汽車(chē)用新材料課程論文

1、汽車(chē)用新材料課程論文汽車(chē)用新材料的研究發(fā)展?fàn)顩r(Research on the development situation of new materials for automobile)學(xué)院名稱： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 復(fù)合材料1102 學(xué)生姓名：不知道學(xué) 號(hào)： 311074561 指導(dǎo)教師： 張松利 汽車(chē)用新材料的研究發(fā)展?fàn)顩r摘要：當(dāng)代汽車(chē)正朝著輕量化、高速、安全、舒適、低成本、低排放與節(jié)能的方向發(fā)展，節(jié)能、安全、環(huán)保是汽車(chē)現(xiàn)代化發(fā)展的三大主題。目前，汽車(chē)零部件的鋁化程度與日俱增，可望在不久的將來(lái)，安全、舒適、美觀耐用、輕量化、易裝配和維修、易回收、節(jié)能、無(wú)污染、綜合性能優(yōu)良的“

2、全鋁化”汽車(chē)將得到廣泛普及。汽車(chē)工業(yè)集先進(jìn)的材料和先進(jìn)的制造技術(shù)于一體，新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)，汽車(chē)的發(fā)展也對(duì)新材料的開(kāi)發(fā)和研究提出了更高的要求。關(guān)鍵詞：輕量化；高速；安全；鋁合金；鋼鐵材料；鎂合金；鈦合金；輪轂及車(chē)身材料Research on the development situation of new materials for automobileAbstract: a modern car is moving to the lightweight, high speed, safety, comfort, low cost, low emission

3、and energy saving direction, energy saving, safety, and environmental protection are three themes of modern car development. At present, aluminum degree of automotive components grow with each passing day, is expected in the near future, safe, comfortable, beautiful and durable, lightweight, easy to

4、 assemble and repair, easy recycling, energy saving, no pollution, excellent comprehensive performance "aluminum" cars will be spread widely. The automobile industry in advanced materials and advanced manufacturing technology in one, the development and application of new materials is a ke

5、y link in the development of China's automobile industry. At the same time, the development of automobile is the research and development of the new material put forward higher requirements.Keywords: lightweight; high speed; safety; aluminum alloy; iron and steel materials; magnesium alloy; tita

6、nium alloy; hub and body material1 前言現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要支柱產(chǎn)業(yè)1-3。隨著社會(huì)的發(fā)展及人們對(duì)高質(zhì)量生活的追求，汽車(chē)已成為現(xiàn)代化物流及人們提高生活質(zhì)量的重要工具。在新的世紀(jì)，愈來(lái)愈多的國(guó)家都以發(fā)展經(jīng)濟(jì)提高生活質(zhì)量為重要任務(wù)，從而促使汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展。1970年全世界汽車(chē)年產(chǎn)量不到3500萬(wàn)輛，2011年達(dá)7500 萬(wàn)輛，其中，轎車(chē)產(chǎn)品占75%80%。未來(lái)隨著中國(guó)、印度、巴西、非洲等發(fā)展中國(guó)家的高速發(fā)展，必然進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展。據(jù)國(guó)務(wù)院中心預(yù)測(cè)，20012014年的15年間全球汽車(chē)市場(chǎng)總規(guī)模將增長(zhǎng)39%，年銷售量達(dá)9000萬(wàn)輛以上。汽車(chē)工業(yè)

7、早已成為發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，并帶動(dòng)著冶金、石化、機(jī)械、電子、城建、能源等許多相關(guān)行業(yè)的迅速發(fā)展。中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)從1953年到現(xiàn)在已有50多年的歷史，前30年以生產(chǎn)中型載重汽車(chē)為主，載貨車(chē)占汽車(chē)總產(chǎn)量的85%-90%。1980年代末，我國(guó)加快轎車(chē)的發(fā)展，到2000年轎車(chē)的產(chǎn)量上升到55萬(wàn)輛，約占汽車(chē)年產(chǎn)總產(chǎn)量30%。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)提供資料，2004年我國(guó)生產(chǎn)汽車(chē)507.05萬(wàn)輛，客車(chē)123.95萬(wàn)輛，轎車(chē)231.63萬(wàn)輛。汽車(chē)總產(chǎn)量居世界第四，已接近德國(guó)。2006年產(chǎn)量達(dá)730萬(wàn)輛。其中乘用車(chē)達(dá)71%，基本接近世界汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家水平。汽車(chē)總產(chǎn)量超過(guò)德國(guó)，位居世界第三，而銷售量達(dá)7

8、21萬(wàn)輛，超過(guò)日本，位居世界第二。轎車(chē)約為 360萬(wàn)輛，約占汽車(chē)總產(chǎn)量的49%。2011年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)、銷量雙雙突破1900萬(wàn)輛，穩(wěn)居世界第一，成為我國(guó)重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)經(jīng)歷了50年的建設(shè)和發(fā)展，逐步成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)主要生產(chǎn)中型卡車(chē)。80年代以來(lái)，我國(guó)先后從德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家數(shù)十家公司引進(jìn)汽車(chē)生產(chǎn)技術(shù)，其中一汽奧迪、上汽桑塔納、北京切諾基、廣州標(biāo)志和神龍富康等車(chē)型轎車(chē)均為80年代初、中期國(guó)際水平;風(fēng)神藍(lán)鳥(niǎo)、廣州雅閣、上汽別克等車(chē)型轎車(chē)達(dá)到了90年代或當(dāng)前的國(guó)際水平。汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展與原材料工業(yè)有著極為密切的關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車(chē)的生產(chǎn)成本中，原材

