汽車輕量化及輕金屬材料

汽車輕量化及輕金屬材料吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院主講：曹占義汽車的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)176919081980109年代年產(chǎn)量為什么要發(fā)明汽車？為什么要生產(chǎn)汽車（商品）？現(xiàn)在生產(chǎn)什么樣的汽車？將來(lái)生產(chǎn)什么樣的汽車？2010102106108汽車產(chǎn)品的工程問(wèn)題和科學(xué)問(wèn)題汽車材料的工程問(wèn)題和科學(xué)問(wèn)題汽車的—汽油機(jī)汽車1908年采用大量生產(chǎn)方式生產(chǎn)的福特T型汽車汽車工業(yè)發(fā)展里程碑——規(guī)模化生產(chǎn)HenryFord(1863～1947)——給世界裝上輪子的人福特少年時(shí)家境貧寒，1879年去底特律學(xué)徒，作過(guò)多年的鐘表和汽車修理工。1893年制成雙缸汽油機(jī)卡車,同年,被聘任愛迪生照明公司的總工程師。1899年福特組建底特律汽車公司。1903年他又建立福特汽車公司，1903～1907年先后生產(chǎn)A、C、N和R型汽車。1906年福特取得公司的大部分股份并任經(jīng)理。1913年建立了汽車裝配流水線。福特開創(chuàng)的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)協(xié)作和大量生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)20世紀(jì)早期的世界工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。未來(lái)的汽車造什么樣的車？大家（目標(biāo)用戶）想買什么樣的車？消費(fèi)觀念（安全、舒適、節(jié)能）社會(huì)責(zé)任（環(huán)保）信息化社會(huì)的智能化車汽車的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)176919081980109年代年產(chǎn)量為什么要發(fā)明汽車？為什么要生產(chǎn)汽車（商品）？現(xiàn)在生產(chǎn)什么樣的汽車？將來(lái)生產(chǎn)什么樣的汽車？2010102106108線控車——AUTOnomy概念車輕量化_汽車（運(yùn)輸工具）發(fā)展的永恒主題輕量化的意義？(單車的有效載荷、單位能耗的有效運(yùn)輸能力)結(jié)構(gòu)輕量化_設(shè)計(jì)和工藝問(wèn)題_結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度問(wèn)題材料輕量化_材料設(shè)計(jì)問(wèn)題_材料的比剛度和比強(qiáng)度問(wèn)題輕量化的“效率”問(wèn)題結(jié)構(gòu)輕量化結(jié)構(gòu)輕量化材料輕量化加載方式對(duì)桿件的比剛度和比強(qiáng)度的影響加載方式比剛度比屈服強(qiáng)度拉桿E/Y/扭轉(zhuǎn)桿或管G1/2/

Y2/3

/彎-壓桿或管E1/2/彎板E1/3/Y1/3/壓板(縱向)E1/3/圓柱缸受內(nèi)壓或旋轉(zhuǎn)缸體E/Y/球體容器受內(nèi)壓E(1-)/Y/材料輕量化

汽車材料用什么材料造車？（車用結(jié)構(gòu)材料和功能材料）用什么材料維護(hù)和使用車？（運(yùn)行和消耗材料）用什么工藝材料去加工車用零部件？（工藝材料）用什么方法回收和利用舊車？汽車材料構(gòu)成的沿革Thestructuralmaterialsintheaveragecar運(yùn)行材料：油料溶液維修保養(yǎng)材料AudiA6轎車材料構(gòu)成材料占總用材比例材料占總用材比例鋼鐵58.3玻璃2.6塑料17.1天然材料0.6鋁11.6銅鉛等2.1鎂1.2其它0.9橡膠5.6合計(jì)100ULSAB-AVC車身用鋼情況：汽車用高強(qiáng)度鋼的品種低碳鋼（Mild-MildSteel）無(wú)間隙原子鋼（IF-Interstitial-free）各向同性鋼（IS-Isotropic）烘烤硬化鋼（BH-BakeHardenable）低合金高強(qiáng)度鋼（HSLA-HighStrengthLowAlloy）雙相鋼（DP-DualPhase)復(fù)相鋼（CP-ComplexPhase）相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP-Transformation-inducedPlasticity）馬氏體鋼（Mart-Martensite）輕金屬及其合金材料內(nèi)涵密度在5g/cm3以下，密度明顯低于鋼鐵、銅及其合金等常用材料的金屬材料。常用輕合金材料是以輕金屬為基礎(chǔ)的合金材料，包括：鋁及其合金鎂及其合金鈦及其合金鈹、鋰及其合金均屬于有色金屬材料范疇汽車輕合金材料開發(fā)項(xiàng)目本課題組在汽車鋁合金方面的研究工作成果——開發(fā)的零件

汽車驅(qū)動(dòng)系中鎂合金典型零部件福特變速箱福特發(fā)動(dòng)機(jī)缸體

大眾發(fā)動(dòng)機(jī)缸體

福特發(fā)動(dòng)機(jī)網(wǎng)格劃分圖鎂和鎂合金材料_純鎂特性元素符號(hào)：Mg自由電子中各軌道電子狀態(tài)：1s22s22p63s2同位素原子78.99%Mg24,10.00%Mg25,11.01%Mg25相對(duì)原子質(zhì)量：24.3050原子體積：14.0cm3/mol晶體結(jié)構(gòu)：密排六方(a=0.32092,c=0.52105)鎂和鎂合金材料_純鎂性質(zhì)密度：1.738g/cm3(20°C)1.65g/cm3(650°C,固態(tài))1.58g/cm3(650°C,液態(tài))力學(xué)性能：彈性模量(純)44GPa(動(dòng)態(tài)),40GPa(靜態(tài))彈性模量(99.8%)45Gpa(動(dòng)態(tài)),43Gpa(靜態(tài))零件已經(jīng)應(yīng)用5年內(nèi)應(yīng)用5~10年應(yīng)用10年后應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)下支架√輪轂(5件/車)√懸架支撐臂(前、后)√合計(jì)質(zhì)量（公斤）004~630~34整車合計(jì)質(zhì)量（公斤）2534~5728~4245~54德國(guó)大眾公司已經(jīng)應(yīng)用和將要應(yīng)用鎂合金零部的名細(xì)表

——底盤汽車輕合金材料開發(fā)項(xiàng)目本課題組開發(fā)的鎂合金汽車零部件國(guó)內(nèi)外汽車材料開