车用材料的新发展


汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面。材料是汽车质量保障的基础,在研制更经济、更安全和更轻便的汽车中,是关键的一环。这几年,铝合金、高强度钢、合成塑料和陶瓷在某些应用领域中,已经成为相互竞争的对手。

铝合金是汽车上应用得最快最广的轻金属,其中的关键在于铝合金本身的性能。目前车用铝合金已经达到重量轻,强度高、耐腐蚀的要求,因此铝合金车圈已经广泛使用,铝合金发动机也屡屡出现。德国奥迪汽车公司在1999年推出的奥迪A2,以全新的轻量化结构,成为世界第一款大批量生产的全铝轿车。奥迪A2的车身采用全铝空间框架车身ASF。所谓ASF概念即仪表板部分由高强度铝结构支撑,空间构架由真空压铸接头的挤压成型段组成,这两者结合成很轻的铝合金车身。从前顶柱到行李舱边,包括车门手把坑都是用铝冲压成形,前柱(A柱)是采用高压铸铝新技术,这是一种用于飞行器结构的高难技术,它能够复合加强并改变材料厚度。由于奥迪A2采用ASF空间结构,使车身重量比传统钢制车身轻40%以上,只有895公斤。

塑料由于重量轻,耐腐蚀、加工容易一直被汽车工程界所重视。塑料主要应用在衬套、装饰件及车身某些部件上。可是人们的追求的目标是应用在整个车身外壳上。目前,已经有人搞出了一种接近真正意义上的塑料汽车,它就是戴姆勒-克莱斯勒公司生产的CCV(Composite Concept Vehicle)概念车,一种几乎全塑的车身外壳。这款由克莱斯勒公司主持设计的概念车,车身外壳采用PET(聚对苯二甲酸乙二酯)材料模压注塑成形,由4片模压注塑成形的全塑片材(两片内板件,两片外板件)在车身中心线处对接,形成整体式的车身结构。车身材料含有玻璃增强纤维,加强车身的刚度和硬度,还含有稳定剂、冲击延展剂、颜色等添加剂。CCV全塑车身是目前世界上最大的注塑件,要求模具精度高,成型表面平整,而且要控制住塑性材料的流动性,板块粘合要求绝对可靠,CCV解决了这些技术难题,它通过新结构新技术新工艺,开创了全塑车身的发展之路。

钢铁是汽车工业的传统材料。但多年来也不断开发和更新品种,新的钢材品种具有高强度的特点,由于强度增强可以相对减少用料,相应减轻了汽车重量。将来最有前途的是双相钢和烘烤硬化钢,因为它们拥有最好的强度和延伸性。一种由美日等多间钢铁企业计划生产的轻型钢所构成的车身结构,将使车身重量降低20%,并且符合各种性能指标,包括优良的抗碰撞性能。

工程陶瓷主要用在发动机上面。工程陶瓷不是不堪一击的普通陶瓷,它具有良好的综合性能,高温强度高,耐磨性强,隔热性好,密度比低、弹性模量高。因此用它代替金属材料能大幅度提高热机效率,降低能源消耗,从而达到汽车轻量化效果。目前,工程陶瓷已用于制造发动机和热交换器零件。在发动机上应用主要有陶瓷活塞,陶瓷气缸套、陶瓷配气机构零件、陶瓷燃烧室、增压器陶瓷叶轮等。目前工程陶瓷材料存在的问题是价格贵和成品率较低,解决这一问题尚需时日。(2000.1.11)

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