試論新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用對(duì)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的影響

李文斌

摘要：當(dāng)今，隨著全球能源的不斷被開(kāi)發(fā)利用和消耗減少，世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排要求也更為嚴(yán)格。安全、節(jié)能、環(huán)保、科技因素顯然已經(jīng)成為汽車(chē)領(lǐng)域最為關(guān)注的性能指標(biāo)和發(fā)展要求。如何開(kāi)發(fā)出更環(huán)保、更節(jié)能、科技含量更高的汽車(chē)已然成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)研究領(lǐng)域重要的方向，這就要求我們?cè)诒ＷC交通運(yùn)輸工具強(qiáng)度和安全性的總前提下，在降低能耗和減少排放的要求下，盡可能地優(yōu)化整備質(zhì)量，提升駕駛性能，在減輕汽車(chē)自身重量上投入人力、物力、財(cái)力，推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使我國(guó)汽車(chē)裝備和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)朝著輕量化、環(huán)保化、科技化的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)產(chǎn)業(yè);新材料;新工藝;開(kāi)發(fā)應(yīng)用

總體上講，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)起步相對(duì)較晚，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)間短，制造工藝和相關(guān)技術(shù)、制造材料研發(fā)和應(yīng)用等與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一定差距。在節(jié)能減排和綠色發(fā)展的要求下，隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的日益增加，政府對(duì)汽車(chē)燃料消耗和排放的要求越來(lái)越高，倒逼汽車(chē)輕量化發(fā)展，帶動(dòng)了我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新材料的快速發(fā)展。就發(fā)展趨勢(shì)而言，輕量化材料的發(fā)展方向和趨勢(shì)與汽車(chē)發(fā)展方向和趨勢(shì)密不可分，未來(lái)，汽車(chē)發(fā)展呈現(xiàn)低碳化、信息化與智能化三大發(fā)展趨勢(shì)。為滿足汽車(chē)低碳化發(fā)展要求，各種輕量化材料的性能將進(jìn)一步優(yōu)化，成本進(jìn)一步降低，材料選擇將更加多元化。

1 汽車(chē)新材料概述及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 新材料的認(rèn)知

新材料是指目前市場(chǎng)研究出來(lái)的新型材料，相較于傳統(tǒng)材料，其應(yīng)用在性能、質(zhì)量方面都有著非常大的優(yōu)勢(shì)。新材料在現(xiàn)代化汽車(chē)制造中有效應(yīng)用，可以在滿足民眾對(duì)汽車(chē)質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)科技成效的提高。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究表明新材料行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭較為迅猛，在總產(chǎn)值方面呈現(xiàn)出不斷增加趨勢(shì)，成為我國(guó)行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)和方向。

1.2 新材料發(fā)展趨勢(shì)闡述

要想在不斷創(chuàng)新的時(shí)代背景下滿足汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，就必須對(duì)傳統(tǒng)材料及工藝進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和更替，對(duì)材料的性能和質(zhì)量進(jìn)行完善和提升。在具體應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)新材料的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排，提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)，促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而在現(xiàn)階段汽車(chē)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，有色金屬、復(fù)合材料等新型材料的使用量大幅度的提升，在當(dāng)前汽車(chē)設(shè)計(jì)與制造工藝中得到廣泛應(yīng)用。

2 我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新材料應(yīng)用中的問(wèn)題

2.1新材料技術(shù)制約。

雖然新材料對(duì)于減輕汽車(chē)整體質(zhì)量、有力提高節(jié)能減排有著顯著效果，但新材料要滿足安全和性能的各項(xiàng)要求，也給新材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用增添了難度。當(dāng)材料的質(zhì)量降低、變薄變輕后，強(qiáng)度必須更高才能滿足要求。例如，鋼板材料的使用上，高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)技術(shù)不過(guò)關(guān)，熱沖壓技術(shù)不夠先進(jìn)，必然導(dǎo)致高強(qiáng)鋼的使用率偏低。而許多高端材料的核心研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)，我國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)掌握的不多，也就導(dǎo)致新型材料在生產(chǎn)中的應(yīng)用量較少，所占的比例也低。

2.2部分新材料應(yīng)用普及率不高。

我國(guó)在實(shí)現(xiàn)汽車(chē)對(duì)新材料的應(yīng)用上進(jìn)行了大量研究和嘗試，也取得了很多成果，但還是存在較多技術(shù)限制。另外，汽車(chē)新材料應(yīng)用的范圍相對(duì)較小，這使得材料供應(yīng)商相對(duì)有限，部分稀有材料需要自行研發(fā)，大幅提高了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)需求的門(mén)檻，造成各類(lèi)新材料應(yīng)用范圍和普及力度過(guò)小。新材料普及率相對(duì)較低，造成汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的后期服務(wù)和維修缺乏經(jīng)驗(yàn)，阻礙了新材料在汽車(chē)生產(chǎn)中的推廣。我國(guó)自主研發(fā)生產(chǎn)的品牌車(chē)，雖然很多應(yīng)用了新型材料來(lái)減少質(zhì)量、提高科技程度，但也造成了其他方面出現(xiàn)一些問(wèn)題，例如，車(chē)輛比國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品質(zhì)量更重，能耗也更高，科技化效果提升也不明顯。

3 目前應(yīng)用較高的新材料種類(lèi)

