張建華

（香河職業(yè)技術(shù)教育中心,河北 廊坊 065400）

汽車材料是汽車在設(shè)計時保證汽車品質(zhì)和質(zhì)量的關(guān)鍵因素，是提升汽車品牌市場競爭力的核心，汽車材料在很大程度上推動了汽車技術(shù)的發(fā)展。自19世紀80年代起到今后相當長的一段時期內(nèi)，汽車材料的使用會緊緊地關(guān)注著節(jié)能、環(huán)保、舒適、安全和低成本這五個主題，因此汽車材料的發(fā)展也將更加注重輕量化和多元化。汽車材料對輕量化的要求更為迫切，這就使得汽車材料的應(yīng)用有了明顯的變化。近些年，汽車設(shè)計師們更多的將目光投向高強度鋼、鋁鈦鎂合金、合成塑料、復(fù)合材料和稀土永磁材料等這些新材料。

我們國家在高強度鋼板的生產(chǎn)和使用領(lǐng)域還處于起步階段，與國際先進水平差距還很大。但傳統(tǒng)的鋼鐵材料正逐步被高強度鋼所代替。因為高強度鋼的屈服強度是傳統(tǒng)冷軋鋼板的1.5倍～4倍。這樣就可以實現(xiàn)減重25%的效果。

近20年來，由于石油的消耗變得越來越嚴重，而減輕汽車自重就可以降低油耗，所以如何給汽車瘦身就成了各大汽車生產(chǎn)廠商提高市場份額的關(guān)鍵。根據(jù)相關(guān)檢測實驗數(shù)據(jù)，汽車重量每減少50千克，每升燃油行駛的里程可增加2公里；汽車重量每減輕1%，燃油消耗就下降0.7%～1.1%。有資料表明，用鋁合金材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼材料，汽車的重量就可以減輕30%～40%，使用鋁合金材料制造發(fā)動機可以使發(fā)動機減重25%，制造汽車車輪可以使車輪減重45%，所以汽車實現(xiàn)輕量化及環(huán)保、節(jié)能、提速和高效運輸?shù)闹匾椒ň褪鞘褂娩X合金材料。目前鋁合金主要應(yīng)用于汽車發(fā)動機、輪轂、輪輻、車門、防抱死系統(tǒng)、車身構(gòu)架等多個領(lǐng)域。

鈦合金具有質(zhì)量輕，強度高和高耐腐蝕性等特點，但由于價格昂貴，在汽車上只用于氣門等重要部件上。鎂的密度只有1.81g/cm3，約占鋼的九分之二，且鎂合金在形狀方面有更好的穩(wěn)定性，抵抗振動的干擾能力也強于鋁材料和鋼材料，但鎂材料的成本較高，因此主要應(yīng)用在高端汽車上，比如賽車的方向盤，既減輕了重量，又降低了控制系統(tǒng)的振動，在發(fā)生意外時還可以吸收瞬間產(chǎn)生的特高能量，從而保護了駕駛員的安全。

磁性材料是一種很特殊的功能性材料，在汽車上的應(yīng)用非常廣泛。新型磁性材料可以減少構(gòu)件的重量，縮小體積。應(yīng)用最多的是稀土永磁體和新型軟磁材料，被應(yīng)用于電磁噴射閥、ABS電機、起動電機上。

復(fù)合材料是兩種或兩種以上性能不同的物質(zhì)，通過化學(xué)或物理的方法生成具有新性能的物質(zhì)。構(gòu)成復(fù)合材料的這些物質(zhì)在性能上相互作用，產(chǎn)生協(xié)同效果，使得復(fù)合材料的整體性能優(yōu)于原始組成物質(zhì)的性能。構(gòu)成復(fù)合材料的基體物質(zhì)主要有金屬和非金屬這兩大類。金屬基體物質(zhì)主要有鋁、鎂、銅、鈦及相關(guān)合金。非金屬基體物質(zhì)主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳、玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、和硬質(zhì)顆粒等。復(fù)合材料具有較高的模量比、強度比和良好的熱強性、耐磨性以及較低的膨脹系數(shù)等優(yōu)點。

鋁基復(fù)合材料在汽車材料中的應(yīng)用

熱塑性樹脂基體復(fù)合材料主要有連續(xù)纖維增強預(yù)浸帶、長纖維增強顆粒材料和玻璃纖維氈增強型熱塑性復(fù)合材料這三種。根據(jù)材料性能不同，樹脂基體主要有碳纖維、硼纖維、玻璃纖維和芳綸纖維等纖維品種。由于熱塑性樹脂基體復(fù)合材料具有生產(chǎn)技術(shù)成熟和可回收利用等優(yōu)勢，這種復(fù)合材料的發(fā)展很快，歐美發(fā)達國家在汽車上使用熱塑性樹脂基體復(fù)合材料的比重已經(jīng)占到樹脂基復(fù)合材料總量的30%以上。高性能熱塑性樹脂基體復(fù)合材料多用來生產(chǎn)注射件，基體以聚丙烯、聚酰胺為主。產(chǎn)品有閥門、葉輪、座椅支架、汽車踏板、座椅等。

新材料在汽車上的應(yīng)用實現(xiàn)了人們對節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、低成本的要求，新材料的不斷問世推動著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，我國汽車工業(yè)在新材料的應(yīng)用方面應(yīng)該采用引進與自主開發(fā)相結(jié)合的方針，提高自主開發(fā)能力，形成完整的工業(yè)體系，趕超世界先進水平。

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