1、新材料在汽車上的應(yīng)用,新材料在汽車上的應(yīng)用,1.汽車材料的概述 2.新材料在汽車上的應(yīng)用 3.汽車材料的發(fā)展趨勢(shì),1.汽車材料的概述,在現(xiàn)代工業(yè)中，材料、能源、信息被看作三大支柱，而能源和信息的發(fā)展，在某種程度上又依賴于材料的進(jìn)步。對(duì)于汽車工業(yè)也是如此，材料也是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛汽車約有3萬多個(gè)零件組成，這些零部件采用了4千余種不同的材料加工而成。從汽車的設(shè)計(jì)、選材、加工制造，到汽車的使用、維修和養(yǎng)護(hù)，無一不涉及到材料。以現(xiàn)代轎車用材為例，按照重量換算，鋼材占汽車自重的5560，鑄鐵占512，有色金屬占610，塑料占812，橡膠占4，玻璃占3，其他材料(油漆、各種液體等)占6一12。

2、,汽車材料是指生產(chǎn)汽車，以及汽車在運(yùn)行過程中所用到的材料。按照用途來分，一般將其劃分為汽車工程材料和汽車運(yùn)行材料。 汽車工程材料是指用于制造汽車零部件的材料。汽車工程材料大致可分為金屬材料和非金屬材料兩大類。常用的汽車工程材料，如圖1所示,圖1 汽車工程材料分類,2.新材料在汽車上的應(yīng)用,2.1新型金屬材料 2.2陶瓷材料的應(yīng)用 2.3摩擦材料 2.4汽車用復(fù)合材料,2.1新型金屬材料,2.1.1非晶態(tài)合金 它將熔化的金屬急驟冷卻生成一種無結(jié)晶構(gòu)造的固態(tài)金屬。具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，用來作輪胎簾線，實(shí)現(xiàn)輪胎的輕量化。非晶鈦合金耐腐蝕、耐磨性好，用來制造懸架彈簧。 2.1.2形狀記憶合金 形狀記憶合

3、金在室溫下非常柔軟，極易變形，具有形狀記憶功能。首先將其制成某一形狀，并記住這一原始形狀，然后施以變形呈另一形狀，經(jīng)加熱再自行恢復(fù)到原來的形狀，即所謂的形狀記憶效應(yīng)。典型的形狀記憶合金是NiTi合金。在車輛上常用的為Ti50Ni50，它可用來制造風(fēng)扇自動(dòng)離合器、輪胎防滑釘、霧燈罩自動(dòng)開閉裝置、手動(dòng)變速器、電磁閥、散熱器護(hù)柵活門等。如圖2所示為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇離合器。,圖2 形狀記憶合金制作的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇離合器,2.1新型金屬材料, 2.1.3減振合金 隨著對(duì)車輛品質(zhì)的要求越來越嚴(yán)格，對(duì)降低噪聲、振動(dòng)的要求也越來越高。減振合金的種類有灰口鑄鐵、12Cr鋼、Cr-A1-Mo-Fe、Cu-A1-Mn

4、、Ti-Ni等。 2.1.4粉末金屬 在車輛上應(yīng)用的范圍包括皮帶輪、水泵葉輪、制動(dòng)器、變速器、同步器盤、正時(shí)齒輪、萬向節(jié)、離合器片、減振器活塞、連桿、氣門、導(dǎo)管、凸輪軸、挺桿等。德國寶馬汽車公司已將粉末金屬精密鑄造連桿作為轎車和摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)件；美國克萊斯勒汽車公司在新型的20 L和24 L發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了粉末金屬連桿。,2.2陶瓷材料的應(yīng)用,陶瓷材料屬于無機(jī)非金屬材料，主要為金屬氧化物和非金屬氧化物。工業(yè)用陶瓷材料有普通陶瓷、玻璃和特種陶瓷等，具有耐高溫、硬度高、脆性大等特點(diǎn)。 陶瓷在汽車上的最早應(yīng)用是制造火花塞?，F(xiàn)代汽車中，陶瓷用于制作各種傳感器，如爆振傳感器、氧傳感器、溫度傳感器等；也