9、料約占一半左右。圖1是德國(guó)汽車(chē)生產(chǎn)成本分布圖，材料成本為53%，占一半以上。因此，合理、經(jīng)濟(jì)的材料選擇，對(duì)汽車(chē)廠的效益至關(guān)重要。圖1德國(guó)汽車(chē)生產(chǎn)成本分布圖 從法規(guī)和市場(chǎng)的角度來(lái)看，要求汽車(chē)向低能耗和清潔排放方向發(fā)展，而低能耗和清潔排放都與汽車(chē)輕量化有著直接關(guān)系。汽車(chē)輕量化要求汽車(chē)材料高強(qiáng)度、高性能、耐腐蝕、易加工、工藝成本低，這也是汽車(chē)材料的主要發(fā)展方向。自1975年以后，汽車(chē)重量不斷降低。最近幾年，由于轎車(chē)向多樣化和高級(jí)化方向發(fā)展，采用了多種先進(jìn)裝置，因此轎車(chē)重量范圍擴(kuò)大，在130-190Kg/m2范圍內(nèi)。新型裝置的添加，對(duì)汽車(chē)材料減輕重量提出了更高的要求。我國(guó)有數(shù)百家汽車(chē)廠，汽車(chē)生產(chǎn)的特點(diǎn)

10、是生產(chǎn)批量小、型號(hào)多，所需材料品種多達(dá)4200余種。2002年以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷量快速增長(zhǎng)，已達(dá)到300萬(wàn)輛/年的生產(chǎn)和銷售規(guī)模，汽車(chē)工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的行業(yè)之一。當(dāng)代汽車(chē)正朝著輕量化、高速、安全、舒適、低成本、低排放與節(jié)能的方向發(fā)展，節(jié)能、安全、環(huán)保是汽車(chē)現(xiàn)代化發(fā)展的三大主題。為了減輕重量、提高速度、節(jié)約能源，減少汽車(chē)尾氣對(duì)空氣的污染和保護(hù)日益惡化的臭氧層，鋁材很快進(jìn)入了汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域。目前，汽車(chē)零部件的鋁化程度與日俱增，可望在不久的將來(lái)，安全、舒適、美觀耐用、輕量化、易裝配和維修、易回收、節(jié)能、無(wú)污染、綜合性能優(yōu)良的“全鋁化”汽車(chē)將得到廣泛普及。汽車(chē)工業(yè)集先進(jìn)的材料和先進(jìn)的制造技術(shù)

11、于一體，新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)，汽車(chē)的發(fā)展也對(duì)新材料的開(kāi)發(fā)和研究提出了更高的要求。 汽車(chē)工業(yè)經(jīng)歷了100余年的發(fā)展歷史,已經(jīng)從最初的簡(jiǎn)單代步工具演變成集當(dāng)代科技精華于一身的高科技產(chǎn)物。越來(lái)越多的新材料及新工藝的出現(xiàn),使得人們對(duì)汽車(chē)輕質(zhì)化、低成本、智能化,高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性的要求成為可能。因此,材料與技術(shù)的發(fā)展對(duì)汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)步有著不可磨滅的貢獻(xiàn)。汽車(chē)材料是汽車(chē)品質(zhì)的基礎(chǔ),而汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依托于汽車(chē)材料的發(fā)展。要研制更經(jīng)濟(jì)、更能夠適應(yīng)各種環(huán)境的汽車(chē),科技含量高的合成材料是必不可少的4,5。2 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)用新材料發(fā)展?fàn)顩r2.1 國(guó)外汽車(chē)用新材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨

12、勢(shì)當(dāng)前世界汽車(chē)材料技術(shù)發(fā)展的主要特征如下:(1) 輕量化與環(huán)保是當(dāng)今汽車(chē)材料發(fā)展的主要方向；(2) 盡管近階段鋼鐵材料仍保持主導(dǎo)地位, 但各種材料在汽車(chē)上的應(yīng)用比例正在發(fā)生變化。主要變化趨勢(shì)是高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復(fù)合材料的用量將有較大的增長(zhǎng), 鑄鐵和中、低強(qiáng)度鋼的比例將會(huì)逐步下降,但載重車(chē)的用材變化不如轎車(chē)明顯；(3) 輕量化材料技術(shù)與汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝的結(jié)合將更為密切, 汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)材料將趨向多材料設(shè)計(jì)方向；(4) 更重視汽車(chē)材料的回收技術(shù)；(5) 電動(dòng)汽車(chē)、代用燃料汽車(chē)專用材料以及汽車(chē)功能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作不斷加強(qiáng)。減輕汽車(chē)自身質(zhì)量是降低汽車(chē)排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)

13、性的最有效措施之一。世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)的報(bào)告指出, 汽車(chē)的自身質(zhì)量每減少10%,燃油的消耗可降低68%, 根據(jù)最新資料,國(guó)外汽車(chē)自身質(zhì)量同過(guò)去相比減輕了2026%。預(yù)計(jì)在未來(lái)的10年內(nèi), 轎車(chē)自身質(zhì)量還將繼續(xù)減輕20%。鋁合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼等輕量化材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用在汽車(chē)的輕量化中將發(fā)揮重大作用?？梢钥闯?盡管鋼鐵材料在當(dāng)前仍然占主導(dǎo)地位, 但其份額卻在逐年減少, 而鋁合金、鎂合金、塑料等輕量化材料的用量則呈持續(xù)上升的趨勢(shì)。在最近投產(chǎn)的某些新車(chē)型中,鋼鐵材料的比例更低, 例如在奧迪A2中,鋼材的比例僅為34%,輕質(zhì)材料則高達(dá)52%。國(guó)外開(kāi)發(fā)的全鋁車(chē)身已經(jīng)在AUDI

