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书书书书刊刊刊刊导导导导读读读读现代对汽车性能要求越来越高，轻量化、节能降耗和降低排放污染是现在汽车发展的趋势，而轻量化必须从改进汽车的材料出发，研制性能更好更轻的汽车材料从而带来能源消耗的减少，进而排放污染随之降低，汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面。轻量化材料主要有两大类：一类是高强度材料，如高强度钢、高强度不锈钢等；另一类是低密度的轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料和复合材料等。高强度钢板的特点是：强度高——是普通低碳钢板的1.5~3倍，钢板薄——是普通钢板厚度的85%~90%。可以加工成结构复杂且强度要求高的结构件和覆盖件。主要用于车身、车架、底盘系统。轻质金属材料——铝、镁合金等，比强度高、导热性好、易成形，但是由于成本的制约，应用有限。目前主要应用在底盘、发动机、动力传动系统中的一些壳体、管路等。轻量化夹层钢板、泡沫合金板、蜂窝夹芯复合板等金属复合材料由于其隔热隔音防震效果比较好，主要用来制作发动机罩、行李箱盖、排气管等。本期的我国汽车新材料技术发展现状分析与建议（一）和新材料在汽车上的应用对高强度钢板以及轻质金属材料的特点以及在汽车上的应用状况有详细的介绍。SMC材料是Sheetmoldingcompound的缩写，即片状模塑料。主要原料由GF（专用纱）、UP（不饱和树脂）、低收缩添加剂，MD（填料）及各种助剂组成。SMC中常用到的不饱和树脂是环氧树脂。与钢汽车零件相比，模压成型SMC汽车零件具有许多优点，如：生产周期短，便于汽车改型，投资效益较好；重量较轻，节约燃油，排污较少；设计自由；件的整体性好，零件的数量很少；耐用性和隔热性好等。SMC片材料的缺点包括：不可回收，污染环境。本期的环氧复合材料：汽车工业以塑代钢的理想材料对SMC材料在汽车哪些件上有应用作了一些简单的介绍。热塑性硫化橡胶（TPV）兼具高弹性和热塑性，是一种可重复加工、使用和回收的先进绿色弹性体材料，可以部分或全部替代常用的中高性能传统热固性橡胶材料，如丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等。与传统橡胶材料相比，TPV材料不需要混炼和硫化两个能耗较高的工艺过程，即可直接加热成型制造橡胶产品，加工能耗可降低25%以上，且边角废料接近于零，制品可回收再利用。TPV材料已经应用于除轮胎之外的许多橡胶制品上，对于从源头上解决废弃热固性交联橡胶的回收与再利用这一世界性难题具有重要意义。TPV材料主要应用于汽车密封系统和发动机系统。本期TPV绿色弹性体异军突起对TPV材料的特点以及汽车上的应用有一个比较详细的介绍。我国汽车新材料技术发展现状分析与建议我国汽车新材料技术发展现状分析与建议我国汽车新材料技术发展现状分析与建议我国汽车新材料技术发展现状分析与建议（（（（一一一一））））以高强度钢、铝合金、镁合金和塑料等汽车轻量化材料为对象，论述了我国汽车新材料开发与应用现状、差距和存在的主要问题；提出了发展我国轻量化汽车新材料的几点建议。作为一种社会化的产品，汽车对人类社会的影响日益深刻，尤其是对能源和环境。据统计，美国的汽车消耗了其石油产品的50％以上，所排放的CO2约占人为CO2排放总量的1／4。而随着汽车保有量的逐年上升，石油资源消耗和CO2的排放将呈现持续增长态势。汽车轻量化是应对上述危机的重要技术措施之一。世界铝业协会的报告指出，汽车自重每减轻10％，燃油消耗可降低6％~8％。因此，汽车轻量化对于节约能源、减少排放、实现可持续发展战略具有十分积极的意义。在这种大趋势的推动下，轻量化材料的开发与应用已成为当前汽车新材料技术发展的主导方向。轻量化材料是指可用来减轻汽车自重的材料。它有两大类：一类是低密度的轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料和复合材料等；另一类是高强度材料，如高强度钢、高强度不锈钢等。