汽车工业新材料

新能源新材料信息速递第10期本期热点：汽车工业新材料中山市火炬科技信息服务中心网址：电话：（0760）8292232邮箱：Iiaowf831最新动态国内外汽车工业新材料发展趋势资源和环境问题是当今人类社会面临的巨大挑战，为实现人类社会的可持续发展，对新一代汽车产品在安全、环保和节能方面提出了更为严格的要求，而以轻量化为主导的先进汽车材料技术已经成为实现这一目标的主要措施之一，轻量化材料技术，应用新材料提高车辆的安全性，与环境协调发展，以及材料与设计、 工艺紧密结合等成为材料研究领域的热点。（来源：汽车工艺与材料2006年06 期）轻量化材料的开发与应用是当前汽车材料技术发展的主导方向1、铝在汽车中的应用范围进一步扩大，并将成为仅次于钢的第二大汽车材料。 铝是应用较早且技术日趋成熟的轻量化材料。它在汽车上的用量呈现持续增长的趋势。根据世界铝协统计，在 1991-1999年间，铝在汽车上的应用翻了 一番，预计到2005年还将再翻一番。2002年北美平均每辆车的用铝量已达 124kg。汽车上的铝零件以铸件为主，如缸体、缸盖、变速器壳体、气缸盖罩 等，它们大约占去了汽车用铝量的80%。在轻量化的推动下，铝合金材料及其 应用技术发展很快，在近年来出现的全铝车身以及铝密集型汽车（如福特P2OO0中，铝的比例更是高达 37%。铝的应用现正朝车身零件及结构件的方 向发展，如应用日益广泛的铝合金车箱盖、发动机罩、提升式后车门、前端翼 子板、发动机支架以及全铝车身骨架等。未来铝在汽车中的应用范围将进一步 扩大，并将呈现铸件、型材、板材并举的局面。铝将会成为仅次于钢的第二大汽车材料。（来源：汽车工艺与材料 2006年 06 期）2 、镁应用呈现快速增长趋势， 但近期内在汽车中所占的比例预计不会超过 1 。 镁是比铝更轻的金属材料，它可在铝减轻质量基础上再减轻15 20。在轻量化的驱动下，自 1990 年以来，镁在汽车中的应用就一直处于快速增长 阶段。尽管目前全球每辆汽车镁合金的平均用量不到3kg，但是汽车用镁正以年均增长 20的速度迅速发展。 镁合金的开发与应用已成为汽车材料技术发展 的一个重要方向。 （来源：汽车工艺与材料 2006 年 06 期） 目前，已实现工业化生产并大量用于装车的镁合金零件主要是车身和底盘 零件。 包括仪表板骨架与横梁、 座椅骨架、 转向盘、进气歧管， 以及各种支架、 罩盖等，所用的镁合金材料以铸造镁合金为主，如AM AZ、AS系列铸造镁合金，其中AZ91D用量最多，镁在汽车中应用的下一目标是发动机等动力系零件， 为适应发动机零件工作温度较高的需要。近年来欧美等国家先后开发出了AE、Mg-Al Ca Mg- Al Ca- Re AJ系列和ZAC8506等高强度抗蠕变镁合金 ， 以及最新研制的MRI201S MRI202S与MRI203S高温镁合金。各大汽车 公司投入了大量人力财力， 正致力于镁合金在发动机等动力系零件上的应用研 究。（来源：汽车工艺与材料 2006年 06 期） 当前，制约镁在汽车中大量应用的最主要因素是技术问题。 就结构件而言， 由于存在诸如对镁材料的特性缺乏深层次的理解， 镁零件的防蚀技术未取得突 破，镁材料的性能数据缺乏（尤其缺少工艺-性能数据） ，镁零件的设计 使 用经验不足等问题， 使镁在汽车中的普及程度暂时还难以与铝匹敌。 据此估计， 近期内镁在汽车用材中所占的比例不会超过 1。（来源：汽车工艺与材料 2006年 06 期）3 泡沫材料的开发与应用研究十分活跃 泡沫材料是一种应用日益普及的汽车轻量化材料， 分为非金属泡沫材料 （如 泡沫塑料）和金属泡沫料（如泡沫铝）两大类。泡沫材料是一种具有复合功能 的材料，它不仅可减轻零部件的质量，而且还可以提高其刚度与抗压陷性能 减振 降噪 隔热 吸收较高的冲击能量。因此，在汽车零部件设计中，泡沫 材料越来越受到人们的青睐，其应用方式通常有如下两种：一是作为中间夹层 材料与两侧金属板材组合在一起，构成所谓复合板，这种复合板的外板一般为 碳钢板或铝板，最近又出现了不锈钢板。复合板目前主要用于生产的汽车车身 与发动机上的板壳类零件，如缓冲板、发动机气门罩、油底壳、SUV的飞轮室与车辕顶部、小型载货车车顶外板与地板等。最近的研究表明，复合板在承载 零件的应用方面同样具有广阔的前景。 二是作为填充材料 （即所谓“结构泡沫” 直接填入零部件中那些需要加强的部位，常用作结构泡沫基材的有聚氨酯、环氧树脂和尼龙 / 玻璃纤维复合材料等。 结构泡沫材料作为加强内衬用于轿车车身 骨架中的各类构件，如前部车架、摆梁、后侧骨架和保险杠、A 型柱铰链柱、车顶纵梁 B 型柱等的结合部位。 可显著提高车身的刚度与车辆的抗碰撞性能。 在对车门、提升式后车门和车箱盖等车身部件的研究表明。采用结构泡沫构材 料同样可取得较好的减轻质量效果。 （来源：汽车工艺与材料 2006年 06 期） 4、钢铁材料仍占据主导地位在今后一段时期内， 钢铁材料在汽车材料构成中所占的比例保持相对稳定， 但是其内部结构将发生变化。 主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢的用量将有 较大的增长，铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降。 （来源：汽车工艺与材 料2006年 06 期）高强度钢的应用是汽车钢铁材料今后的主要发展方向之一。