汽车轻量化技术(学员版)一精要.ppt

*-294 （3）轻金属材料 ?钛合金 铝和不锈钢在近200℃会失去原有的力学性能，而钛合金在500℃左右仍能保持良好的力学性能； 在车用轻金属材料中，钛的强度可以达到与合金钢相当的高强度1500MPa，大大高于铝、镁合金； 钛合金具有优异的耐蚀性能，可在恶劣的工作环境下使用  因此钛合金将是替代钢铁的轻量化和高性能的材料，是最具有潜力的汽车用材料。 *-294 密度小、 比强度大 可绿色回收 易加工 与钢材同样的 设备工艺 记忆功能 用于车身方便 复原 屈强比值大 高、低温 力学性能好 耐蚀性强 不受路面盐类 及废气的影响 钛及其合金 钛及钛合金的特点 *-294 在汽车上，钛可用于制造发动机气门、承座、气门弹簧、连杆、紧固件等 1 钛连杆 钛合金汽车连杆 除了减轻重量外，还可提高使用性能，抗振、节约燃油。一般用于高档车中。兰博基尼-Diablo、法拉力-F355 、-360 M ， -550 M 、还有保时捷-911 GT3等都采用钛合金来制造连杆。 钛合金在汽车工业中的应用 *-294 2 钛合金排气系统 钛合金具有良好的高温力学性能和抗腐蚀性能，不亚于甚至超过了不锈钢的指标，所以，很适用于排气系统。而且其它轻合金元素无法用于排气系统，如果要在排气系统中减轻汽车重量，钛及其合金是唯一能够替代钢的新型轻质材料。目前钛合金排气系统主要应用于赛车、改装车或高档轿车中。 钛合金排气系统 钛合金在汽车工业中的应用 *-294 3 钛弹簧 弹性模量仅为钢的55% 高屈强比、低切变模量 所需圈数少 节省空间 减轻重量 可提高30~40%共振频率 优良性能 钛合金在汽车工业中的应用 *-294 价格昂贵是阻碍钛在汽车上应用的主要因素，钛制造厂商也正努力进行多方面降低成本的工作，相信在不远的将来会取得显著的成效。 钛合金应用障碍 *-294 3.1 新材料在汽车上的应用 3.1.1 轻金属在汽车上的应用 3.1.2 高强度钢在汽车上的应用 3.1.3 其他材料的应用 3.2 CAD/CAE在汽车结构设计上的应用 3.3 结构小型化 3.4 承载式车身在汽车上的应用 3.5 先进特种成形工艺的应用 汽车轻量化之第三章 汽车轻量化的主要途径 *-294 优点 3.1.2 高强钢High Strenght Steel在汽车上的应用 强度优于普通钢板、成本低于铝镁合金，使高强度钢板成为未来汽车结构材料的主体。 根据国际钢铁协会组织的 全世界32家钢铁公司 和相关汽车行业的轻量化 项目ULSAB-AVC的目标和 研发成果 ULSAB-AVC白车身（BIW）的用材比例 1.优良的成形性能 2. 回收利用性好 3.可利用传统生产装备 4.修理和保险 5.延迟的时效性和非时效性 6.耐蚀性能 7.良好的连接性能和保形性能 8.价格低 9.保证塑性延展性的同时，强度高，冲压件质量轻 *-294 高强度钢板的应用和作用 注：Ps 为压溃强度，AE为压溃吸能，Pt为压痕抗力，P为微量变形抗力，σw为疲劳强度， σb为抗拉强度，t为板厚，σp为成形构件应变下的流变应力，ED为动负荷设计弹性模量，n为常数。 *-294 各类关系方程可以看出，除疲劳强度外，其他各性能均正比于板 厚和相应的材料性能n次方的乘积，因此高强度钢板能够大幅增加构 件的变形抗力,提高能量吸收能力和扩大弹性应变区。高强度钢板用 于汽车零件上，通过减薄零件来减轻质量。与铝、镁、复合材料等 相比,高强度钢板的制造相对容易,具有经济性较好的优势。 国外高强度钢在轿车车身上的应用比例逐年增加，目前大约为 50%，而我国汽车工业计划用3~5年的时间将目前低于20%的比例提 高到40%以上。 *-294 我国的自主品牌跟国外相比，有两个基础性的差异： 一、自重 （据统计分析我国的自主轿车较国外同类车重8%到10%）  二、碰撞安全性 对比对象 高强度钢比例 NCAP碰撞评级 自主品牌轿车 一般10%，个别20% 一般1-2星，个别3星 合资或进口轿车 一般50%，个别60% 一般4-5星，新车5星 国内外轿车高强钢的使用比例与碰撞安全级别的对比 采用高强钢板的意义 *-294 1998年，菲亚特的白车身的高强钢用量只占10%，其碰撞安全性要求仅是满足法规。因此当时的碰撞评价水平也就是良性。 2004年，菲亚特的白车身高强钢用量提高到52%，其碰撞安全性随之提高到四星级。 2007年，新设定的标准又提高到65%。 故