在发达国家的汽车技术发展规划中，均将轻量化材料及其应用技术（又称为支撑技术）作为其中的一个重要内容，并进行了长期不懈的努力。本文以高强度钢、铝合金、镁合金和塑料等汽车轻量化材料为对象，论述了我国汽车新材料开发与应用现状、差距和存在的主要问题，并提出了发展我国轻量化汽车新材料的几点建议。1111发展现状分析发展现状分析发展现状分析发展现状分析1.1状况我国汽车新材料的研发是在国内轿车工业的带动下起步的。为满足轿车材料国产化需要，“九五”和“十五”期间先后将“轿车新材料技术开发”、“超高强度高韧性铝合’金研究开发和产业化关键技术”、“镁合金开发应用及产业化”等一批汽车新材料项目.列为国家“863”、“973”高新技术项目和国家科技攻关重大项目，相继开发出了一批国产轿车急需的金属材料和非金属材料，促进了汽车材料的技术进步。目前，我国汽车材料体系已初步形成，技术含量高的新产品发展开始加速；汽车用高性能钢板、塑料对进口的依赖程度逐年下降；铝合金（除板材外）及其成形技术基本上能满足当前汽车工业需求；镁合金的开发及应用已有一个良好的开端，汽车镁铸件的生产具有一定的规模。但是，同国外相比，我国汽车工业整体技术水平还比较落后，汽车材料领域的差距更大。主要表现：材料行业缺乏本专业的汽车材料发展规划与技术发展路线，从而无法确定近期、中期和长期技术发展目标与技术途径，使汽车材料技术研发处于一种无序状态，这是最致命的；自主创新能力差，产品大多仿照国外，缺乏原创性成果和具有自主知识产权的品牌与产品；缺少有效的科技创新体制，研究工作主要集中在大学与科研机构，成果难以产业化；另一方面，企业自主创新能力不足，产品结构不合理，技术含量低，不能满足市场对高端产品的需求；在材料技术研究中，往往只重视材料开发本身，而相关的设计技术、制造技术、材料与零部件试验技术、回收与再生技术、零部件维修技术等，并未进行深入研究，这也是新材料难以应用的一个重要原因；技术与管理水平落后，生产规模小，劳动生产率低，产品质量差；汽车专用材料品种繁杂、数量少，产量难以达到经济规模；汽车材料基础技术研究薄弱，缺少新材料评价技术与体系，材料技术标准混乱，基础技术数据与行业统计数据贫乏。从总体上看，我国汽车材料领域的现状还不能很好地满足国内汽车工业发展的需要。1.2高强度钢近年来,国内在汽车用高强度钢的开发与应用方面取得较大进展。国内各大钢铁公司纷纷将汽车用钢，尤其是高强度钢作为优先发展的重点方向，并投入了较大的资金和力量，发展汽车工业所需的新产品。以宝钢为例，表1为宝钢在2004年已形成商业化供货能力的高强度钢板品种，此后又相继开发出BR330／580DP热轧双相钢、590MPa热镀锌TRIP钢、550MPa轮辋钢等，对高强度钢的热冲压成形工艺进行了初步研究，目前正在开发热车LTRlP700、DP800和CP900防弹板，以及高焊接性DP780、980／1180超强钢，它们基本上涵盖了国外当前生产的主要品种。国内其他钢铁企业也相继开发出各自的高强度钢产品，如武钢也成功地开发出强度级别在260-360MPa的高强度冷轧板，热轧板的强度级别达到了330-610MPa。这些情况表明，国产高强度钢产品系列已初步形成。另一方面，轿车钢板国产化率也有了较大幅度的提高。前几年仅为30％-50％的水平，而现在一般可达80％以上。表2为某2005年新款轿车钢板品种构成情况，钢板总用量为512g，其中高强度板占38.2％。该车2005年上半年钢板国产化率为18％。国内外载货车车架、车身和车轮等总成用钢的强度对比见表3。从表3得出，同国外相比，国内用材的强度水平普遍要低1-3级。与装备；品种少，没有形成完整的产品系列，不能完全满足国内汽车工业的需求，以致目前有部分汽车薄板需从国外进口；大部分企业产品质量水平与国外存在较大差距，如钢材的表面质量差.尺寸误差大，力学性能、工艺性能（成形性能、焊接性能）不稳定、分散性大。我国的铝矿产资源丰富，经过几十年的发展，原铝产量已位居世界第一（2004年的产量达659万t），并形成了一个完整的铝工业体系。