汽车工业中采用的材料文献综述和参考文献(2)

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以钢材为例，2002年我国汽车工业钢材消耗量约为700万吨（含进口钢材），不到当年钢材产量的4%，但其中的板材和优质钢占了80%以上，其平均价格是普通钢材的1.3～2倍。目前我国汽车用钢材大约有25%仍然需要进口，主要是高档材料。为了改变这种局面，宝钢、鞍钢、武钢等钢铁企业纷纷加大了汽车钢材的开发力度，并以此带动了整个行业的产品升级换代。因此，新材料的开发与应用不仅促进了汽车的技术进步，同时也将推动材料工业本身的发展与进步，对我国国民经济的发展具有重要意义。

(2) 国际发展现状与趋势

当前世界汽车材料技术发展的主要特征如下轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向；尽管近阶段钢铁材料仍保持主导地位，但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化。主要变化_趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长，铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降，但载重车的用材变化不如轿车明显；轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切，汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向；更重视汽车材料的回收技术；电动汽车、代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。减轻汽车自身质量是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效措施之一。世界铝业协会的报告指出，汽车的自身质量每减少10%，燃油的消耗可降低6～8%，根据最新资料，国外汽车自身质量同过去相比减轻了20%～26%。预计在未来的10年内，轿车自身质量还将继续减轻20%。铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料和高强度钢、超高强度钢等轻量化材料的开发与应用在汽车的轻量化中将发挥重大作用。尽管钢铁材料在当前仍然占主导地位，但其份额却在逐年减少，而铝合金、镁合金、塑料等轻量化材料的用量则呈持续上升的趋势。在最近投产的某些新车型中，钢铁材料的比例更低，例如在奥迪A2中，钢材的比例仅为34%，轻质材料则高达52%。文献综述注： 2000 年的构成比为粗略统计结果，铝合金在汽车上的用量已有明显增加。在过去的五年里，汽车用铝增长率超过80%，2002年北美平均每辆车的用铝量已达124kg。根据世界铝协统计，在1991--1999 年间铝在汽车上的应用量翻了一番，预计到 2005年还将再翻一番。目前汽车上的铝合金零件主要是壳体类铸件，如缸体、缸盖、变速箱壳体、气室罩盖等；其次为变形铝合金生产的车身系统、热交换器系统、箱式车厢及其它系统的零部件。

在材料方面，铸造铝合金大多为共晶和亚共晶的铝硅合金，少数零件如缸体）传统的材料为过共晶铝硅合金，也因其铸造性能和机加工性能较差，近来有改用低硅或中硅的亚共晶铝硅合金的趋势；车身用的铝合金板材料的牌号主要有2000（Al-Cu）、5000（Al-Mg）、6000（Al-Mg-Si）和7000（Al-Mg-Si-Ti）等系列。为了满足汽车用材的需要，国外还开发了快速凝固铝合金、超塑性铝合金、粉末冶金铝合金等新材料。镁是比铝更轻的金属材料，它可在铝减重基础上再减轻15%～20% 。尽管目前全球每辆汽车镁合金的平均用量只有2.3公斤，但镁合金的开发与应用已成为汽车材料技术发展的重要方向，汽车用镁正以年均增长20%的速度迅速发展。世界各大汽车公司都把已采用镁合金零件的数量作为自身产品技术领先的标志，福特汽车公司计划在20年内将镁合金用量提高到113公斤／辆。汽车上有60多种零件可采用镁合金生产，如仪表盘骨架、缸体、缸盖、进气歧管、车轮、壳体类零件等。同铝合金一样，目前应用的镁合金材料主要为铸造镁合金。AM、AZ、AS系列为传统的铸造镁合金，其中AZ91D用量最大。近年来为适应发动机零件工作温度较高的需要，欧美等国家先后开发出了AE、Mg-Al-Ca、Mg-Al-Ca－Re、Mg-Al-Sr等抗蠕变镁合金，以及最近的ZAC8506(Mg-8Zn-5Al-0.6Ca)。变形镁合金新材料有美国开发的ZK60变形镁合金，日本的IM Mg-Y系变形镁合金以及可以进行冷加工的镁合金板材等。为进一步扩大镁合金的应用，国外又在开发耐蚀性好的镁合金及其表面处理技术。