浅谈汽车新材料的应用

付昌星

（怀化职业技术学院，湖南 怀化 418000）

汽车工业从它诞生的那一天起，就始终处于加工制造业的前沿地带，这一领域的科学技术始终都是处于发展的领军地位，许多的新技术、新材料就是在汽车制造工业当中率先应用，后来才逐渐普及到其他领域当中的，汽车的构成材料更是如此了。在汽车的制造当中，汽车材料是保证汽车的制造质量、提高驾驶体验、增加乘坐舒适度的基本保障，也是汽车品牌被广泛认可、提升品牌价值、增强品牌的市场竞争力的核心因素，可以说汽车技术的发展，在很大程度上都是汽车材料的发展推动的。在当前时期内，汽车材料发展主要方向是轻量化、强度化、多元化，是以节能环保、舒适安全、低成本核算为基本要求的，因此，越来越多的汽车设计师和工程师开始注重高强度钢性材料、合成性材料、复合型材料等新材料在汽车上的应用。

1 新型钢铁材料在汽车制造中的应用

长期以来，钢铁一直都是汽车制造业中广泛使用的原材料，但是大量的钢铁使用，造成了车身自重的不断增加，势必会造成汽车行驶过程中的油耗增加，极不利于当前节能环保的理念。因此，使用新型钢铁，有效降低车身自重，提高车身强度，成为各大汽车制造厂商的首要选择。首先，广泛应用于车身制造的是高强度钢。采用高强度钢制造汽车车身，可以有效降低车身重量，提高汽车的安全性，使汽车更加的可靠耐用。高强度钢板主要用于车身和驾驶室的深冲压件制作当中，有效使用可以节约材料达到10%以上，同时还能够有效降低车身自重，可以降低零件质量约30%～60%。目前日本在高强度钢的开发研制方面已经取得了一定突破，也已经在门柱和保险杠等部位应用了高强度钢，目前正在向车身的其他部位使用开发过程中。其次是新型弹簧钢，用于制造汽车悬挂系统中使用的弹簧。目前广泛使用的弹簧钢是硅钢，尤其是近些年出现的变截面少片弹簧，不仅能够有效节约三分之一左右的制造材料，有效降低制造成本，同时还能使汽车在行驶中的平顺性得到有效提升，实现了效益与质量的双丰收。

2 铝合金材料在汽车制造中的应用

铝合金是在当今工业中应用最广泛的一种有色金属结构材料，在航空、航天、船舶、机械等制造行业中都有广泛的应用，尤其是在汽车制造工业当中，铝合金更是应用速度最快、应用范围最广的一种轻型金属。因为铝合金具有重量轻、强度大、耐酸碱腐蚀效果好等优点，是一种制造汽车的绝佳材料，应用在汽车制造当中，最普遍的就是铝合金轮毂了，其次就是铝合金发动机。至于使用铝合金制造车体的技术，也早已经被奥迪公司攻克了。奥迪公司在1999年就已经推出了一款由铝合金打造车体的全铝空间框架车身汽车——奥迪A2，也是世界上首款量产上市的全铝轿车。这款A2轿车从A柱到C柱，都采用高强度铝合金制成，就连车门拉手处的把坑都是采用冲压成型，大大增强了车身的强度，并有效降低了车身质量，实现了坚固与节能的完美契合。

3 钛镁合金材料在汽车制造中的应用

钛合金的质量轻、强度大，耐酸碱腐蚀性极佳，是一种非常理想的汽车制造材料。但是因为钛合金的造价非常昂贵，因此不可能大量使用，只能应用于汽车的节气门等关键性部件制造中。镁合金，顾名思义就是以金属镁为主要原料，加入其他微量元素形成的合金，具有密度小、强度大、弹性好、减震性能佳的特点，同时镁合金承受冲击载荷的能力要优于铝合金，耐有机物和抗碱耐蚀性更好，因此也是一种极佳的汽车制造材料。镁合金的质量大约只相当于铝合金的三分之一，因此使用镁合金更能够实现车身的轻量化，实现节能减排的目的。镁合金的强度要比钢材和铝合金材料更好，几乎相当于工程塑料；刚度几乎和钢材以及铝合金持平，又比工程塑料高出一个档次。镁合金具有十分优秀的抗冲击性能，可以大大降低汽车在行驶过程中产生的风噪、胎噪和路噪，提升车内的静谧性。镁合金具有良好的吸能效用，一旦发生意外，可以瞬间吸收大量的特高能量，保证驾乘者的安全。但是镁合金同样造价极高，一般只能用于高端汽车的制造。