国内汽车工业用铝也呈现快速增长态势，193年国内汽车工业用铝量仅为4万t，2003年则上升到28万t，年均增长达60％。“九五”期间进行了铝合金材料和铸件生产成套工艺技术的开发研究，开发出了多种铸造Al-Si合金和高性能AI-Sn-Si系轴瓦材料：在半固态成形、快速凝固等先进成形技术研究与应用方面也取得了突破性进展。目前，国内铸造铝合金的品种及牌号相对齐全，生产技术基本上能满足汽车工业的需要。同时，汽车用各类型材（包括6000系列和7000系列高强度牌号）、箔材国内基本上都可以生产，板材有20005000系列，以及6000系列中的少数牌号，7000系列尚处于研发中。此外，国内在耐热铝合金、高强高韧铝合金、铝基复合材料等新材料的研究与应用方面也取得了较大进展。高强度钢存在的主要问题是，自主开发能力不足，新产品的开发与生产主要依靠引进技术从铝的应用水平看，20世纪90年代生产的国产轿车，单车铝用量一般在40-80kg，铝零件基本国产化：近年推出的新车型，铝零件的质量基本都在100kg以上（如东风日产蓝乌、颐达，一汽奥迪等），但国产化率较低。由于成本的制约，国产载货车铝的应用水平远低于轿车，目前单车用量大体在40kg左右，大体相当于整车总质量的1％。除活塞外，铝零件还有气门室罩盖、转向器上盖、齿轮室、脚踏板和散热器，以及阀类零件等。新车型的用铝量则有明显的提高,已达到80kg甚至100kg以上。增加部分主要集中在发动机上，如进气歧管、油底壳、飞轮壳、齿轮室罩盖、水泵壳、机油泵壳和中冷器散热器等，如图1。铝合金使用存在的主要问题：没有结合我国资源特点，建立起具有自主知识产权的汽车工业用铝合金体系，现有产品标准化、系列化程度不高，生产也没有达到专业化；铸造铝合金熔体的纯净度不高，铸件成分不稳定，力学性能较差；铝板材品种不全，高端产品缺乏；板材成形性能差，烘烤硬化效果差，表面质量低、尺寸精度低（包括带材与管材），不能满足国内汽车工业的需求；材料成本高。1.4镁合金我国镁的蕴藏也十分丰富，菱镁矿资源占全球总量的22.15％，原镁产量已占全球产量的64％，是名副其实的镁金属生产大国。2004年我国原镁产量达45万t，但由于国内消费不足，其中38.4万t用于出口。2001年以前，国内批量生产的汽车镁合金压铸件主要是桑塔纳轿车变速器壳体，年产量不到3000t。为将我国的镁资源优势变为镁产业优势.“镁合金应用与开发”列为“十五”我国材料领域重点任务，并于2001年启动“镁合金开发应用及产业化”项目，2004005年国家科技部又将“镁合金开发应用及产业化”列为滚动发展项目；同时，国家“863”、“973”计划也安排了有关耐热、变形、高强高韧等镁合金新材料、新工艺研究项目；国家计委将镁合金产业化列为高新技术产业化示范项目。其中“镁合金开发应用及产业化”项目对推动镁合金在汽车上的应用起到了重要作用。该项目已取得了显著的阶段性成果，突破了一批前沿核心技术和产业化关键技术，初步形成了从高品位镁合金生产、镁合金关键工艺与装备、汽车镁合金零件开发、生产到产业化环境与示范基地建设的一条完整产业链，在一汽、东风、长安等汽车企业建立了压铸镁合金生产线，开始批量生产镁合金铸件。如东风近期投产的630t、800t和1600t镁合金压铸件生产线，可批量生产载货车的变速器上盖、脚踏板、真空助力器隔板、制动阀体等16种零件，如图2。从总体上看，我国汽车镁合金的开发与应用尚处于起步阶段。存在的主要问题：原创性的研究成果少，目前主要的合金牌号基本上都是仿国外产品；汽车用的镁合金品种及牌号不多，尤其是板材与型材缺乏：镁锭中的夹杂物和有害元素含量高，缺少统一的检测标准，尚不能较好地满足高性能压铸件及板材、型材生产的要求；镁合金基础研究薄弱。新材料在汽车上的应用新材料在汽车上的应用新材料在汽车上的应用新材料在汽车上的应用来源：国际汽配网现代对汽车性能要求越来越高，轻量化、节能降耗和降低排放污染是现在汽车发展的趋势，而轻量化必须从改进汽车的材料出发，研制性能更好更轻的汽车材料从而带来能源消耗的减少，进而排放污染随之降低，汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方