汽車結構材料的選擇

鄒冶 王經緯

1.沈陽馬勒汽車熱系統有限公司 遼寧 沈陽 110000

2.延鋒彼歐（沈陽）汽車外飾系統有限公司 遼寧 沈陽 110000

引言

汽車行業是近年來發展比較快速的產業，為我國經濟建設貢獻力量。隨著科學技術的飛速發展，汽車的制造技術也有了很大提升，汽車的功能越來越多，結構形式也越來越復雜。在當前的節能環保理念下，為了使汽車更加的安全、舒適、環保、節能，實現高性能、高強度、輕量化目標，汽車制造的材料也發生了變化，可以預見，未來的汽車制造中金屬材料、非金屬材料、復合材料及納米材料會發揮越來越重要的作用。

1 汽車結構材料的分類

1.1 金屬材料性能

與汽車所用鋼板對比，鋁合金材料優勢明顯如：密度低、熱穩定性較好、成形速度快、二次回收率高。與鋼板材料對比，鋁合金加工可減輕約43%的重量。此外，與金屬板材相比，它最大的優勢是可回收二次利用，因此在汽車行業中使用時受到環保人士的認可。同時，通過在金屬材料表面添加防腐材料，可大大減輕車輛重量，并且鋁板密度小。鎂的密度較低，比汽車用鋼輕65%。它比鋁輕34%。此外，它還具有較好的導熱性、較好的阻尼特性和較強的電磁屏蔽能力。鎂材料主要應用于航空工業，近些年在汽車工業中也有應用。與鐵相比，鈦的密度只有鐵的一半，但強度更高。因此，鈦材質常用于汽車發動機鑄件等，比如用于制造對強度、硬度、防銹性和耐磨性有較高要求的零件。

1.2 復合材料

復合材料是由有機聚合物、金屬、無機非金屬等材料合成的一種新型材料。 目前，碳纖維增強樹脂復合材料和玻璃纖維增強樹脂復合材料都已經廣泛應用于汽車制造業中。 碳纖維增強樹脂復合材料是一種理想的輕質制造材料，具有重量輕、強度高、剛性強、耐腐蝕、抗蠕變等優點。它通常被用于制造汽車的翼板、門、屋頂、導流板、發動機罩、尾板等部件。有些汽車制造商甚至制造了所有的復合材料車身和卡車滑板。但還未應用于實際，在歐美等西方國家，汽車制造業中消耗的復合材料最多，汽車制造業消耗的復合材料占全國總產量的30%以上。 近年來，中國汽車制造商一直致力于研究復合材料在汽車制造中的應用，如東風公司和柳州汽車公司，正在研發生產家用汽車用復合材料。

1.3 塑料性能

在塑料制品方面，工程塑料也越來越多地用于汽車，與普通塑料相比，工程塑料具有更良好的耐熱性和耐磨性，以及機械性能和尺寸穩定性。此外，金屬材料形成時間短，質量輕。工程塑料更試用于汽車結構，實現輕量化和節能的目標 。在更換了金屬后，車身在輕量化方面取得了顯著的成就。工程塑料可以回收利用。

2 汽車車身輕量化設計中復合結構材料的應用

2.1 碳纖維復合結構材料在車身中的應用

輕量化設計的過程中，復合材料主要被應用于結構件和車身覆蓋件。碳纖維復合材料的性能優異，但缺點是生產成本高，在汽車制造業中的實際應用還少。現在主要出于設計和研究過程中。復合材料的優點。復合材料的應用將大大降低汽車的整體重量。采用復合材料代替金屬材料的優點是: 一是復合材料適用于汽車車身構件。可以硬化汽車的相應部件，更換以前的金屬材料可以大大提高構件的剛度和強度。此外，復合材料的密度很小，所以質量相對較輕。將復合材料應用于汽車制造中，可以在保持汽車強度和剛度的同時，有效地降低汽車車身的總質量。此外，由于汽車新材料的多樣化組合，其研制也越來越廣泛，從不同方面提高了汽車的設計質量，使得汽車的實用性和安全性得到提升。還有一些復合材料正在不斷研發中。通長采用的金屬車身結構材料，長期使用后容易磨損。使得汽車性能下降，而采用復合結構材料代替普通金屬結構材料可以有效解決這一問題。

2.2 加強化工新材料產業鏈的垂直整合

新型汽車材料需要不斷的研發和創新。在上游原料樹脂生產等方面，要加強生產企業與科研機構的合作。在產業鏈中下游，樹脂生產企業應加強與改性塑料生產企業和配套生產企業的研發合作，努力逐步形成從樹脂合成到加工改性和配套塑料助劑、成型設備、模具制造的綜合產業鏈協調發展。同時，上游樹脂生產企業應加強與汽車生產企業的聯系，共同研發，不斷創新，講材料生產技術不斷提高。 例如：有機玻璃制造公司應加強與汽車公司的聯系，并逐步將塑膠模型納入楚格設計的設計階段，這只會促進塑膠模型的應用和推廣。材料生產企業可適當兼并收購一些解決能力較強的改性塑料企業。 重組后的企業可以將產業鏈延伸至上游，支持上游合成樹脂項目的建設，并通過實質性合作建立產業聯盟，促進上游或下游之間的聯系。

2.3 新材料的回收再利用

隨著經濟和社會的不斷發展，環保理念不斷深入各各行各業中。使用環保材料和開發新能源汽車已成為汽車工業發展的必然趨勢。目前，汽車制造中使用的材料有75% 是可回收的，但有25% 是難以回收的，比如塑料、橡膠和玻璃纖維。 為了解決這個問題，社會各個方面都投入了大量的精力進行研究。考慮到綜合成本和技術可行性，可行的回收方法包括熱解、化學回收、再磨、顆粒回收、燃料和能量回收。在發達國家，塑料等材料的回收利用技術已經比較成熟，特別是在德國和日本，這是一個值得我們學習的重要課題。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，各種新型材料在汽車制造中會越來越多的應用，這不僅會給消費者帶來更好的駕駛與出行體驗，而且還更加的節能環保。相信在不遠的將來，汽車制造技術會更加的先進，更好地服務于人們的出行與社會的發展。