5、可以用于替代金屬材料制作發(fā)動(dòng)機(jī)和熱交換器零件。近年來，一些特種陶瓷被用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)部件或整機(jī)、氣體渦輪部件等，可以達(dá)到提高熱效率、降低能耗、減輕自重的目的。,2.3摩擦材料,摩擦材料是一種以摩擦為主要功能、兼有結(jié)構(gòu)性能要求的復(fù)合材料。汽車用摩擦材料主要是用于制造制動(dòng)摩擦片和離合器片。這些摩擦材料主要采用石棉基摩擦材料，隨著對(duì)環(huán)保和安全的要求越來越高，逐漸出現(xiàn)了半金屬型摩擦材料、復(fù)合纖維摩擦材料、陶瓷纖維摩擦材料。 由于摩擦材料在汽車上主要用于制造制動(dòng)系和傳動(dòng)系的零件，要求有足夠高的而且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和較好的耐磨性,2.4汽車用復(fù)合材料,由兩種和兩種以上化學(xué)本質(zhì)不同的組分人工合成的材料 稱為復(fù)合

6、材料。 復(fù)合材料按所起的作用分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料；按基體材料分為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料；按分散質(zhì)分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、粒子改性復(fù)合材料、聚合物一聚合物復(fù)合材料；按復(fù)合方式分為纖維復(fù)合材料、粒子復(fù)合材料、夾層復(fù)合材料。,2.4汽車用復(fù)合材料,2.4.1纖維增強(qiáng)塑料（FRP） FRP是Fiber Reinforced Plastic的縮寫，基體是塑料，總稱。常用的FRP是玻璃纖維和高級(jí)碳纖維、合成纖維(如Kevlar)等.在汽車上主要用于變速桿、車頂篷等內(nèi)部飾件和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體過濾器等及其附件。 2.4.2纖維增強(qiáng)金屬（FRM） FRM是金屬基復(fù)合材料之一

7、，近來陶瓷系粒子或片、晶須增強(qiáng)的金屬復(fù)合材料的應(yīng)用已占相當(dāng)比例。,2.4.2纖維增強(qiáng)金屬（FRM）, FRM活塞：把A1203短纖維分散在Al合金中的FRM用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂，其耐熱、耐磨性能優(yōu)良?；钊N也有用Al203+Si02長纖維增強(qiáng)的，可大大提高強(qiáng)度。 FRM連桿：在鋁制的桿部嵌入直徑0.025mm的不銹鋼纖維。可以提高強(qiáng)度，剛度，比傳統(tǒng)的連桿減輕30的重量。也有用SiC粒子增強(qiáng)鋁合金制造連桿的。 氣缸體：日本在Preludu四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的鋁硅合金氣缸體內(nèi)壁用陶瓷纖維增強(qiáng)鋁合金取代了鑄鐵缸套。,3.汽車材料的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于汽車工程材料來說，其總的發(fā)展趨勢(shì)是：結(jié)構(gòu)材料中鋼鐵材料所占比例

8、將逐步下降，有色金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料、高分子材料等新型材料的用量將有所上升。在性能可靠的條件下，盡可能多地采用鋁合金、復(fù)合材料等輕型、新型材料取代鋼鐵材料。隨著大量新材料，如高分子材料、復(fù)合材料等的迅速發(fā)展，為現(xiàn)代汽車的發(fā)展提供了必要的條件。復(fù)合材料、陶瓷材料、特殊用途材料(耐蝕、耐高溫、隔光、隔熱材料等)的用量呈增長趨勢(shì)。,近年來剛剛發(fā)展起來的納米材料，對(duì)傳統(tǒng)材料帶來一定的沖擊。與常規(guī)材料相比，納米材料體現(xiàn)出許多新奇特性，其光、熱、電磁等物理性質(zhì)與常規(guī)材料不同。另外，由于納米材料的化學(xué)性質(zhì)也與常規(guī)材料截然不同，可開發(fā)出許多在傳統(tǒng)工藝中難以生產(chǎn)的材料。在汽車納米材料和技術(shù)的開發(fā)中，迄今為止所取得的有實(shí)用價(jià)值的成果是生產(chǎn)了微電子零部件，這些部件最常應(yīng)用于