八年级物理新材料及其应用2幻灯片.ppt

新材料在汽车上的应用 新材料在汽车上的应用 1.汽车材料的概述 2.新材料在汽车上的应用 3.汽车材料的发展趋势 1.汽车材料的概述 ★在现代工业中，材料、能源、信息被看作三大支柱，而能源和信息的发展，在某种程度上又依赖于材料的进步。对于汽车工业也是如此，材料也是汽车工业的基础。据统计，一辆汽车约有3万多个零件组成，这些零部件采用了4千余种不同的材料加工而成。从汽车的设计、选材、加工制造，到汽车的使用、维修和养护，无一不涉及到材料。以现代轿车用材为例，按照重量换算，钢材占汽车自重的55％～60％，铸铁占5％～12％，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6％一12％。 　 　 　　 　 ★汽车材料是指生产汽车，以及汽车在运行过程中所用到的材料。按照用途来分，一般将其划分为汽车工程材料和汽车运行材料。 ★汽车工程材料是指用于制造汽车零部件的材料。汽车工程材料大致可分为金属材料和非金属材料两大类。常用的汽车工程材料，如图1所示 图1 汽车工程材料分类 2.新材料在汽车上的应用 ★2.1新型金属材料 ★2.2陶瓷材料的应用 ★2.3摩擦材料 ★2.4汽车用复合材料 2.1新型金属材料 ★2.1.1非晶态合金 它将熔化的金属急骤冷却生成一种无结晶构造的固态金属。具有较强的抗拉强度，用来作轮胎帘线，实现轮胎的轻量化。非晶钛合金耐腐蚀、耐磨性好，用来制造悬架弹簧。 ★2.1.2形状记忆合金 形状记忆合金在室温下非常柔软，极易变形，具有形状记忆功能。首先将其制成某一形状，并记住这一原始形状，然后施以变形呈另一形状，经加热再自行恢复到原来的形状，即所谓的形状记忆效应。典型的形状记忆合金是Ni—Ti合金。在车辆上常用的为Ti50Ni50，它可用来制造风扇自动离合器、轮胎防滑钉、雾灯罩自动开闭装置、手动变速器、电磁阀、散热器护栅活门等。如图2所示为发动机冷却风扇离合器。 图2 形状记忆合金制作的发动机冷却风扇离合器 2.1新型金属材料 ★ 2.1.3减振合金 随着对车辆品质的要求越来越严格，对降低噪声、振动的要求也越来越高。减振合金的种类有灰口铸铁、12Cr钢、Cr-A1-Mo-Fe、Cu-A1-Mn、Ti-Ni等。 ★ 2.1.4粉末金属 在车辆上应用的范围包括皮带轮、水泵叶轮、制动器、变速器、同步器盘、正时齿轮、万向节、离合器片、减振器活塞、连杆、气门、导管、凸轮轴、挺杆等。德国宝马汽车公司已将粉末金属精密铸造连杆作为轿车和摩托车发动机的标准件；美国克莱斯勒汽车公司在新型的2．0 L和2．4 L发动机上使用了粉末金属连杆。 2.2陶瓷材料的应用 ★陶瓷材料属于无机非金属材料，主要为金属氧化物和非金属氧化物。工业用陶瓷材料有普通陶瓷、玻璃和特种陶瓷等，具有耐高温、硬度高、脆性大等特点。 ★陶瓷在汽车上的最早应用是制造火花塞。现代汽车中，陶瓷用于制作各种传感器，如爆振传感器、氧传感器、温度传感器等；也可以用于替代金属材料制作发动机和热交换器零件。近年来，一些特种陶瓷被用于制作发动机部件或整机、气体涡轮部件等，可以达到提高热效率、降低能耗、减轻自重的目的。 2.3摩擦材料 ★摩擦材料是一种以摩擦为主要功能、兼有结构性能要求的复合材料。汽车用摩擦材料主要是用于制造制动摩擦片和离合器片。这些摩擦材料主要采用石棉基摩擦材料，随着对环保和安全的要求越来越高，逐渐出现了半金属型摩擦材料、复合纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料。 ★由于摩擦材料在汽车上主要用于制造制动系和传动系的零件，要求有足够高的而且稳定的摩擦系数和较好的耐磨性 2.4汽车用复合材料 ★由两种和两种以上化学本质不同的组分人工合成的材料 称为复合材料。 ★复合材料按所起的作用分为结构复合材料和功能复合材料；按基体材料分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料；按分散质分为纤维增强复合材料、粒子改性复合材料、聚合物一聚合物复合材料；按复合方式分为纤维复合材料、粒子复合材料、夹层复合材料。 2.4汽车用复合材料 ★2.4.1纤维增强塑料（FRP） FRP是Fiber Reinforced Plastic的缩写，基体是塑料，总称。常用的FRP是玻璃纤维和高级碳纤维、合成纤维(如Kevlar)等.在汽车上主要用于变速杆、车顶篷等内部饰件和发动机盖、发动机壳体过滤器等及其附件。 ★2.4.2纤维增强金属（FRM） FRM是金属基复合材料之一，近来陶瓷系粒子或片、晶须增强的金属复合材料的应用已占相当比例。 2.4.2纤维增强金属（FRM） ★ FRM活塞：把A1203短纤维分散在Al合金中的FRM用于柴油发动机的活塞顶，其耐热、耐磨性能优良。活塞销也有用Al203+S