材料与汽车 Material Automobile 周晨旭 赵瑞杰 段仪 魏振华 王凡
材Mate料rial &与Autom汽obile车 周晨旭 赵瑞杰 段仪 魏振华 王凡
车身材料 轮胎材料 玻璃材料 Contents
Contents 车身材料 轮胎材料 玻璃材料
传统汽车材料 钢铁 缺点: 地球存量有限 铝合金 使用行业广泛 严重影响未来地球资源
缺点: 地球存量有限 使用行业广泛 严重影响未来地球资源 钢铁 铝合金 传统汽车材料
未来汽车的要求 轻量化 小型化 高强度 高性能 安全 环保
轻量化 小型化 高强度 高性能 安全 环保 未来汽车的要求
碳纤维用在 体式车架 > 这种一体式车架,早期用 Metal Monocoque Carbon Fibre Monocoque 在飞机火箭上,后来被F1 赛车成功推广,被称作单 体壳,至此在跑车界蔓延 开来。碳纤维的承载式车 身能承受更大的拉应力, 在目前的极速范围内,这 个封闭的座舱,能够在车 身在高速冲撞,车体彻底 支解后,保证驾驶者的绝 对安全
Ø 这种一体式车架,早期用 在飞机火箭上,后来被F1 赛车成功推广,被称作单 体壳,至此在跑车界蔓延 开来。碳纤维的承载式车 身能承受更大的拉应力, 在目前的极速范围内,这 个封闭的座舱,能够在车 身在高速冲撞,车体彻底 支解后,保证驾驶者的绝 对安全。碳纤维用在一 体式车架
碳纤维用在 体式车架 碳纤维(CF)是纤维状的碳素材料,含碳 量在90%以上,它是高温状态下,利用各 种有机纤维在惰性气体中碳化而制得,具 有优异的力学性能。特别在2000°C以上高 温惰性环境中,是唯一强度不下降的物质。 碳纤维和碳纤维增强复合材料(CFRP)作 为21世纪的新材料,其高强度、高弹性模 量及低密度性能,在汽车上迅速得到广泛 的应用,无论是车身板材、发动机舱内集 气箱、车室内门板或者饰板,皆可以看到 碳纤维的出现
Ø 碳纤维(CF)是纤维状的碳素材料,含碳 量在90%以上,它是高温状态下,利用各 种有机纤维在惰性气体中碳化而制得,具 有优异的力学性能。特别在2000℃以上高 温惰性环境中,是唯一强度不下降的物质。 碳纤维和碳纤维增强复合材料(CFRP)作 为21世纪的新材料,其高强度、高弹性模 量及低密度性能,在汽车上迅速得到广泛 的应用,无论是车身板材、发动机舱内集 气箱、车室内门板或者饰板,皆可以看到 碳纤维的出现。 碳纤维用在一 体式车架
碳纤维用在 体式车架 > 碳纤维车架不能使用焊接或者铆接技 术,因为材料的抗疲劳性能差,只能 用于粘合,我们所看到的碳纤维车身 都像盒子一样,和普通的承载式车身 的区别还是很大。 >虽然一体式碳纤维车架很坚韧,但有 受力向度的问题,即整体中的某些部 位不太能受力。每辆车都根据自己整 体的情况特别设计车架。 > 目前的碳纤维太过于脆,没有良好的 韧性
Ø 碳纤维车架不能使用焊接或者铆接技 术,因为材料的抗疲劳性能差,只能 用于粘合,我们所看到的碳纤维车身 都像盒子一样,和普通的承载式车身 的区别还是很大。 Ø 虽然一体式碳纤维车架很坚韧,但有 受力向度的问题,即整体中的某些部 位不太能受力。每辆车都根据自己整 体的情况特别设计车架。 Ø 目前的碳纤维太过于脆,没有良好的 韧性。碳纤维用在一 体式车架
轻量化 高强度钢板镁合金 在低碳钢内加入适当的微量元素, 镁的密度为1.8g/cm3,仅为钢 经各种处理轧制而成,其抗拉强 材密度的35%,铝材密度的66 度高达420N/mm2,是普通低 %。此外它的比强度、比刚度高 碳钢板的2~3倍,深拉延性能极 阻尼性、导热性好,电磁屏蔽能 好,可轧制成很薄的钢板,是车 力强,尺寸稳定性好。 身轻量化的重要材料。 镁的储藏量十分丰富,镁可从石 > 含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢 棉、白云石、滑石中提取,特别 板、冷轧双相钢板和高强度1F 是海水的盐分中含3.7%的镁。 冷轧钢