14、A8、BMW Z8、FERRARI360等很多車(chē)型上使用, 甚至全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)、輪轂都已經(jīng)開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用7。雖然聯(lián)邦政府和歐共體有多種與材料有關(guān)的研究項(xiàng)目,但整體上主要還是體現(xiàn)在墓礎(chǔ)研究方而。從汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用性研究來(lái)講,主要依靠企業(yè)的自身力量, 這與美國(guó)汽車(chē)行業(yè)的情況很不相同, 后者可從國(guó)家得到各種資助。不僅如此, 德國(guó)政府在支持、促進(jìn)和推廣新材料在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用以及采用新材料的汽車(chē)的生產(chǎn)、銷信等方而也沒(méi)有任何鼓勵(lì)的政策與措施。雖然從長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略上說(shuō),汽車(chē)采用新材料具有多種重要意義,但就口前的實(shí)際而言,首要目的是減輕重量、提高效率、降低能耗、減少環(huán)境污染。從根木上來(lái)講,汽車(chē)減輕屯量很有好處,既可增加使用

15、面積,又可節(jié)省燃料消耗,減少環(huán)境污染。汽車(chē)能耗的70%與汽車(chē)重量有關(guān), 如中型轎車(chē)的自重每減少100公斤,每百公里的燃料消耗就可減少0.4公升。此外,自重減輕對(duì)加速和彈性等行駛效率也有積極影響,同時(shí)可使轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)部件的噪音明顯降低。試驗(yàn)證明,假如負(fù)荷是單軸的或者在結(jié)構(gòu)上可以沿纖維方向伸展的話,纖維強(qiáng)化的材料明顯比金屬優(yōu)越8-10。近年來(lái),雖然日本汽車(chē)工業(yè)由于各種原因而陷于持續(xù)的不景氣狀況之中,但各汽車(chē)廠商從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā),仍繼續(xù)著各種汽車(chē)用新材料及其相關(guān)伎術(shù)的研究開(kāi)發(fā),并取得品些進(jìn)展?？偟膩?lái)看,這一領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)主要集中在三個(gè)方面。一是大力開(kāi)發(fā)各類“低公害車(chē)”所需材料；二是繼續(xù)發(fā)展汽車(chē)以鋁、

16、塑等代鋼技術(shù)；三是提高汽車(chē)用材料再生利用率。一、“ 低公害車(chē)”所需材料的發(fā)展?fàn)顩r隨著全球環(huán)保呼聲日益高漲,電動(dòng)汽車(chē)、甲醇汽車(chē)、天然氣汽車(chē)等不以汽油為動(dòng)力源的所謂“低公害車(chē)”展現(xiàn)出誘人的發(fā)展前景。但是,目前這類汽車(chē)離實(shí)用化都還相距甚遠(yuǎn)。其有待解決的主要問(wèn)題之一就是所需的各種材料技術(shù)尚未過(guò)關(guān)。在被認(rèn)為是最理想的“低公害車(chē)”的電動(dòng)汽車(chē)的研究中,目前面臨的主要課題仍然是車(chē)體的輕量化和蓄電池的高性能化, 而這都與材料技術(shù)密切相關(guān)。在東京電力公司和日產(chǎn)汽車(chē)公司分別開(kāi)發(fā)的高性能電動(dòng)汽車(chē)的概念車(chē)IZA和FEV,為了減輕車(chē)休重量,外板均采用了碳纖維強(qiáng)化塑料,底盤(pán)均采用了各種招合金材料。然而,這兩種概念車(chē)的開(kāi)發(fā)者

17、一致認(rèn)為,對(duì)批量生產(chǎn)而言,采用昂貴的CFRP材料是不現(xiàn)實(shí)的。出路在于能多大程度地采用鋁合金材料。比車(chē)體輕量化更為重要、也更為復(fù)雜的問(wèn)題是蓄電池的高性能化。在IZA和FEV中采用的是鎳鎘電池,它是已能實(shí)用的各種蓄電池中能量密度高的。但因鎘資源很少,故對(duì)大批量生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)并不合適。據(jù)日本通產(chǎn)省估計(jì),全球鎘儲(chǔ)藏量?jī)H約97萬(wàn)噸,只能供制造1000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)使用。二、鋁、塑代鋼技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r從80年代起,主要為了減輕汽車(chē)重量以降低耗油量、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境, 在汽車(chē)制造中以鋁、塑代鋼技術(shù)開(kāi)始發(fā)展起來(lái), 但至今仍未出現(xiàn)成熱的批量生產(chǎn)車(chē)型。其重要原因是以鋁、塑代鋼并不僅僅意味著材料的替換, 還意味著汽車(chē)的設(shè)

