新型车身材料


轿车车身材料主要是金属薄钢板,一般厚度在0.6毫米~2.0毫米。随着现代轿车技术发展,轿车材料要求既有相当的强度也要求重量要轻。采用铝合金的车身材料是一条出路,因为铝材比钢材轻。但是,铝材的加工成本高,而且冲压及焊接技术要求比较特殊,以目前的技术尚不是一般厂家可以做得到的。因此除了个别轿车车身全部用铝合金材外,大部分轿车还是局部零部件是用铝合金,例如车圈、发动机上盖等。

为了使钢材能尽量减少重量又能保持一定的强度,冶金工程师经过多方试验发现在低碳钢内加微量元素如铌(Nb)或者钛(Ti),生成这些微量元素的碳化物,经外理可使轧制钢板的拉拉强度达420牛顿/毫米平方,能够深拉延,变形性好,可制成很薄的钢板,钢板厚度可小到0.5毫米以下。在这些薄钢板上通过电镀等工艺,涂复锌合金后再涂复一层塑料,既有钢的高强度又有锌、塑料等材料的耐腐蚀性,总质量(重量)又等同于铝合金,十分适宜汽车使用。目前这种具有耐腐蚀镀层的高强度钢板已应用在现代轿车上。

除了高强度薄钢板外,现在还出现一种新型材料“泡沫金属”。“泡沫金属”是20世纪90年代末才出现的新型材料,但应用速度很快,有些新车型已经采用了这种材料。“泡沫金属”主要指泡沫铝合金,它由粉末合金制成。通常的粉末合金是用粉末压制成形,或用金属粉未及塑料的混合物注射模制成形。在除掉分型剂及增塑剂之后,将压制的坯件烧结(一种温度在1000℃左右的热处理方式),使它们具有一定的特性。烧结的性质及应用范围在很大程度上取决于孔隙率的大小。泡沫铝合金密度很小,当承受很大的外力而变形压缩后,当外力撤去,凭着它自身的弹性可恢复到原来的形状,有点象橡胶。

专家认为,若外来总能量假定为100%,泡沫铝合金变形量为它的60%时,可承受外来总能量的60%。由于它本身具有一定的强度,可以经过多次这样的变形循环而不会损坏。“泡沫金属”的重量很轻,密度只是铝合金材的1/4以下,热膨胀系数与铝合金材料一样,热导率又相当低,加上它的变形恢复性能极佳,又有一定的强度,因此受到汽车业的重视,可以在轻量化及安全性方面显示优势。

目前用泡沫铝合金做成的汽车零部件有发动机舱盖、行李厢盖、翼子板等。在安全性设计中,将泡沫金属用作吸收碰撞能量的主要材料是十分适宜的。因为目前汽车的安全设计不但要考虑乘用人的安全,还要考虑到其外车辆及行人的安全,即当一旦发生碰撞时既可最大程度地保护自己又要最大程度地保护他人,因此在车身易发碰撞区域采用泡沫金属是一种很好的选择。现在已有一种“三明治”式的夹心零部件,部件里面用“泡沫金属”材料,外面再包裹上很薄的其它硬质金属材料,这样使表面具有一定的硬度,牢固耐磨,内部又能吸收变形能量。“泡沫金属”的种类也是比较多,除了泡沫铝合金外,还有泡沫锌合金、泡沫钢等等,用处各异。“泡沫金属”在汽车上的应用前景十分诱人。

车汇通
2002年8月23日

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