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连杆材料的现状及发展汇报人：小组成员：段其华周毅李继川交通工程学院车辆132班目前全球汽车正朝着轻量化、高输出、低成本，以及安全、节能、环保、舒适等方向发展。发动机是汽车的心脏，而连杆作为发动机的核心受力部件，承受强烈的交变载荷，做复杂的平面运动。连杆受力情况与质量成一定的比例关系。连杆的轻量化，不仅可以减少机械损失，提高发动机效率，而且可以减少转动惯量，对发动机的振动噪声也有一定的改善。连杆的结构设计非常成熟，连杆小头与活塞销连接，连杆大头与曲柄销相连，大、小头尺寸决定于其承压面积。另外，大、小头通过工字槽连接。因此，连杆轻量化的途径主要通过制造工艺和材料的改进。一、概述1、发动机调质钢连杆材料调质钢是现阶段最为传统的发动机连杆材料，也是现阶段国内生产汽车发动机连杆主要采用的材料之一，其传统的制作工艺为：先下料，再锻造，再正火处理，再进行调制，最后进行机械加工。其主要的缺点为整个生产工艺消耗时间较长，能量消耗较高，材料整体的氧化脱碳较为严重。调质钢另一方面的工作为强化，也就是对调质钢的表面进行喷丸强化和热化学处理。例如：日本在进行发动机连杆生产过程中对整个连杆进行喷丸表面处理，在其表面上能够产生300兆帕左右的压残余应力，其整体的疲劳强度会相对于先前提升20％左右。采用调质钢的主要优势为该种类型钢材能够提供较强的韧性且质量容易得到保证。该种类型钢材国内还会沿用一定的时间，但是考虑到其生产工艺的复杂性、能耗量较大及钢材生产成本较为昂贵，该种材料会随着新型材料的不断出现，而逐步被全面取代。二、连杆材料2、发动机连杆非调质钢材料所谓的非调质钢材料是在中碳钢的内部加入一定量的钛、钒(fán)等相关的微量合金元素，在具体的生产过程中通过实现对于锻造过程及轧制过程冷却速度的有效控制，使其在内部基体中析散出一定量的氮、碳类型的化合物，最终得到强度强化的目的。在进行非调质钢材的生产过程中，由于其主要的添加物为微量合金元素，因此其总体的生产成本较低，是一种价位较低的节能型钢材，这也是现阶段非调质性钢材逐渐取代调质型钢材的主要原因之一。国外在进行发动机连杆的生产过程中主要采用的材料为非调质性钢材。在1984年，日本内部的75％的汽车发动机连杆都采用非调质性钢制作，欧洲内部的相关国家发动机连杆在生产过程中非调质性钢的使用比例也达到50％以上。我国与20世纪80年代开始了非调质性钢材的研究工作并取得一些关键性的进展，但是其整体的技术水平与世界汽车生产大国相比还有着较大的差距。例如：国内生产的非调质性钢材的汽车连杆其总体的韧性还不够高，在很多关键性技术方面还有待较大的提升。3、金属基复合型发动机连杆材料在进行连杆的设计过程中，如果能够降低连杆整体的重量，这就能在很大程度上降低发动机的惯性力及振动幅度。所以，现阶段人们在生产发动机连杆的过程当中开始广泛使用一些轻质的材料，来实现发动机整体质量的降低，现在较为常用的为用镁、铝等相关的轻型金属作为连杆的基体性材料，再用陶瓷纤维不锈钢纤维作为相关的强化型材料，将轻质金属和纤维强化材料通过相关的方式进行结合，制作成为金属基复合型材料。现阶段，国内外都已经开展了金属基复合型材料在汽车连杆生产过程中的应用工作，例如：丰田汽车发动机技术研究中心，已经研究成功不锈钢纤维强化铝合金连杆、碳化硅晶须和颗粒强化铝合金连杆和氧化铝纤维强化铝合金连杆，并已经将其实际运用到汽车连杆的生产过程当中，取得较好的效果，发动机连杆整体的重量相对于采用传统材料连杆重量降低了约30％，总体的抗疲劳及抗拉强度也有一定的提升，能够全面的满足发动机连杆相关工作性能的要求。三、连杆的发展趋势现阶段汽车发动机连杆材料主要的发展趋势为采用轻质的金属基复合型材料。金属基复合型材料在强度、质量及成本等方面相对于其他连杆材料有着较大的优势。现阶段应重点解决的为金属基复合型材料连杆装置的制造生产工艺的具体成本问题。在具体的生产过程中可以采用粉末烧结锻造制备连杆的方式进行，这在很大程度上能够降低金属基复合型材料的生产成本，与传统的生产工艺相比，粉末锻造烧结的发动机连杆，其总体材料的使用能够降低大约40％，生产总体的成本能够降低约10％，在能源消耗的方面也能够降低约50％，并且能够最大程度上实现发动机连杆的总体轻量化。