18、計(jì)、加工、裝配各個(gè)環(huán)節(jié)都必須進(jìn)行大幅度的更動(dòng), 因而風(fēng)險(xiǎn)很大。目前,除馬自達(dá)公司外,日本各大汽車(chē)廠商都還只在少量零部件或特殊車(chē)種（如運(yùn)動(dòng)車(chē)） 試制中應(yīng)用鋁、塑代鋼技術(shù)。三、汽車(chē)用材料再生利用發(fā)展?fàn)顩r11為了節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境, 日本于1992年10月開(kāi)始實(shí)施“關(guān)于促進(jìn)再生資源利用的法律”。汽車(chē)是該法律適用對(duì)象之一,要求制造商在設(shè)計(jì)階段就對(duì)再生利用作出評(píng)價(jià),并從材料、結(jié)構(gòu)、拆分等各方面進(jìn)行積極研究。該法實(shí)施以來(lái),日本有關(guān)汽車(chē)用材料再生利用的研究進(jìn)一步受到重視,取得了一些新進(jìn)展。豐田、日產(chǎn)、本田等公司均已開(kāi)始通過(guò)各自的銷售網(wǎng)來(lái)系統(tǒng)地回收在維修中換下的保險(xiǎn)杠,經(jīng)洗凈、粉碎后,加工成貨物周轉(zhuǎn)箱（豐田）

19、、通風(fēng)管迸（日產(chǎn)）、換氣口（本田）等等重新加以利用。為了進(jìn)一步提高由高級(jí)聚丙烯材料制成的保險(xiǎn)杠的再生利用率, 各汽車(chē)公司正在加緊研究能完全消除舊保險(xiǎn)杠表面油漆的影響, 從而用舊材料制造新保險(xiǎn)杠的有關(guān)技術(shù), 升已取得階段性成果。如日產(chǎn)公司的“有機(jī)鹽系溶劑分解、剝離法”、富士重工業(yè)公司的“微粉碎法”、豐田公司的“加壓水分解法”等,在不遠(yuǎn)的將來(lái),即可望獲得實(shí)際應(yīng)用。汽車(chē)車(chē)身、底盤(pán)(含懸掛系統(tǒng))、發(fā)動(dòng)機(jī)三大件約占一輛轎車(chē)總重量的65%以上。其中車(chē)身外、內(nèi)覆蓋件的重量又居首位。因此減少汽車(chē)車(chē)身重量對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗和減少汽車(chē)總重量具有雙重的效應(yīng),是汽車(chē)輕量化的重要途徑。車(chē)身輕量化的研究是現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)的一

20、大主流。當(dāng)前, 節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì),尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系人類可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。汽車(chē)油耗與車(chē)重關(guān)系密切, 汽車(chē)行駛過(guò)程中受到空氣阻力、輪胎阻力、加速阻力和爬坡阻力等, 其中后面三項(xiàng)均與車(chē)身本身的重量成正比, 這直接影響轎車(chē)的油耗,因此,降低燃油消耗、減少向大氣排出CO2和有害氣體及顆粒已成為汽車(chē)界主要的研究課題。減小汽車(chē)自身質(zhì)量是汽車(chē)降低燃油消耗及減少排放的最有效措施之一。尤其是當(dāng)前全球能源缺少的危機(jī)之下,輕量化技術(shù)對(duì)于未來(lái)轎車(chē)發(fā)展有著巨大的意義。實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)車(chē)身,最主要就是大量應(yīng)用使車(chē)身輕量化的材料,同時(shí)進(jìn)行車(chē)身輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。目前,車(chē)身輕量化的主

21、要途徑有2條: 效果比較明顯的是用輕型材料(如鎂、鋁、塑料盒復(fù)合材料等)替代車(chē)身骨架及內(nèi)、外壁板原有的鋼材,目前已制造出部分產(chǎn)品；另一種有效的方法是通過(guò)優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輕量化,其代表性成果為ULSAB(Ultra Light Steel Auto Body)項(xiàng)目112?，F(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身除滿足強(qiáng)度和使用壽命的要求外,還應(yīng)該滿足基本性能、外觀、安全、價(jià)格、環(huán)保、節(jié)能等方面的需要。在九十年代以前,以轎車(chē)為例,其整車(chē)質(zhì)量中,鋼鐵占有80%,鋁占3%,樹(shù)脂占4%。由于能源價(jià)格不斷上升,作為輕量化材料的高強(qiáng)度鋼板、表面處理鋼板用量逐年上升, 有色金屬材料的用量也在不斷增加, 其中, 鋁合金材料的應(yīng)用明顯增加,

22、 非金屬材料也逐步增加。本文主要就車(chē)身輕量化材料的發(fā)展做研究12-13。2.2 國(guó)內(nèi)汽車(chē)用材料發(fā)展?fàn)顩r分析我國(guó)汽車(chē)材料是伴隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。尤其是在七五至九五期間,我國(guó)通過(guò)合資的方式引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的汽車(chē)產(chǎn)品技術(shù), 縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。在引進(jìn)技術(shù)的帶動(dòng)下, 九五期間轎車(chē)新材料技術(shù)開(kāi)發(fā)被列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃,同時(shí)在國(guó)家863高技術(shù)計(jì)劃新材料領(lǐng)域的支持下,先后開(kāi)發(fā)出了一批轎車(chē)國(guó)產(chǎn)化急需的金屬材料和非金屬材料,促進(jìn)了國(guó)產(chǎn)汽車(chē)材料的技術(shù)進(jìn)步。但是,同國(guó)外相比,我國(guó)汽車(chē)工業(yè)整體技術(shù)水平還比較落后,汽車(chē)材料領(lǐng)域的差距更大。主要表現(xiàn)為；企業(yè)開(kāi)發(fā)能力不足,缺乏創(chuàng)新、競(jìng)爭(zhēng)能力；技術(shù)與管理水平