4 塑料材料在汽车制造中的应用

塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，可以自由改变其自身成分及形体样式，可塑性强。塑料具有重量轻、密度小，易成型、耐酸碱，导热导电性能差等优点，因此一直以来被广泛应用于汽车制造业中，例如仪表盘、装饰件等。随着科技的不断进步与发展，已经出现了一种几乎是真正的用塑料打造的汽车——Composite Concept Vehicle，由戴姆勒——克莱斯勒公司制造的名为CCV的近乎于全塑料车体外壳的概念车。这种汽车的车身外壳是采用聚对苯二甲酸乙二酯材料模压注塑而成，开启了一条汽车制造材料的创新之路。

5 泡沫金属材料在汽车制造中的应用

泡沫塑料当前已经广泛应用到了建筑领域当中，科学家从中受到启发，开始研究使用泡沫金属了。因为汽车制造工业属于金属消耗的大户，当前可以生产并用于制造的钢材种类已达两千五百多种，有色金属的使用量也已经达到了千百种，但是这对于汽车制造行业的使用量来说仍然是处于供不应求之下。因此，如果能够大量采用泡沫金属，也就是在汽车零部件的制造过程中，外部使用特种钢材，内部使用泡沫金属进行填充，这样就可以大大节约各种钢材及金属的使用量，同时也可以节省大量的能源和资源。同时，如果采用这种泡沫金属制造汽车，一旦发生事故，还能够有效避免汽车车身给驾乘人员带来的伤害，更好的保护司机及乘客的安全。

6 工程陶瓷材料在汽车制造中的应用

工程陶瓷又称高强度陶瓷，是一种以硅粉为原料，采用反应烧结或者热压工艺制造而成的陶瓷，强度一般都很大，具有极其突出的高耐磨性和高抗酸碱化学腐蚀性，具有高绝缘特性和高耐热、隔热性，是一种综合性能极佳的材料。因为工程陶瓷材料的密度较低，可以有效实现汽车的轻量化，以有效降低能源的消耗，达到节能减排目的。在当前形势下，主要采用工程陶瓷的部件主要有缸套和活塞、燃烧室、涡轮增压器叶轮等等。因为工程陶瓷的造价较高，同时产品的废品率一直居高不下，也造成了在汽车制造行业中不能大量使用。

7 碳纤维材料在汽车制造中的应用

碳纤维材料，简称CF，是一种具有高强度的、高模量纤维的新型纤维材料，材料本身的含碳量达到95%以上。碳纤维具有外柔内刚的特性，质量要比铝合金更轻，但是强度又要远高于钢铁，同时具有极佳的耐腐蚀性，因此被广泛应用于国防、军事、民用等领域。最早在汽车制造中使用碳纤维的，是赛车领域，但是因为碳纤维的造价极高，因此直到现在也只有那些超级跑车才会使用碳纤维作为制造材料，包括整个车身的发动机罩、车顶、两侧翼子板、车门、行李箱甚至是底盘、发动机舱的集气箱、车内饰板等，都可以采用碳纤维进行制造。总体来说，碳纤维的应用非常广泛，几乎包含了强度、刚性、轻量等各种优点，随着科技的不断发展，碳纤维材料将在汽车制造中被广泛应用。

8 其他新型材料在汽车制造中的应用

随着科技的发展，越来越多的新型材料被逐渐应用到了汽车制造业中。比如纳米材料，可以说整辆汽车从内到位、从前到后、从发动机到内部饰品，都可以采用纳米材料制作。因为纳米材料具有密度小、强度高特点，同时还可以进行完全回收再利用，因此使用纳米材料制造汽车，可以大大提高车体的刚度和强度，降低车身自重，延长汽车使用年限，降低内耗，减少污染，节约能源，并有效增加汽车的安全性能。再如生态塑料材料，其制作途径是从植物当中提取材料或者使用植物以及石油材料的混合物进行制造，因此这种材料在使用过程中可以有效降低二氧化碳的排放量，达到节能减排的目的。

总而言之，在汽车制造业中广泛使用新材料，实现了人们对节能环保、舒适安全、低成本核算等方面的要求，使汽车在坚固性越来越强、重量越来越轻的基础上还能保证更多的功能使用，为人们带来更好的驾驶质感和乘坐体验。我国的汽车工业还处在一个发展时期，未来的路还很长，这就需要我国的汽车研究人员和工程师要努力攻关、勇于创新，将更多的新材料应用到汽车制造业当中来，推动我国汽车工业的更大进步和更好发展。

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