汽车工程材料教学课件作者王大鹏等第二章新材料的应用课件.ppt

汽车材料的应用 以现代轿车用材为例，按照重量来换算， 钢材占汽车自重的55%-60%， 铸铁占12%-5%， 有色金属占6% ~10%， 塑料占8% ~12%，橡胶占4%，玻璃占3%， 其他材料（油漆、各种液体等）占12% ~ 6%。 汽车材料的展望 汽车工业发展的方向:汽车轻量化和减少污染 汽车材料总的发展趋势是： 结构材料中钢铁材料所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、复合材料、高分子材料等新型材料的用量有所上升。在性能可靠的条件下，将尽可能多地采用铝合金、复合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料。 中国汽车尾气污染严重 部分地区一年200多灰霾天 二、铝合金的分类 铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。 可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 2.形状记忆合金 shape memory alloy 汽车行业中的形状记忆合金的应用 1 温度自反馈供油器 2 齿轮箱记忆合金减振垫片 3 发动机风扇和车内空调自控装置 4 记忆合金储能弹簧 （主要是NiTi和CuZnAlMnTi合金） 3.复合材料 (Composite materials) 复合材料特征： 1、复合材料是多相体系（由两种或两种以上的不同物质组成）； 2、它们的组合必须具有复合效果（即复合材料比单一组成的材料具有更好的综合性能），从而实现强－强联合。 复合材料 - 分类 颗粒型复合材料 纤维型复合材料 层合型复合材料 3.复合材料 (Composite materials) 它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 碳纤维 碳纤维 　碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa也高于钢。 4.纳米材料 复合材料主要由增强材料和基体材料两大部分组成； ● 玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）—— 　质轻而硬，不导电，机械强度高，耐腐蚀。 直升飞机的旋翼 一般碳纤维的密度为1750 千克/立方米 碳纤维：又称碳化纤维，泛指一些以碳纤维编织或多 层复合而成的材料。 每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直 径大约5至8微米。 　全碳车身的帕加尼Zonda R超级跑车 奔驰SLR McLaren的碳纤维车体 汽车应用材料 第一章 * 汽车应用材料 第一章 * * 第二章 汽车材料的展望 *-294 轻量化是实现节能减排的有效手段 目前 ,大量研究表明 ,汽车质量每下降 10%，油耗下降 8 % ,排放下降 4 %。美国实验表明 ,在满足欧 Ⅳ 标准条件下 ,每百公里油耗 Y与自重 X满足以下关系 Y = 0 . 003X + 3 . 3434 据报道 ,在美国汽车质量如果减少 25 % ,燃油消耗按减少13 %计 ,一年可节省 2 . 7亿桶石油 。 因此燃油消耗的降低 ,就意味着温室气体和其他有害气体排放的下降。 *-294 1 轻金属在汽车上的应用 铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料(镁合金约1.74g/cm3, 铝合金约2.7g/cm3，钛合金约4.51g/cm3。而钢的密度约7.8g/cm3），因而成为汽车减轻自重，提高节能性和环保性的首选材料。 时间 1970 1980 1990 1995 21世纪 自身质量／kg l585 1375 l312 l270 l200 美国轿车平均自身质量变化情况表 几种新兴材料简介 *-294 比强度高 弹性好 导热性好 易加工 回收率高 耐蚀性好 耐磨 密度小 ρ=2.7g/cm3 铝及铝合金 铝及铝合金的特点 *-294 西南铝业集团调查显示，铝合金的回收率在80%以上。约60%的汽车用铝来自废料 汽车轻量化，节能降耗，有利环保 汽车铝合金零部件回收再利用率高 提高燃油效率，加大载重能力 减少工序，提高装配效率 安全舒适 铝合金在汽车上的应用优势 *-294 汽车用铝 铸铝 （77%） 变形铝合金 （23%） 板材 10% 重力铸造件 压力铸造件 挤压材 锻件 美国研究表明，目前汽车上用铝大致为： 汽车用铝合金种类 铝合金分类示意图 变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类。 *-294 部件系统 零件名称 发动机系统 发动机缸体、缸盖、活塞、进气管、水泵壳、发动机壳、启动机壳、摇壁、摇壁盖、滤清器底座、发动机拖架、正时链轮盖、发