23、落后,生產(chǎn)規(guī)模小,勞動(dòng)生產(chǎn)率低,產(chǎn)品質(zhì)量差；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,技術(shù)含量低,低檔產(chǎn)品過(guò)剩, 高端產(chǎn)品依靠進(jìn)口；汽車(chē)行業(yè)采用的材料系列與品種繁雜、數(shù)量少, 使汽車(chē)專用材料的產(chǎn)量難以達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模；汽車(chē)材料基礎(chǔ)技術(shù)研究薄弱,缺少材料評(píng)價(jià)技術(shù)與體系,材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)混亂,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)貧乏。從總體上看,國(guó)內(nèi)汽車(chē)材料領(lǐng)域的現(xiàn)狀還不能滿足我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展需要。國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展以及加入WTO,使我國(guó)汽車(chē)材料領(lǐng)域面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。不僅汽車(chē)材料的需求量持續(xù)增長(zhǎng)(預(yù)計(jì)從現(xiàn)在起到2020年,年均增長(zhǎng)率可達(dá)20%以上),而且對(duì)材料的品質(zhì)提出了更高的要求,這為我國(guó)汽車(chē)材料領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)造了十分有利的條件14。3 汽車(chē)

24、車(chē)身用新材料概述15-16從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50，故只適用于形狀簡(jiǎn)單、延伸深度不大的零件?，F(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭?，?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的23倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車(chē)身輕量化的重要材料。到2000年，其用量已上升到50%左右。中國(guó)奇瑞汽車(chē)公司與寶鋼合作，2001年在試制樣車(chē)上使用的高強(qiáng)度鋼用量為262kg，占車(chē)身鋼板用量的46%，對(duì)減重和改進(jìn)車(chē)身性能起到了良好的作用。美國(guó)轎車(chē)材料構(gòu)成要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼等，車(chē)身設(shè)計(jì)師可根

25、據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來(lái)選擇鋼板品種。含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板主要用于轎車(chē)外板、車(chē)門(mén)、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車(chē)駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高1525；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長(zhǎng)率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20；具有良好的點(diǎn)焊性能；烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過(guò)沖壓、拉延變形及烤漆高溫時(shí)效處理，屈服強(qiáng)度得以提高。這種簡(jiǎn)稱為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車(chē)身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一；冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服、屈強(qiáng)比低和加工硬化高、兼?zhèn)涓邚?qiáng)度及高塑性的特點(diǎn)，經(jīng)烤漆后強(qiáng)度可進(jìn)

26、一步提高。適用于形狀復(fù)雜且要求強(qiáng)度高的車(chē)身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車(chē)門(mén)加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等；超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C0.005）中加入適量鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了深沖性與高強(qiáng)度的結(jié)合，特別適用于一些形狀復(fù)雜而強(qiáng)度要求高的沖壓零件。圖2汽車(chē)材料應(yīng)用部件0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的2565。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車(chē)身底板等部件如圖2。3.1.2 鋁合金與汽車(chē)鋼板相比，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等

27、優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。德國(guó)大眾公司的新型奧迪A2型轎車(chē)，由于采用了全鋁車(chē)身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車(chē)身減輕了43，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奧迪A8通過(guò)使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件，車(chē)身零件數(shù)量從50個(gè)減至29個(gè)，車(chē)身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車(chē)身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類車(chē)型的鋼制車(chē)身車(chē)重減少50%。由于所有的鋁合金都可以回收再生利用，深受環(huán)保人士的歡迎。根據(jù)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性。鋁合金已成為僅次于鋼材的汽車(chē)用金屬材

28、料，能夠?yàn)槠?chē)提供各種鋁合金鑄件、沖壓結(jié)構(gòu)件和拉制的鋁型材。鋁合金主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞、進(jìn)氣支管、氣缸蓋、變速器殼體、轎車(chē)的骨架、車(chē)身、座椅支架、車(chē)輪等部件。3.1.3 鎂合金和鈦合金3，僅為鋼材密度的35，鋁材密度的66。此外它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鎂的儲(chǔ)藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含3.7%的鎂。近年來(lái)鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率高達(dá)20。鑄造鎂合金的車(chē)門(mén)由成型鋁材制成的門(mén)框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車(chē)門(mén)，它由內(nèi)外車(chē)門(mén)板和中間蜂窩狀加強(qiáng)

29、筋構(gòu)成，每扇門(mén)的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車(chē)門(mén)輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車(chē)身零件，如前、后擋板、儀表盤(pán)、方向盤(pán)等。鈦的比重為4.6g/cm3，僅是鐵的1/2，但強(qiáng)度和硬度超過(guò)了鋼，且不易生銹。用鈦合金鑄造的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)部件更輕、更堅(jiān)固和更耐腐蝕，鈦合金車(chē)身可以承受更大的作用力。0.7gcm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車(chē)制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制

30、成的零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等。蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車(chē)車(chē)身上獲得較多應(yīng)用，如車(chē)身外板、車(chē)門(mén)、車(chē)架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車(chē)身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%60%，且易于沖壓成型。與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型

