材料科学概论论文.doc

汽车轻量化材料的选择与发展 摘要：本文主要介绍了汽车用材及汽车轻量化材料的更新发展。现代汽车的发展进步主要体现在材料更新进步上，而材料的选择又受到了多重因素的制约。但总体目标是在不改变甚至是能提升汽车性能的基础上使汽车质量更轻，即达到汽车的轻量化。汽车轻量化带来的意义是重大的，不只是在提高汽车速度和稳定性上，更能节约资源和能源，达到一石多鸟的目的。许多材料都能起到汽车轻量化的作用，本文即介绍了各种材料及其对比，和我对汽车材料发展的一些想法。 这学期学习了材料科学概论，了解到了许多有关自己专业的知识，虽然只是序幕，但是却为自己正式踏进了材料这门学科的圈子而高兴。 材料科学与工程的四要素组成了一个四面体，四个顶点分别是材料性能、化学成分、合成加工、组织结构。它表示了材料的性能与其化学成分、组织结构和加工工艺有关。这三个因素直接影响了材料的性能。 我们所学的材料主要是金属材料，包括铁及铁基合金和非铁合金。还学习到了铁碳相图，对铁素体、奥氏体和高温铁素体的转化温度以及各个相的铁含量有了初步认识；通过C曲线了解到了冷却时候的组织相变。目前我所知道的金属材料强化的方式有四种：一种是固溶强化，通过引入直径小的原子通过间隙强化或置换强化来达到目的；一种是形变强化，通过提高位错密度；另一种是晶界强化，即通过加入元素——如硼元素——使晶界处的原子排列整齐，并达到细晶的目的；还有一种是第二相强化，这也是耐热钢强化的重要手段。值得一提的是，细晶的方式十分丰富。我所了解的就包括了脉冲电流凝固细晶技术，震荡凝固细晶技术，超声波凝固细晶技术，微滴凝固细晶技术等多种，很期待能再了解到更多的方法达到细晶的目的。有关钢的处理的重要的一项是热处理，目的是改变整体及表面组织，以获得所需的性能。普通热处理包括退火、正火、淬火和回火。对于不同的需求要运用不同的热处理过程。对炼钢炼铁有了初步的了解。通过炼钢达到四脱（脱碳、脱氧、脱磷、脱硫）、二去（去气体和杂质元素）、二调整（调整成分与温度），所以炼钢的过程也十分重要。并通过学习对钢的牌号有了基本了解。非铁金属及合金中主要学习了铝、铜、钛、镁四种。对无机非金属材料与有机高分子材料的用途也有了一点了解。 虽然有人说汽车是即将过时的产业，现在大家都在研究航空航天材料了。但是我还是对汽车材料有着浓厚的兴趣。 汽车选材受到了许多条件的限制，要使汽车更省油，其中一个主要的措施就是减轻汽车自身的重量，广泛和更多地使用轻质材料。众所周知，现代汽车正朝着轻量化、高速、安全舒适、低成本、低排放、节能的发展方向，这就对汽车材料有了更高的要求。除了满足强度和使用寿命要求以外，还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等多方面的需求。节省能源和减少对环境的污染是其迫切需要解决的两大问题。有关研究数据表明，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%；若车桥、变速器等机构的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。由此可见，伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低。汽车车身约占汽车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上，因此车身的轻量化对减轻汽车自重，提高整车燃料经济性至关重要。同时，轻量化还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和一定意义上碰撞安全性的提升、车辆行驶时颠簸会因底盘重量减轻而减轻，整个车身会更加稳定；轻量化材料对冲撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞安全性。 然而，制造材料的选择还受到了诸多其它因素的影响。正如同我们不能将两个相距很远的国家用同一个市场规则和消费需求来衡量，即使是同一地区的两个不同的分市场，车辆使用的材料也不同，在某些情况下，材料革新的成功能够成为产品明显的竞争优胜。诚然材料重量是一个非常重要的选材因素，但并不是唯一的决定因素。材料的不同选择最终是要为汽车的性能服务，如噪音、震动、气流、重量和成本等。由此可见性能有时比材料重量更能决定材料的选择，材料只是在如何帮助汽车满足其最终目的方面起一个重要的作用。因而对不同品牌的车辆其选材之间差异也较大，如发动机材料的选择在不同车型上变化非常大，甚至同一车型可以配备不同的发动机；有些车型的发动机配备塑料进气歧管，挤压铸造的铝转向节，有些则配备铝进气峻管，而有些情况下却要综合和兼顾两者。 综上可知，在保持汽车原有的性能不受影响的情况下，既要有目标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性，同时汽车本身的造价又不能被提高，以免给客户造成经济上的压力。总结现在为达到汽车轻量化而使用的材料主要有铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑料、粉末冶金、生态复合材料及陶瓷等。 由于铝具有良好的机械性能，而且与钢铁相比，铝合金的密度只是其1/3，机械加工性能却比铁高4.5倍，且有比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、