之間的脂肪族聚碳酸酯多醇；再由所述多醇樹脂與二異氰 酸酯和/或聚合異氰酸酯，在催化劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)或擴鏈劑、泡沫穩(wěn)定劑和其 他助劑的存在下反應合成的。該材料具有強度高、燃燒熱低、耐磨性、耐水解性好的特點，某些品種具有良好生物降解性。可用作家具材料，汽車材料、絕熱材 料、建筑材料，包裝材料等。申 請 號： 200310113431.0專利名稱： 一種低密度高強度的改性發(fā)泡型高分子材料及其制品申 請 人： 李先利 ; 李先明摘 要：本發(fā)明提供

21、低密度高強度的改性發(fā)泡型高分子塑料材料， 這類材料是 以現(xiàn)有可制成泡沫塑料的熱塑性塑料或熱固性塑料為基料， 加入填料，如碳酸鈣、 各種纖維素等填料； 也可以是在相應單體材料中， 加入填充母料， 使其聚合改性， 在改性、聚合過程中，同時加入表面活性劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑及其它助劑，特別是在這種改性高分子塑料中加入發(fā)泡劑，使其發(fā)泡倍率能控制為：520之間，新塑料制品的密度為0.08g/cm30.96g/cm3。這類材料及其制品，兼顧 了技術性能與成本價格的要求， 用于建筑材料， 可標準化、 積木式的成套結構及 其附件的設計， 便于批量生產(chǎn)及建筑工程的設計及施工， 也可用于包裝材料、 汽 車材料

22、、隔熱材料等領域。申 請 號： 200510029567.2專利名稱：熱塑性發(fā)泡NVH材料及其制造方法申 請 人： 上海汽車集團股份有限公司摘 要： 本發(fā)明涉及一種發(fā)泡NVH材料領域，特別涉及用于汽車內(nèi)部的隔音 降噪，并能達到汽車材料輕量化作用的熱塑性材料領域。 本發(fā)明所述的熱塑性發(fā) 泡NVH材料，其原料組成的重量份數(shù)包括：作為基體材料的熱塑性樹脂100份、交聯(lián)劑 0.3-1.3 份、發(fā)泡劑 5-10 份、發(fā)泡助劑 1-2 份、無機顆粒 1-25 份。本發(fā) 明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，在基體樹脂發(fā)泡的基礎上添加無機填料，具有一 種鈴狀的新型結構， 在寬頻率結構范圍內(nèi)具有優(yōu)異的吸音隔音性能；

23、對環(huán)境和人 體沒有危害，環(huán)保性能好；由于不需要增加質量和厚度來改善其吸音隔音效果， 因此，其重量也比一般同性能的隔音材料輕；工藝簡單，一次成型，不需要其它 的后續(xù)操作步驟。申 請 號： 200510024469.X專利名稱： 汽車保險杠用聚丙烯復合材料及其制備方法申 請 人： 上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司摘 要： 本發(fā)明公開了一種汽車保險杠用聚丙烯復合材料及其制備方法。 組 分及重量百分數(shù)包括：聚丙烯 93.3-56.5 ，熱穩(wěn)定劑 0.2-1.5 ，光穩(wěn)定劑0.3-1 ，加工助劑 0.2-1 ，活化增韌母粒 1-20 ，填充母粒 5-20。本發(fā)明 產(chǎn)品，具有很高的表面活性， 極低的熱膨脹率以及較

24、高的熱變形溫度， 其表面張 力40mN/n,線性熱膨脹系數(shù)為10-610-7mm/mmC，熱變形溫度55°C，其他技術 指標達到或超過目前汽車材料標準。 由于該材料成型的保險杠表面張力高， 與油 漆的結合力強， 可以不經(jīng)火焰處理而直接噴涂； 熱膨脹率低， 不會因溫度的大幅 度變化而發(fā)生明顯變形，不易松脫或破壞；耐熱溫度高，烘烤時間短，生產(chǎn)效率申 請 號： 200480025533.X專利名稱： 具有優(yōu)異加工性能的阻燃組合物申 請 人： 聯(lián)合碳化化學及塑料技術公司摘 要：本發(fā)明涉及包括如下物質的阻燃組合物： (a) 第一乙烯聚合物； (b) 密 度小于 0.95 克/ 立方厘米并由不飽

25、和脂族二酸酐改性的第二乙烯聚合物；(c) 阻燃劑；和 (d) 超高分子量聚硅氧烷。本發(fā)明也包括從阻燃組合物制備的涂覆以及 通過在電纜或電纜上施加所述涂覆制備的電線電纜構造物。 本發(fā)明也包括從阻燃 組合物制備的制品，如擠出板材、熱成形板材、注塑制品、涂覆織物、建筑材料 和汽車材料。申 請 號：200580005103.6專利名稱： 含有共聚物的脂肪族聚酯樹脂組合物申 請 人： 三井化學株式會社摘 要：本發(fā)明提供一種含有脂肪族聚酯樹脂、 且具有優(yōu)異耐熱性和耐沖擊性 的樹脂組合物， 以及由所述樹脂組合物制造的汽車材料、 家用電器材料部件、 和 電氣和電子部件。具有優(yōu)異耐熱性和耐沖擊性的特定樹脂組合物 (D) 的制造，該 組合物含有脂肪族聚酯樹脂 (A) 、聚烯烴樹脂 (B) 和改性聚烯烴樹脂 (C) ，以及使 用所述樹脂組合物模制汽車材料、家用電器材料部件、和電氣和電子部件。申 請 號：200510112122.0專利名稱： 一種汽車用耐磨聚丙烯復合材料的制備方法申 請 人： 上海日之升新技術發(fā)展有限公司摘 要：本發(fā)明涉及一種汽車用耐磨聚丙烯復合材料的制備方法， 其特征在于， 它