31、時(shí)能耗少。二十世紀(jì)七十年代起，以軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類、襯墊類、緩沖材料等塑料在汽車(chē)工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開(kāi)發(fā)的LTD試驗(yàn)車(chē)，塑料化后的車(chē)身取得了輕量化方面的明顯成果（見(jiàn)表2）。福特LTD試驗(yàn)車(chē)的輕量化效果中國(guó)工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、設(shè)備陳舊、規(guī)模小、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價(jià)格高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)八十年代的水平。如上海桑塔納轎車(chē)塑料用量?jī)H為2.86kg/輛，紅旗CA7228型轎車(chē)為2.4kg/輛，而日本轎車(chē)平均為14kg/輛，寶馬則更高，為35.64kg/輛。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國(guó)內(nèi)最

32、大的汽車(chē)用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。此項(xiàng)目引進(jìn)了世界先進(jìn)的工程塑料生成線和試驗(yàn)檢測(cè)儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15000噸高性能ABS工程塑料的能力。工程塑料用于汽車(chē)可實(shí)現(xiàn)輕量化和節(jié)能，且可回收和循環(huán)利用。目前六大類的塑料：PP、PUR、PVC、ABS、PA和PE在汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用，通常用于制造車(chē)身覆蓋件、車(chē)門(mén)門(mén)襤、車(chē)身內(nèi)外裝飾件和水箱面罩、保險(xiǎn)杠和車(chē)輪護(hù)罩等。汽車(chē)的構(gòu)造材料圖3可反映人類所應(yīng)用材料的技術(shù)水平。目前，6類主要材料如鋼鐵塑料鋁橡膠玻璃共占轎車(chē)質(zhì)量的90%，其余10%為其他多種材料，包括有色金屬（銅、鉛、鋅、錫等），車(chē)中裝備的液體（燃油、潤(rùn)滑劑、其他油品和水基液

33、等），油漆、纖維制品。如富康轎車(chē)用料為鋼55%，鑄鐵12%，塑料12%，鋁6%，橡膠3%。常見(jiàn)汽車(chē)材料的構(gòu)成如下圖所示。圖3 汽車(chē)材料構(gòu)成17-18中國(guó)稀土資源豐富，居世界前列。世界已探明的稀土儲(chǔ)量中國(guó)占世界已探明資源的80%，為我國(guó)大力開(kāi)發(fā)稀土材料提供了得天獨(dú)厚的條件。使用汽車(chē)廢氣凈化催化劑是控制汽車(chē)廢氣排放、減少污染的最有效的手段。含稀土的汽車(chē)廢氣凈化催化劑價(jià)格低、熱穩(wěn)定性好、活性較高，使用壽命長(zhǎng)，引起了人們的廣泛關(guān)注。汽車(chē)廢氣凈化稀土催化劑所用的稀土成分主要是氧化鈰、氧化鑭和氧化鐠等。用于汽車(chē)廢氣凈化催化劑的載體通常為蜂窩陶瓷，稀土還可以作為陶瓷載體的穩(wěn)定劑以及活性涂層材料等。納米科技是

34、21世紀(jì)科技產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容之一，它是高度交叉的綜合性學(xué)科，包括物理、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)和電子學(xué)。它不僅包含以觀測(cè)、分析和研究為主線的基礎(chǔ)學(xué)科，還有以納米工程與加工學(xué)為主線的技術(shù)科學(xué)，所以納米科學(xué)與技術(shù)也是一個(gè)融前沿科學(xué)和高技術(shù)于一體的完整體系。納米技術(shù)將在汽車(chē)上的結(jié)構(gòu)材料、節(jié)能、環(huán)保等方面獲得廣泛的應(yīng)用。納米陶瓷材料的耐磨性和質(zhì)量減小、穩(wěn)定性增強(qiáng)。納米陶瓷軸已經(jīng)應(yīng)用在奔馳等高級(jí)轎車(chē)上，使機(jī)械轉(zhuǎn)速加快、質(zhì)量減小、穩(wěn)定性增強(qiáng)、使用壽命延長(zhǎng)。納米汽油是一種利用現(xiàn)代最新納米技術(shù)開(kāi)發(fā)的汽油微乳化劑，納米汽油可以降低油耗10%-20%，可降低廢氣中有害氣體含量50%-80%。納米潤(rùn)滑劑是采用納米技

35、術(shù)改善潤(rùn)滑油分子結(jié)構(gòu)的石油產(chǎn)品，它不對(duì)任何潤(rùn)滑油添加劑、穩(wěn)定劑、處理劑、發(fā)動(dòng)機(jī)增潤(rùn)劑或減磨劑等產(chǎn)生不良作用，只是在零件金屬表面自動(dòng)形成純烴類單個(gè)原子厚度的一層薄膜。納米增強(qiáng)增韌塑料可以代替金屬材料，由于它們比重小重量輕，因此廣泛用于汽車(chē)上可以大幅度減輕汽車(chē)重量，達(dá)到節(jié)省燃料的目的?？梢杂糜谄?chē)上的保險(xiǎn)杠、座椅、翼子板、頂蓬蓋、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙蓋以及變速器箱體、齒輪傳動(dòng)裝置等一些重要部件?？棺贤饩€老化塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上，能有效延長(zhǎng)其使用壽命。無(wú)機(jī)納米抗菌塑料加工簡(jiǎn)單，廣譜抗菌，24h接觸殺菌率達(dá)90%，無(wú)副作用，可以用在車(chē)門(mén)把手、方向盤(pán)、座椅面

