付昌星

（懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 懷化 418000）

汽車(chē)工業(yè)從它誕生的那一天起，就始終處于加工制造業(yè)的前沿地帶，這一領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)始終都是處于發(fā)展的領(lǐng)軍地位，許多的新技術(shù)、新材料就是在汽車(chē)制造工業(yè)當(dāng)中率先應(yīng)用，后來(lái)才逐漸普及到其他領(lǐng)域當(dāng)中的，汽車(chē)的構(gòu)成材料更是如此了。在汽車(chē)的制造當(dāng)中，汽車(chē)材料是保證汽車(chē)的制造質(zhì)量、提高駕駛體驗(yàn)、增加乘坐舒適度的基本保障，也是汽車(chē)品牌被廣泛認(rèn)可、提升品牌價(jià)值、增強(qiáng)品牌的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的核心因素，可以說(shuō)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上都是汽車(chē)材料的發(fā)展推動(dòng)的。在當(dāng)前時(shí)期內(nèi)，汽車(chē)材料發(fā)展主要方向是輕量化、強(qiáng)度化、多元化，是以節(jié)能環(huán)保、舒適安全、低成本核算為基本要求的，因此，越來(lái)越多的汽車(chē)設(shè)計(jì)師和工程師開(kāi)始注重高強(qiáng)度鋼性材料、合成性材料、復(fù)合型材料等新材料在汽車(chē)上的應(yīng)用。

1 新型鋼鐵材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，鋼鐵一直都是汽車(chē)制造業(yè)中廣泛使用的原材料，但是大量的鋼鐵使用，造成了車(chē)身自重的不斷增加，勢(shì)必會(huì)造成汽車(chē)行駛過(guò)程中的油耗增加，極不利于當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的理念。因此，使用新型鋼鐵，有效降低車(chē)身自重，提高車(chē)身強(qiáng)度，成為各大汽車(chē)制造廠(chǎng)商的首要選擇。首先，廣泛應(yīng)用于車(chē)身制造的是高強(qiáng)度鋼。采用高強(qiáng)度鋼制造汽車(chē)車(chē)身，可以有效降低車(chē)身重量，提高汽車(chē)的安全性，使汽車(chē)更加的可靠耐用。高強(qiáng)度鋼板主要用于車(chē)身和駕駛室的深沖壓件制作當(dāng)中，有效使用可以節(jié)約材料達(dá)到10%以上，同時(shí)還能夠有效降低車(chē)身自重，可以降低零件質(zhì)量約30%～60%。目前日本在高強(qiáng)度鋼的開(kāi)發(fā)研制方面已經(jīng)取得了一定突破，也已經(jīng)在門(mén)柱和保險(xiǎn)杠等部位應(yīng)用了高強(qiáng)度鋼，目前正在向車(chē)身的其他部位使用開(kāi)發(fā)過(guò)程中。其次是新型彈簧鋼，用于制造汽車(chē)懸掛系統(tǒng)中使用的彈簧。目前廣泛使用的彈簧鋼是硅鋼，尤其是近些年出現(xiàn)的變截面少片彈簧，不僅能夠有效節(jié)約三分之一左右的制造材料，有效降低制造成本，同時(shí)還能使汽車(chē)在行駛中的平順性得到有效提升，實(shí)現(xiàn)了效益與質(zhì)量的雙豐收。

2 鋁合金材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

鋁合金是在當(dāng)今工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、船舶、機(jī)械等制造行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，尤其是在汽車(chē)制造工業(yè)當(dāng)中，鋁合金更是應(yīng)用速度最快、應(yīng)用范圍最廣的一種輕型金屬。因?yàn)殇X合金具有重量輕、強(qiáng)度大、耐酸堿腐蝕效果好等優(yōu)點(diǎn)，是一種制造汽車(chē)的絕佳材料，應(yīng)用在汽車(chē)制造當(dāng)中，最普遍的就是鋁合金輪轂了，其次就是鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)。至于使用鋁合金制造車(chē)體的技術(shù)，也早已經(jīng)被奧迪公司攻克了。奧迪公司在1999年就已經(jīng)推出了一款由鋁合金打造車(chē)體的全鋁空間框架車(chē)身汽車(chē)——奧迪A2，也是世界上首款量產(chǎn)上市的全鋁轎車(chē)。這款A(yù)2轎車(chē)從A柱到C柱，都采用高強(qiáng)度鋁合金制成，就連車(chē)門(mén)拉手處的把坑都是采用沖壓成型，大大增強(qiáng)了車(chē)身的強(qiáng)度，并有效降低了車(chē)身質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)固與節(jié)能的完美契合。