Ø 在低碳钢内加入适当的微量元素, 经各种处理轧制而成,其抗拉强 度高达420N/mm2,是普通低 碳钢板的2~3倍,深拉延性能极 好,可轧制成很薄的钢板,是车 身轻量化的重要材料。 Ø 含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢 板、冷轧双相钢板和高强度1F 冷轧钢。 高强度钢板 轻量化 Ø 镁的密度为1.8g/cm3,仅为钢 材密度的35%,铝材密度的66 %。此外它的比强度、比刚度高, 阻尼性、导热性好,电磁屏蔽能 力强,尺寸稳定性好。 Ø 镁的储藏量十分丰富,镁可从石 棉、白云石、滑石中提取,特别 是海水的盐分中含3.7%的镁。 镁合金
轻量化 泡沫合金板 钛合金 欧共体已将泡沫金属在汽车中的 应用列入光明欧洲计划之中。国 钛的比重为4.6g/cm3,仅是铁 外研究表明,在汽车生产中约有 的1/2,但强度和硬度超过了钢 20%的车身可采用泡沫铝制造, 且不易生锈。用钛合金铸造的汽 辆中型轿车用三明治板技术 车发动机部件更轻、更坚固和更 (AFS)板材制造零件可减重 耐腐蚀,钛合金车身可以承受更 27.2KG左右,同时可使其结构 大的作用力。 系统简化,零部件数量至少减少 三分之一,自重减小1KG,燃油 效率可提高0.01L/KM,奥迪A8 车身结构都使用了泡沫金属,主 要是保险杠、纵梁、支柱等部件
Ø 钛的比重为4.6g/cm3,仅是铁 的1/2,但强度和硬度超过了钢, 且不易生锈。用钛合金铸造的汽 车发动机部件更轻、更坚固和更 耐腐蚀,钛合金车身可以承受更 大的作用力。 钛合金 轻量化 Ø 欧共体已将泡沫金属在汽车中的 应用列入光明欧洲计划之中。国 外研究表明,在汽车生产中约有 20%的车身可采用泡沫铝制造, 一辆中型轿车用三明治板技术 (AFS)板材制造零件可减重 27.2KG左右,同时可使其结构 系统简化,零部件数量至少减少 三分之一,自重减小1KG,燃油 效率可提高0.01L/KM,奥迪A8 车身结构都使用了泡沫金属,主 要是保险杠、纵梁、支柱等部件 泡沫合金板
轻量化 蜂窝夹芯复合板 工程塑料 蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中 间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。 > 优良的机械性能、电性能、「 耐化 、 > 分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃 学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳 纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等 定性等特点 面板可以采用玻璃钢、塑料、铝 >比金属材料轻、成型时能耗少 板和钢板等材料 >福特公司开发的LTD试验车,塑 轻质、比强度和比刚度高、抗振、 料化后的车身取得了轻量化方面 隔热、隔音和阻燃等特点 的明显成果 车身外板、车门、车架、保险杠、 座椅框架等
Ø 蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中 间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。 Ø 分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃 纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等 Ø 面板可以采用玻璃钢、塑料、铝 板和钢板等材料 Ø 轻质、比强度和比刚度高、抗振、 隔热、隔音和阻燃等特点 Ø 车身外板、车门、车架、保险杠、 座椅框架等 轻 蜂窝夹芯复合板 量化 Ø 优良的机械性能、电性能、耐化 学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳 定性等特点 Ø 比金属材料轻、成型时能耗少 Ø 福特公司开发的LTD试验车,塑 料化后的车身取得了轻量化方面 的明显成果 工程塑料