原创《汽车材料的应用现状与趋势》
本文是汽车材料有关硕士论文范文与浅谈汽车材料和应用现状和发展趋势类硕士论文范文。
摘 要： 现今汽车材料的应用趋于多元化,虽然钢铁材料仍占主导地位,但是受到轻量化的趋势指引,轻金属和非金属领域也有良好的发展前景,同时报废汽车的回收利用也亟待关注.本文主要介绍了汽车材料的当前的应用现状以及未来的应用趋势,以及报废汽车回收利用的意义.
关键词：金属；非金属；轻量化；回收
近些年来,随着社会的进步,汽车产业高速发展,截至今年3 月底,全国汽车保有量首次超过2 亿辆,更安全、更节能、更环保的汽车也越来越受到消费者的青睐,而要实现安全、节能和环保这一目标,汽车材料的应用与发展是关键.
1 汽车材料的应用
1.1 金属材料
现今汽车制造的主要材料仍是以钢铁为主.因为钢铁具有良好的使用性能（力学性能、物理性能、化学性能）和工艺性能（热加工成型性、切削加工性能和热处理性能等）,而且低廉,供应充足,所以它一直是汽车制造业中应用最广泛的工程材料.以一款德系车为例,金属材料占整车比重为69.7%,其中低合金钢/ 非合金钢占整车比重38.2%,铸钢/ 烧结钢占比14.8%,高合金钢占比1.8%.汽车制造用钢材主要分为钢板和特钢.
钢板主要用于汽车车身与车架的生产中,大量使用冷轧或热轧优质碳素钢板.其中汽车覆盖件（车盖,门板,底盘）冲压所需钢板的质量要求较高,要求其具有良好的抗腐蚀,高强度,延塑性好等特点,如冷轧薄钢板,08F/20/30/40 钢等,而大梁,横梁,保险杆均为热轧钢.特钢主要用于制造要求有特殊性能,能够满足特殊需要的钢类,比如弹簧、连杆、传动轴等,要求高强度,高韧性,震浅谈汽车材料的应用现状及发展趋势除钢铁材料以外,轻金属在汽车上也得到了广泛的应用,如铝合金.铝是地壳中分布最广,储量最丰富的元素之一,铝及铝合金具有一系列的优良特性,比如比重小,比强度高,耐腐蚀,力学性能,物理性能,成形性能及工艺性能良好等[1].目前,车身上的铝材主要存在于车身,车轮,发动机以及热交换器等.据不完全数据统计,1.3 吨左右的德系轿车中,铝材占比9% 左右,1.1 吨左右的日系轿车,铝材占比9% 左右,1.2 吨左右的韩系轿车,铝材占比8% 左右,1.4 吨左右的国产车,铝材占比5% 左右.从以上数据可以看出,国产车中铝材的使用量还是较小.此外,镁合金,锌合金,钛合金等轻金属和其他特殊金属在汽车材料上的应用也得到了不断的发展,但由于受制于轻量化材料工艺水平等因素,想要挑战钢铁在汽车材料领域的地位,还有很长的路要走.
1.2 非金属材料
除金属材料外,非金属材料也是汽车上重要的组成部分,其中,塑料占很大比例.应用在汽车上的塑料主要分为三种：①热塑性塑料：加热时变软以至流动,冷却变硬可塑形,过程可逆,可反复进行,如聚酰胺（PA）,聚甲醛（POM）,聚氯乙烯（PVC）等；②热固性塑料：第一次加热时可软化流动,加热到一定温度会发生化学反应而固化变硬,此过程不可逆,如聚氨酯（PU）等；③塑料作为基体进行纤维增强的复合材料.塑料在汽车上的应用有密度低,成形性好,耐腐蚀,弹性形变可吸收冲击能量,保护司乘人员等优点,此外,通过添加不同的添加剂,辅料等,还能得到符合各种要求的塑料.除塑料外,车用陶瓷,车用复合材料及其他各种新型非金属材料在车用材料领域也占有非常重要的地位.
2 汽车车身材料的发展趋势
如今,低能耗、轻量化、低污染排放和高安全成为汽车工业发展的主流趋势[2],尽管近阶段钢铁材料仍占主导地位,但为了适应地球环境要求,同时为了增强在汽车市场上的竞争力,世界各国也在努力改进和研发新的汽车材料,提高材料的比强度、降低构件的质量、降低制造的成本和耗能[3].对于已有的传统材料,其应用范围也在发生变化.主要变化趋势：（1）高强度钢和超高强度钢、镁合金、铝合金、塑料和复合材料的用量将有较明显的增长；（2）中、低强度钢和铸铁的比例将会逐步下降,但载重车的用材变化不如轿车明显[4]；（3）电动汽车、燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用不断加强；（4）更重视汽车材料的回收技术；（5）轻量化材料技术与汽车产品设计和制造工艺更为密切地结合,汽车车身结构材料也将趋向多材料设计[5].
汽车轻量化对现代汽车行业的发展有至关重要的意义：（1）能够有效的节能减排,世界铝业协会的报告指出,汽车的车身每减重10%,燃油的消耗可降低6%-8%,换句话说,车重每减轻1 公斤,则1L 的汽油就可以使汽车多行驶0.011km[6].与此同时,汽车减重不仅减少了油耗,也减少了大气中CO2 的排放量,车重减少50%,CO2 的排放量就会相应减少13%[7].此外,还减少了诸如硫化物、氮化物等其他有害物质的向空气中的排放,这也对环境质量的改善起到了很大作用.（2）汽车轻量化能够提高汽车的安全性能和行驶性能.根据资料,车重减轻25%,就能够使汽车的百公里提速的时间减少4 秒[8]；减轻汽车质量,同时可以降低动力和动力传动系统的负荷,使汽车能够在较低的牵引负荷状态下表现出同样或者更好的性能.
根据资料,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,轿车自身质量还将减轻自重的20%.[9]3 报废汽车材料的回收
汽车作为我国的支柱产业,每年在钢铁等金属材料和玻璃、塑料、橡胶等非金属材料上的消耗量巨大,对这些材料进行合理地回收利用对改善环境状况、节约资源和提高经济效益等方面有[10].以一辆1 吨的报废轿车为例,其中废钢铁占整车质量质量为800公斤左右,废钢铁回收为2.6-2.9 元/ 公斤, 不算可回收利用的非金属材料和可能量回收的非金属材料所带来的收益,单凭报废金属材料的回收价值就达到了2000 多元.2017 年1-6 月份,全国回收报废汽车63.92 万辆,也就是说,这些报废汽车的残余价值至少有十三亿之多,可见,合理对报废汽车进行回收利用,不仅有利于保障道路交通安全,提高资源再利用率,还在不同程度上降低了汽车生产商的成本,增加经营效益.4 结语
综上所述,在汽车业高速发展的今天,为了满足更高层次的消费观念和用户需求,汽车材料变化和发展也日新月异,各种新材料的研发以及材料在汽车上的应用比例也在发生巨大的变化.同时,为了保护环境,提高经济效益,汽车行业亟需解决如何使汽车材料物尽其用,提高报废车辆的回收利用率,减少废弃物对环境的污染.参考文献：
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汽车材料论文参考资料：
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