3 鈦鎂合金材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

鈦合金的質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，耐酸堿腐蝕性極佳，是一種非常理想的汽車(chē)制造材料。但是因?yàn)殁伜辖鸬脑靸r(jià)非常昂貴，因此不可能大量使用，只能應(yīng)用于汽車(chē)的節(jié)氣門(mén)等關(guān)鍵性部件制造中。鎂合金，顧名思義就是以金屬鎂為主要原料，加入其他微量元素形成的合金，具有密度小、強(qiáng)度大、彈性好、減震性能佳的特點(diǎn)，同時(shí)鎂合金承受沖擊載荷的能力要優(yōu)于鋁合金，耐有機(jī)物和抗堿耐蝕性更好，因此也是一種極佳的汽車(chē)制造材料。鎂合金的質(zhì)量大約只相當(dāng)于鋁合金的三分之一，因此使用鎂合金更能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)身的輕量化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。鎂合金的強(qiáng)度要比鋼材和鋁合金材料更好，幾乎相當(dāng)于工程塑料；剛度幾乎和鋼材以及鋁合金持平，又比工程塑料高出一個(gè)檔次。鎂合金具有十分優(yōu)秀的抗沖擊性能，可以大大降低汽車(chē)在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的風(fēng)噪、胎噪和路噪，提升車(chē)內(nèi)的靜謐性。鎂合金具有良好的吸能效用，一旦發(fā)生意外，可以瞬間吸收大量的特高能量，保證駕乘者的安全。但是鎂合金同樣造價(jià)極高，一般只能用于高端汽車(chē)的制造。

4 塑料材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

塑料是以單體為原料，通過(guò)加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的高分子化合物，可以自由改變其自身成分及形體樣式，可塑性強(qiáng)。塑料具有重量輕、密度小，易成型、耐酸堿，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能差等優(yōu)點(diǎn)，因此一直以來(lái)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)中，例如儀表盤(pán)、裝飾件等。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了一種幾乎是真正的用塑料打造的汽車(chē)——Composite Concept Vehicle，由戴姆勒——克萊斯勒公司制造的名為CCV的近乎于全塑料車(chē)體外殼的概念車(chē)。這種汽車(chē)的車(chē)身外殼是采用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯材料模壓注塑而成，開(kāi)啟了一條汽車(chē)制造材料的創(chuàng)新之路。

5 泡沫金屬材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

泡沫塑料當(dāng)前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了建筑領(lǐng)域當(dāng)中，科學(xué)家從中受到啟發(fā)，開(kāi)始研究使用泡沫金屬了。因?yàn)槠?chē)制造工業(yè)屬于金屬消耗的大戶(hù)，當(dāng)前可以生產(chǎn)并用于制造的鋼材種類(lèi)已達(dá)兩千五百多種，有色金屬的使用量也已經(jīng)達(dá)到了千百種，但是這對(duì)于汽車(chē)制造行業(yè)的使用量來(lái)說(shuō)仍然是處于供不應(yīng)求之下。因此，如果能夠大量采用泡沫金屬，也就是在汽車(chē)零部件的制造過(guò)程中，外部使用特種鋼材，內(nèi)部使用泡沫金屬進(jìn)行填充，這樣就可以大大節(jié)約各種鋼材及金屬的使用量，同時(shí)也可以節(jié)省大量的能源和資源。同時(shí)，如果采用這種泡沫金屬制造汽車(chē)，一旦發(fā)生事故，還能夠有效避免汽車(chē)車(chē)身給駕乘人員帶來(lái)的傷害，更好的保護(hù)司機(jī)及乘客的安全。

