汽车工业中采用的材料文献综述和参考文献(3)

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塑料及其复合材料是另一类重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件约40%的质量，而且还可使采购成本降40% 左右。近年来塑料在汽车中的用量迅速上升。据统计，世界汽车平均每辆塑料用量在2000年就已达105kg，约占汽车总质量的8% ～12% ，塑料在轿车的用量较高，如奥迪A2型轿车，塑料件总质量已达220kg，占总用材的24.6%。发达国家车用塑料现已占塑料总消耗量的7% ～11% ，预计不久将10% ～11% 。目前车用塑料居前7位的品种与所占比例大体为：聚丙烯（PP）21% 、聚氨酯（PUR）19.6%、聚氯乙烯（PVC）12.2% 、热固性复合材料10.4% 、ABS8% 、尼龙（PA）7.8% 、聚乙烯6% 。国外汽车的内饰件已基本实现塑料化，如今塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装件、车身和结构件扩展，今后的重点发展方向是开发结构件、外装件用的增强塑料复合材料、高性能树脂材料与塑料，并对材料的可回收性予以高度关注。从品种上看，聚烯烃材料因密度小、性能较好且成本低，近来有把汽车内饰和外装材料统一到聚烯烃材料的趋势，因此其用量会有较大的增长，预计聚丙烯和聚氯乙烯今后分别可保持8%和4%的年增长率，聚乙烯的增长势头也比较强劲。

为了应对来自轻质材料的挑战，钢铁企业将开发的重点放在了高强度材料上，先后开发出了高强度钢（屈服强度大于210MPa）、超高强度钢（屈服强度大于550MPa）和先进的高强度钢（以下统称为高强度钢），取得了良好的减重效果。目前汽车使用的高强度钢主要为板材与管材，它取代普通的钢材、铸铁用于车身零件和其它结构件，如高强度钢制成的传动轴可减轻约10%。而北美开发的PNGV-Class轿车，其车全部采用高强度钢，重量只有218公斤，与全铝车身相当。事实上，高强度钢已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料，最新的应用情况表明，有些铝、镁合金零件，如保险杠、车轮、骨架、前门、后门、横梁等，又转而采用（高强度）钢设计。高强度钢是汽车钢铁材料今后的主要发展方向之一。现在各国均加速了高强度钢在汽车车身、底盘、悬架和转向等零件上的应用，以北美为例，它在轿车中应用的比例已由1997年的6%上升到2002年的45%，预计今后几年将会得到更进一步的发展。因此高强度钢的用量将会逐年上升，而中、低强度钢和铸铁的用量将呈现下降趋势。

在合金化方面，主要是利用 V、Ti、Nb、B等微量元素，向低合金化或碳钢化方向发展。为提高汽车用钢质量和生产率，各国都在冶炼设备和技术上下功夫。如真空除气、炉外精炼、成份微调、连铸连轧、新型热处理等。使得汽车用齿轮钢、轴承钢、弹簧钢的纯净度、成份精度、淬透性、稳定性、疲劳强度等都有很大提高。环保是当今汽车材料技术发展的又一重大方向。一是材料本身的环保性，二是材料的可回收性。国外由于对环保十分重视，已不再使用容易对环境造成污染的材料，如致力于无石棉摩擦材料的研究与应用，先后开发出了半金属、玻璃纤维、碳纤维、有机纤维摩擦材料，进而实现摩擦材料无石棉化；广泛使用水性涂料、高固体份涂料及粉末涂料等低公害和无公害的汽车涂料；开发了环保的水基粘接剂并用于生产。在汽车材料的回收方面，发达国家已建立了完善的法律法规和回收体系，并掌握了汽车材料回收的关键技术，其回收率现已达85%，2015年的目标为95%。除材料开发外，近年来国外还开发了一系列与新材料应用有关的新工艺，如激光拼焊、液压成形、半固态金属加工、喷射成形和不同种类材料的焊接、粘接与铆接技术，塑料制品的低压注射成形、气体辅助注射成形技术等。