36、料、儲(chǔ)物盒等易污部件。4 缸體和缸蓋用新材料19缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架和外殼，在缸體內(nèi)外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件。缸體在工作中承受氣壓力的拉伸和氣壓力與慣性力聯(lián)合作用下的傾覆力矩的扭轉(zhuǎn)和彎曲以及螺栓預(yù)緊力的綜合作用。在這些大小、方向變化的力和力矩作用下，使機(jī)體產(chǎn)生橫向和縱向的變形，變形超過(guò)許用值使將影響與機(jī)座相聯(lián)零部件的可靠性和工作能力，尤其是活塞、連桿和等零件的工作可靠性和耐磨性會(huì)受到嚴(yán)重影響，并導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作。因此缸體材料必須滿足下列要求：（1）有足夠的強(qiáng)度和剛度。特別是要有足夠的剛度，以減小變形，保證尺寸的穩(wěn)定造性（2）良好的鑄造性和和切削性。（3）價(jià)格低廉。缸體常用的材料有灰鐵和鋁合

37、金兩種。鋁合金的密度小，但鋼度差、強(qiáng)度低及價(jià)格貴。所以除了某些發(fā)動(dòng)機(jī)為減輕重量而采用外，一般均用灰鑄鐵作為鋼體材料?；铱阼T鐵在汽車(chē)上應(yīng)用較為廣泛，還可用以制造飛輪、飛輪殼、變速箱殼及蓋、離合器殼及壓板、進(jìn)排氣支管、制動(dòng)鼓以及液壓制動(dòng)總泵和分泵的缸體等。缸蓋只要用來(lái)封閉氣缸構(gòu)成燃燒室。缸蓋承受燃?xì)獾母邷?、高壓作用，機(jī)械負(fù)荷（如氣壓力使缸蓋承受彎曲，缸蓋螺栓的預(yù)緊力等）和熱負(fù)荷的作用。由于溫度高、形狀復(fù)雜、受熱不均勻使使缸蓋上的熱應(yīng)力很大，嚴(yán)重時(shí)可造成缸蓋甚至出現(xiàn)裂紋。根據(jù)上述工作條件，缸蓋應(yīng)用導(dǎo)熱性好、高溫機(jī)械強(qiáng)度高、能承受反復(fù)熱應(yīng)力、鑄造性能良好的材料來(lái)制造。目前使用的缸蓋材料有兩種：一是灰鑄

38、鐵或合金鑄鐵；另一種是鋁合金。鑄鐵缸蓋具有高溫強(qiáng)度高、鑄造性能好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，但是導(dǎo)熱性差、重量大。鋁合金缸蓋的主要優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性好、重量輕，但是高溫強(qiáng)度低，使用中容易變形、成本較高。4.2 缸套20發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)是在氣缸內(nèi)完成的。氣缸內(nèi)與活塞接觸的內(nèi)壁面，由于直接承受燃?xì)獾臎_刷，并與活塞存在著具有一定壓力的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使氣缸內(nèi)壁受到強(qiáng)烈的摩擦，造成磨損。氣缸內(nèi)壁的過(guò)量磨損是造成發(fā)動(dòng)機(jī)大修的主要原因之一，根據(jù)氣缸內(nèi)壁工作條件的這一特殊性應(yīng)選用相應(yīng)的材料，即缸體用普通鑄鐵或鋁合金，而氣缸工作面則用耐磨材料，制成缸套鑲?cè)霘飧?。常用缸套材料為耐磨合金鑄鐵，主要有高磷鑄鐵、硼鑄鐵、合金鑄鐵等。為了

39、提高缸的耐磨性，可以用鍍鉻、表面淬火、噴鍍金屬鉬或其他耐磨合金等辦法對(duì)缸套進(jìn)行表面處理。5 汽車(chē)輪轂材料輪轂作為汽車(chē)一個(gè)重要部件, 對(duì)汽車(chē)節(jié)能、環(huán)保、安全性、操控性都有重要的影響, 因此如何選材及加工成型, 達(dá)到輕量化, 意義深遠(yuǎn)。優(yōu)質(zhì)汽車(chē)輪轂包括以下基本條件21: 質(zhì)量輕, 價(jià)格低, 表面質(zhì)量高, 易于成型； 具有良好的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及耐腐蝕特性；具有良好的回轉(zhuǎn)特性和導(dǎo)熱特性；具有良好的回收能力, 符合環(huán)保要求。對(duì)于性能例如強(qiáng)度, 目前可以采用專業(yè)工具進(jìn)行分析, 如美國(guó)MSC 公司的MSC. NASTRAN, 同時(shí)進(jìn)行尺寸優(yōu)化22, 但所有這些都基于選材。輪轂材料可以粗略分為鋼鐵材料、合金

40、材料、復(fù)合材料等三大類別, 同時(shí)結(jié)構(gòu)上分為一件式、兩件式、三件式, 因此其加工制備工藝多種多樣。鋼制輻板式輪轂的最早記錄是1905年23,由于其強(qiáng)度高、散熱性能好、耐磨損等特性, 在很長(zhǎng)時(shí)間里被轎車(chē)采用。盡管70年代以來(lái), 各種新型材料如輕質(zhì)合金等相繼問(wèn)世, 但該種輪轂仍以其成熟簡(jiǎn)單的工藝, 低廉的成本和優(yōu)良的性能在汽車(chē)市場(chǎng)占據(jù)一定的份額。碳素鋼主要用于規(guī)則成型鋼輪轂, 該輪轂是由堅(jiān)固的圓柱形輪輞和碳素鋼輪盤(pán)焊接而成。為了改善剎車(chē)輪盤(pán)的通風(fēng)情況, 在輪轂上加工一定數(shù)量的圓孔,但這不會(huì)降低使用期內(nèi)對(duì)外來(lái)受力的抵抗程度。盡管具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)以及一般動(dòng)力性能機(jī)車(chē)上的滿意度, 但對(duì)于一些特定類型的汽車(chē)而言