6 工程陶瓷材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

工程陶瓷又稱(chēng)高強(qiáng)度陶瓷，是一種以硅粉為原料，采用反應(yīng)燒結(jié)或者熱壓工藝制造而成的陶瓷，強(qiáng)度一般都很大，具有極其突出的高耐磨性和高抗酸堿化學(xué)腐蝕性，具有高絕緣特性和高耐熱、隔熱性，是一種綜合性能極佳的材料。因?yàn)楣こ烫沾刹牧系拿芏容^低，可以有效實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的輕量化，以有效降低能源的消耗，達(dá)到節(jié)能減排目的。在當(dāng)前形勢(shì)下，主要采用工程陶瓷的部件主要有缸套和活塞、燃燒室、渦輪增壓器葉輪等等。因?yàn)楣こ烫沾傻脑靸r(jià)較高，同時(shí)產(chǎn)品的廢品率一直居高不下，也造成了在汽車(chē)制造行業(yè)中不能大量使用。

7 碳纖維材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

碳纖維材料，簡(jiǎn)稱(chēng)CF，是一種具有高強(qiáng)度的、高模量纖維的新型纖維材料，材料本身的含碳量達(dá)到95%以上。碳纖維具有外柔內(nèi)剛的特性，質(zhì)量要比鋁合金更輕，但是強(qiáng)度又要遠(yuǎn)高于鋼鐵，同時(shí)具有極佳的耐腐蝕性，因此被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、軍事、民用等領(lǐng)域。最早在汽車(chē)制造中使用碳纖維的，是賽車(chē)領(lǐng)域，但是因?yàn)樘祭w維的造價(jià)極高，因此直到現(xiàn)在也只有那些超級(jí)跑車(chē)才會(huì)使用碳纖維作為制造材料，包括整個(gè)車(chē)身的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車(chē)頂、兩側(cè)翼子板、車(chē)門(mén)、行李箱甚至是底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)艙的集氣箱、車(chē)內(nèi)飾板等，都可以采用碳纖維進(jìn)行制造。總體來(lái)說(shuō)，碳纖維的應(yīng)用非常廣泛，幾乎包含了強(qiáng)度、剛性、輕量等各種優(yōu)點(diǎn)，隨著科技的不斷發(fā)展，碳纖維材料將在汽車(chē)制造中被廣泛應(yīng)用。

8 其他新型材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的新型材料被逐漸應(yīng)用到了汽車(chē)制造業(yè)中。比如納米材料，可以說(shuō)整輛汽車(chē)從內(nèi)到位、從前到后、從發(fā)動(dòng)機(jī)到內(nèi)部飾品，都可以采用納米材料制作。因?yàn)榧{米材料具有密度小、強(qiáng)度高特點(diǎn)，同時(shí)還可以進(jìn)行完全回收再利用，因此使用納米材料制造汽車(chē)，可以大大提高車(chē)體的剛度和強(qiáng)度，降低車(chē)身自重，延長(zhǎng)汽車(chē)使用年限，降低內(nèi)耗，減少污染，節(jié)約能源，并有效增加汽車(chē)的安全性能。再如生態(tài)塑料材料，其制作途徑是從植物當(dāng)中提取材料或者使用植物以及石油材料的混合物進(jìn)行制造，因此這種材料在使用過(guò)程中可以有效降低二氧化碳的排放量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

總而言之，在汽車(chē)制造業(yè)中廣泛使用新材料，實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)節(jié)能環(huán)保、舒適安全、低成本核算等方面的要求，使汽車(chē)在堅(jiān)固性越來(lái)越強(qiáng)、重量越來(lái)越輕的基礎(chǔ)上還能保證更多的功能使用，為人們帶來(lái)更好的駕駛質(zhì)感和乘坐體驗(yàn)。我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)還處在一個(gè)發(fā)展時(shí)期，未來(lái)的路還很長(zhǎng)，這就需要我國(guó)的汽車(chē)研究人員和工程師要努力攻關(guān)、勇于創(chuàng)新，將更多的新材料應(yīng)用到汽車(chē)制造業(yè)當(dāng)中來(lái)，推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的更大進(jìn)步和更好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂品.為炊之米——淺談汽車(chē)新材料應(yīng)用[J].汽車(chē)導(dǎo)購(gòu),2011,(9) :166-167.

[2]朱亞軍.淺談城市軌道車(chē)輛內(nèi)裝輕量化新材料的應(yīng)用研究[J].綠色環(huán)保建材,2017,(8).

[3]梁乾.淺析新材料在汽車(chē)輕量化中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代企業(yè)文化,2015,(6):125.

[4]王杰，趙金長(zhǎng).淺析新材料與新工藝在汽車(chē)輕量化中的應(yīng)用[J].青年與社會(huì):下,2015,(6):237.