3.1新型鋼鐵材料

高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼能夠?qū)崿F(xiàn)有效地減輕汽車(chē)質(zhì)量同時(shí)保障材料強(qiáng)度的要求。高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用于汽車(chē)零件和車(chē)架等部位，取代普通鋼和鑄鐵使得車(chē)身質(zhì)量大幅度減小，可應(yīng)用于汽車(chē)轉(zhuǎn)向零件等對(duì)強(qiáng)度要求極高的部件，也可用于車(chē)身、底盤(pán)等部位，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的輕量化。

3.2 鎂合金新材料

鎂合金質(zhì)量較輕，且我國(guó)輕量化技術(shù)中對(duì)鎂合金材料研究深入，發(fā)展比較成熟。鎂是一種輕質(zhì)金屬材料，鎂合金在汽車(chē)輕量化技術(shù)中也起到越來(lái)越重要的作用，成為一個(gè)有效的研究方向。鎂合金可應(yīng)用于汽車(chē)底盤(pán)和車(chē)身，還可應(yīng)用于一些零件和結(jié)構(gòu)件。鎂合金材料中鑄造鎂合金的應(yīng)用最為廣泛，如AM、AZ系列。此外變形鎂合金可以運(yùn)用到車(chē)身組件和框架等車(chē)身部位，有效地減輕車(chē)身重量。

3.3 鋁合金新材料

鋁合金作為現(xiàn)階段汽車(chē)制造工藝中常用新材料，在比剛度和比強(qiáng)度方面表現(xiàn)出色，并且還具備較強(qiáng)的抗腐蝕能力以及較小的密度，尤其是在輕型車(chē)的應(yīng)用上更是逐年增長(zhǎng)。鋁合金中的鑄造鋁合金大量應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件和底盤(pán)零件等，能夠滿足汽車(chē)安全要求，變形鋁合金則多應(yīng)用于車(chē)身零件和車(chē)身構(gòu)件等汽車(chē)部位，如保險(xiǎn)杠、車(chē)門(mén)、車(chē)輪等。

3.4 塑料及復(fù)合新材料

塑料以及非金屬基復(fù)合材料也開(kāi)始在汽車(chē)輕量化技術(shù)中得到重視和應(yīng)用。塑料自重極輕，而且不易腐蝕，不會(huì)出現(xiàn)銹蝕等問(wèn)題，能夠比較方便地加工成型，而且還比較經(jīng)濟(jì)。工程塑料、塑料合金等塑料類(lèi)型可以應(yīng)用于各種內(nèi)裝件，如儀表盤(pán)、汽車(chē)頂棚、各種箱蓋等部位，隨著技術(shù)的發(fā)展成熟，塑料材料也可以應(yīng)用在結(jié)構(gòu)件和外裝件上，實(shí)現(xiàn)塑料材料的廣泛應(yīng)用。

3.5陶瓷新材料

陶瓷材料是指用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料，陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，它具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等特點(diǎn)。汽車(chē)用陶瓷大致可分為功能材料和結(jié)構(gòu)材料，利用陶瓷對(duì)聲、光、電、磁、熱等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料稱為功能陶瓷材料。

3.6碳纖維新材料

碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維，它的強(qiáng)度不僅比鋼鐵強(qiáng)度高，而且質(zhì)量就比金屬鋁輕了一些，還有耐酸堿腐蝕的特點(diǎn)。目前，碳纖維已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車(chē)的各種零部件中。碳纖維雖然輕，但有較好的安全性，雖然碳纖維的看起來(lái)像塑料，但實(shí)際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強(qiáng)，特別是用碳纖維做成的方向盤(pán)，機(jī)械強(qiáng)度和抗沖性更高。碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)輕量化上的應(yīng)用潛力巨大，擁有其他材料不可比擬的密度、比強(qiáng)度、比模量等全方位力學(xué)性能，成本、制造工藝及技術(shù)等主要瓶頸不斷實(shí)現(xiàn)突破下，未來(lái)碳纖維復(fù)合材料將在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)飛速發(fā)展。

3.7 高性能磁性新材料

汽車(chē)的傳感器、電機(jī)以及電動(dòng)機(jī)等部件中，都涉及到對(duì)高性能磁性材料的應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，高性能磁性材料的應(yīng)用具有較強(qiáng)的實(shí)用性，并促使汽車(chē)的部件系統(tǒng)變得更為輕量化，提升汽車(chē)部件的功率，并降低激磁損耗的現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生，進(jìn)而大幅度提升汽車(chē)整體的性能。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)階段汽車(chē)產(chǎn)業(yè)制造中，傳統(tǒng)材料已經(jīng)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果和設(shè)計(jì)及管理要求，在此背景下，新材料的應(yīng)用價(jià)值與作用愈發(fā)凸顯。通過(guò)對(duì)新材料的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，進(jìn)而提高當(dāng)前我國(guó)汽車(chē)制造質(zhì)量和性能，促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)制造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。結(jié)合我國(guó)當(dāng)前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求，加快新材料核心技術(shù)的研究，彌補(bǔ)材料的缺陷，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的適應(yīng)性，促進(jìn)新材料和新工藝的大規(guī)模使用，促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)品的提質(zhì)增效、產(chǎn)業(yè)配套升級(jí)上面取得更快的發(fā)展。

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