41、, 仍然具有許多缺點(diǎn), 故不推薦使用。球墨鑄鐵以其優(yōu)良的綜合力學(xué)性能應(yīng)用在輪轂上, 如鐵素體球墨鑄鐵、高韌性球墨鑄鐵等。但是,由于類似碳素鋼輪轂的缺點(diǎn), 以及鑄造過(guò)程的復(fù)雜性和鑄造模型所限, 輪轂形狀難于控制, 限制了其應(yīng)用。一些合金鋼如加入鈦元素的低合金鋼,合金元素可以細(xì)化晶粒,提高鋼的力學(xué)性能, 使鋼具有強(qiáng)度高、塑韌性好、加工成形性和焊接性良好,可以作為輪轂用鋼；此外,低合金高強(qiáng)度F+B雙相鋼,如低碳含鈮鋼, 提高貝氏體含量, 可以提高屈服強(qiáng)度, 提高擴(kuò)孔率,也可以用作輪輻和輪輞用鋼23。在實(shí)際應(yīng)用中的多數(shù)鋼制輪轂是通過(guò)已成型的輪緣和輪盤(pán)焊接而成,盡量使自重降低。國(guó)外許多發(fā)明創(chuàng)新采用鋼板冷

42、變形加工而成輪輞與輪盤(pán),并且在焊接方法上采用了一定的技術(shù)創(chuàng)新,如:US6052901等專利。5.2 合金材料1923年，賽車(chē)開(kāi)始使用砂模鑄造鋁合金車(chē)輪轂。第二次世界大戰(zhàn)后,鋁合金輪轂用于普通汽車(chē)。1958年,有了鑄造整體鋁合金輪轂,以后不久又有了鍛造鋁合金輪轂。1979年,美國(guó)把鋁帶成型車(chē)輪作為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輪。1980年,聯(lián)邦德國(guó)奔馳公司開(kāi)始成批采用帶材成型鋁合金輪轂裝備240D 型轎車(chē)。日本是世界上生產(chǎn)鋁合金輪轂最多的國(guó)家,1973年,成批生產(chǎn)轎車(chē)鋁合金車(chē)輪；1977年,成批生產(chǎn)載貨車(chē)與大客車(chē)鋁合金車(chē)輪；1979年,成批生產(chǎn)復(fù)雜摩托車(chē)鋁合金車(chē)輪。在過(guò)去的10年,全球鋁合金汽車(chē)輪轂產(chǎn)量的年平均增長(zhǎng)率

43、達(dá)71.6%22。時(shí)至今日,世界上幾個(gè)主要汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)已經(jīng)將鋁合金輪轂作為車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)配置。中國(guó)鋁合金輪轂制造業(yè)發(fā)起于20世紀(jì)80年代末期。20世紀(jì)90年代中期,出現(xiàn)興建汽車(chē)鋁輪轂廠的投資高潮；1998-2001年期間,由于國(guó)內(nèi)汽車(chē)鋁輪轂產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)要求,進(jìn)入了緩慢發(fā)展階段；2002年至今,中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)快速發(fā)展,出現(xiàn)新一輪投資汽車(chē)鋁輪轂行業(yè)強(qiáng)勁勢(shì)頭18。與鋼制汽車(chē)輪轂相比,鋁合金汽車(chē)輪轂具有如下優(yōu)點(diǎn): 重量輕,可比鋼制車(chē)輪轂重量減輕30%-40%,通常使用1kg鋁合金,汽車(chē)自重要下降2.25。美國(guó)目前每輛轎車(chē)用鋁合金至100 kg,可減重225 kg,按一輛轎車(chē)使用10年、行駛40

44、0 km 計(jì)算,可節(jié)約6.3t汽油,效益可觀。鋁合金汽車(chē)輪轂有明顯的減重效果；減震性能好,吸收沖擊能量強(qiáng),從而可以改善車(chē)輛的行駛性能, 提高安全性；導(dǎo)熱性好,熱導(dǎo)率約為鋼的3倍,可以降低輪胎的工作溫度,提高輪胎的使用壽命；外形美觀, 采用不同工藝生產(chǎn)鋁合金輪轂的結(jié)構(gòu)可以多樣化,可以很好地滿足各類使用者的審美要求。隨著汽車(chē)安裝ABS普及率的提高,為了減輕非懸掛件質(zhì)量和減輕剎車(chē)系統(tǒng)的負(fù)荷,鋁合金輪轂的使用正變得越來(lái)越普及16。據(jù)統(tǒng)計(jì),輕型車(chē)上鋁合金輪轂的使用率現(xiàn)已達(dá)到50%左右,汽車(chē)采用鋁合金輪轂后件重效果明顯,輕型車(chē)使用鋁合金輪轂比傳統(tǒng)鋼制輪轂輕30%- 40%,中型汽車(chē)可輕30% 左右。汽車(chē)輪轂材料的更新?lián)Q代對(duì)提升汽車(chē)安全性能、節(jié)能減排降耗有著重要的意義,在交通工具回歸自然的大趨勢(shì)下,開(kāi)發(fā)符合性能要求的輪轂材料及制備工藝, 在原有基礎(chǔ)之上, 高性能、輕質(zhì)、節(jié)