汽车材料的应用现状与发展趋势探讨_17年汽车发展趋势论文

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http://www.daodoc.com 得到无间隙原子的材料组织[9]。IF钢是目前世界最先进的汽车用钢之一。由于没有间隙原子，IF钢具有优越的深冲性能，近年来由于冶炼技术的提高，钢材强度也进一步提高，目前其最高强度已经达到了440MPa[10]。高强度的IF钢广泛用于制造车身结构件和“开合件”，能使汽车构件减轻、变薄，因此，发展、应用前景很广阔[11-13]。

BH钢（Bake Hardenable Steel）,即烘烤硬化钢。这是一种低碳、低屈服强度和较好成形性的钢。在其成形过程中产生应变硬化，随后通过油漆烘烤（约170℃）或高温处理，产生烘烤硬化，能很好的解决钢板的成形性和抗凹陷性的矛盾，还能获得良好的表面质量[14]。世界多家汽车公司均已掌握了BH钢的相关工艺技术，诸如特殊的冲压工艺技术、激光焊接技术等，使BH钢的应用范围向制造汽车外覆件，如发动机罩、行李箱盖板、车门等发展[15]。

DP钢（Dual Phase Steel），双相钢。双相钢最早发展于20世纪70年代，其组织中主要由铁素体和马氏体组成。马氏体为强化相，以小岛状形式分布于铁素体上，其体积分数通常随强度的增加而增加；软相铁素体是连续的，从而使这类钢具有极好的延展性。但是，当发生形变时，应变主要集中在被岛状马氏体包围的强度相对较低的铁素体上，产生高硬化速率且具有高延伸率[16]。因此，与具有相同屈服强度的普通钢相比，DP钢具有更高的抗拉强度，是一种高成形性、高强度的钢材，制造工艺和方法比较简便。它主要用于需要高强度、高抗碰撞吸收能且对成形要求严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统等[17]。如美国通用和福特公司用双相钢制造汽车轮辐，质量减轻约14%，而疲劳寿命可达普通碳素钢的2倍[18]。

TRIP钢（Transformation Induced Plasticity Steel）,相变诱导塑性钢。此种钢是由贝氏体、奥氏体和铁素体组成的一种低碳型高强度钢。因其应变诱发残余奥氏体发生马氏体转变，提高了钢材的强度和延性而得名[19]。TRIP钢比具有同样强度的钢材有更高的疲劳强度。这是由于在钢材变形时形成的疲劳裂纹的尖部，局部的残余奥氏体转变为马氏体产生了显著的加工硬化，并伴随相变产生的压应力阻碍了疲劳裂纹的扩展，因而改善了疲劳性能[20]。在汽车制造中选用TRIP钢制成车架横梁件或者其他构件上，可以充分发挥这种钢既有高强度、又有高塑性的特点，达到轻量化和降低油耗、减少排放的目的，而且可以改善整车的安全性能，提升该车的性能等级[21]。

镀锌板因其具有良好的可焊性、成形性、镀层附着能力，特别是优良的耐蚀性，近年来发展和应用非常迅速，现在已开发出很多产品[22]。早期镀层多为纯锌镀层，近年来又开发出了热镀Zn10%-Fe20%合金镀层板、电镀Zn-Ni合金镀层板等新产品，其镀层结合力、防腐性能、成形性能以及综合性价比等更好。目前，围绕汽车轻量化、高安全性、绿色环保等因素，大量新的镀层钢板正在研发当中，原有产品也正在进行性能改进。

超细晶粒钢是当前世界汽车用钢铁材料研究的热点。超细晶粒钢是21世纪先进高性能结构材料的代表。其强化思路具有明显的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全

http://www.daodoc.com 具有高的弹性变形能力；②其密度约为钢的1/3，纯铝的密度仅为2.68g/cm3;③具有良好的导热性，导热性比钢大3倍，仅次于铜；④机械加工性能比钢高4.5倍；⑤单位质量导电率为铜的2倍；⑥其表面具有良好的耐蚀性，可形成致密的氧化膜，即使在酸性介质中也具有良好的耐蚀性；⑦加工性能好，可铸造，容易和一些金属融合形成性能优异的铝合金，可锻造、焊接、轧制、冲压成形，类同于钢，以满足不同的使用个加工要求；⑧无磁、无毒、无火花放电[32-34]。

汽车用铝合金主要有变型铝合金和铸造铝合金两大类[35]。变型铝合金主要用于制造汽车散热系统、发动机罩、车身等。铸造铝合金主要用于制造变速箱壳体、发动机缸体、轮毂等。未来汽车材料构成比例中，铝合金的比例还会进一步增加。如在德国的试验车中，铝合金使用率达到了全部材料质量的30%。可以预言，未来若干年铝合金仍旧是汽车轻量化选材的首选材料[36]。

除了铝合金外，镁合金也是车用轻质合金材料之一。虽然镁合金的用量远不如铝合金，在汽车上的应用比例约占0.3%，平均质量约5KG，但是，近年来镁合金的用量正在迅速增加[37]。

镁合金材料具有密度小、可回收、比刚度接近铝合金和钢材、比强度高于铝和钢材、易切削、尺寸稳定性好、优良的阻尼减震性能、抗EMI电磁波等优点[38]。

研究汽车用镁压铸件并将镁合金材料应用于汽车制造是汽车轻量化的热点。镁合金用于制造座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车安全性和舒适性，制造发动机气缸盖、离合器壳、变速器壳等在降低噪声方面优于一般金属材料。此外，镁合金还被大量应用于制造汽车仪表、车门框架、转向盘等元件。欧盟、日本、美国等用镁合金以制造零部件为主，占汽车用镁合金用量的80%以上[39-40]。

除了常用镁合金外，各种新型镁合金相继问世，据2007年第1期《现代材料动态》报道，一种耐热、抗蠕变稀土镁合金汽车材料由瑞格镁业研发成功，并用于制造多个汽车部件。

钛合金属于新型结构材料。钛合金具有优异的综合性能，密度小，密度仅为钢的60%左右，比断裂韧性和比强度高，抗腐蚀性能优异，在较高的温度下仍能保持较高的强度和其他机械性能，可在450℃~500℃的温度环境下长期工作而不失效。钛合金还有较好的低温性能，如间隙元素极低的钛合金TA7，在—253℃还具有一定的塑性[41-42]。

随着科学技术的日渐成熟和低成本钛合金的开发，钛合金在汽车材料上的应用得到了不断的发展。日本正在用Ti-5Al-2Cr-Fe合金试制曲轴。宝马、法拉利、本田、通用等世界著名汽车厂家已经将钛制连杆、气门、气门弹簧等应用于发动机。通用、大众公司底盘系统中悬挂系统的加速器、制动踏板、紧固件等也采用了钛制零件。此外，钛制轮毂、阀、螺栓、中控台面板等零件在通用、福特等汽车产品中亦可见[43-44]。

4.车用陶瓷

陶瓷是一种具有独特的力学、热学性能的无机非金属材料。它具有高温强度高、耐腐蚀、5

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