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 强度钢板（屈服强度大于210N/mm、超高强度钢板（屈服强度大于550N/mm和先 进的高强度钢 （以下统称为高强度钢 ） ，取得了良好的减轻质量效果。 目前，汽车 使用的高强度钢主要为板材与管材，它取代普钢&铸铁用于车身零件和其他结构件，如高强度钢制成的传动轴可减轻质量约10。而北美开发的 PNGVClass轿车，其车身全部采用高强度钢，质量只有218kg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， 它在抗碰撞性能、 耐蚀性能和成本 方面较其他材料仍具有较大的优势。 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。安全 法规是推动高强度钢应用的重要动力，为满足更为严格的安全法规要求 （如侧面 碰撞） ，各大汽车公司均加快了高强度钢在汽车车身 &底盘&悬架和转向系零件上 的应用，高强度钢在汽车中的应用逐年增加。以强度级别为340N/mm和550N/mrm 的钢板为例， 它们在汽车用板材中所占的比例分别将由 1998年的 9和 1，提 高到2004年的28%和5%而强度级别为280N/mm的普通钢板在同期内 则将由 10下降到 4。预计到 2008年，高强度钢在汽车用钢中所占的比例将 达到 60%。（来源：汽车工艺与材料 2006年 06 期） 5、轻量化材料的应用范畴正在扩大轻量化材料是指能减轻汽车零部件自身质量的材料。早期的轻量化材料主 要为密度较小的轻质材料，如铝合金、镁合金、泡沫材料、塑料和复合材料等。 为适应汽车市场的需求， 钢铁企业开发出了高强。（来源：汽车工艺与材料 2006 年 06 期）度钢，采用高强度钢生产汽车零件，同样可以达到减轻质量的效果。最近， 不锈钢又成为一种潜在的新型轻量化材料。 （来源：汽车工艺与材料 2006年 06期）不锈钢在汽车中的应用虽然有较长的历史。 据统计，自上世纪 90 年代以来， 典型的家用轿车的不锈钢用量基本上稳定在25kg左右/辆，但它主要用于制造轿车的排气系统零件， 而作为轻量化的材料应用于结构零件的试验与试制研究是 近几年才开始的。具有减轻质量潜力的不锈钢材料主要为高强度不锈钢，如 AISI300 系列和 AISI200 系列含氮的高强度奥氏体不锈钢 #以及不锈钢复合板。 例如，采用 AISI300 、AISI204M 等高强度不锈钢板试制的轿车前侧防撞弓形梁 和保险杠、后挡板、发动机支架、LPG瓶等零部件，减轻质量幅度一般可达 30% 左右。不锈钢应用的主要障碍是成本问题， 降低成本的主要途径有两个： 一是选 用价格相对较低的材料，如AISI204M因镍含量较低而比AISI301便宜；二是通过 优化设计与工艺优化 ,如减少零件数 ,取消防蚀处理、 表面处理等， 来消化一部分 材料增加的费用。此外，由于不锈钢的镍、铬等合金元素含量很高，大量应用还 存在资源的问题。（来源：汽车工艺与材料 2006年 06 期）新材料在解决轻量化与车辆安全的冲突问题中将发挥重要作用在世界各国日益严格的安全法规推动下， 汽车行业正在致力解决轻量化与车 辆安全的矛盾。 要解决好这个问题， 具有安全意义的新材料开发与应用将发挥重 要作用。在不增大自身质量的前提下， 提高车辆的被动安全性能的有效措施如下： 一是加大车辆的外形尺寸， 对轻量化的车身构件进行优化设计。 二是开发出质量 轻、强度，刚度，高，吸收冲击能量能力大的车身构件，而这些都离不开高性能 的新材料， 如动静态屈服强度比高的高强度钢， 冲击能量吸收率高的轻合金以及 结构泡沫材料等。（来源：汽车工艺与材料 2006 年 06 期）与环境的协调发展已成为汽车材料技术发展必须遵循的一项基本原则 由于人类社会发展所导致的环境问题日趋严峻，与环境的协调发展已成为 汽车材料技术必须遵循的一项基本原则。 世界各国对汽车材料的环保问题高度重 视，制定了大量与之有关的法律法规， 并从政府的角度进行引导， 取得了明显的 效果。现今环保理念已渗透到从汽车材料开发， 零部件设计到工艺边角余料及废 旧汽车零件， 车辆回收再生的各个环节。 发达国家正逐步淘汰或已不再使用容易 对环境造成污染的材料，如采用半金属、玻璃纤维、碳纤维、有机纤维摩擦材料 取代石棉摩擦材料， 逐步实现了摩擦材料的无石棉化， 广泛使用水性涂料、 高固 体分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。 国外在汽车材料的回收再利用方面也取得了重要进展， 如在涂装、 电 镀等容易破坏环境的工艺中进行工艺余料、 废料的回收再利用， 废水的处理与循 环使用。废旧汽车与零部件的回收率现已达到 85%, 2015年的目标为95% （来 源：汽车工艺与材料2006年06期）材料技术与产品设计、制造工艺的结合将更为密切与产品设计、制造工艺的结合越来越紧密是当今汽车材料技术发展的又一大 特点，而推动力则是技术与经济的因素， 汽车零部件的多材料设计、部件的零件 化（减少零件设计）的发展趋势，在客观上促使了材料与设计、工艺的紧密结合 ;而随着CAD CAPP CAM的出现，汽车零件设计、材料与制造工艺之间的界限 也越来越淡化，逐步成为一体；同时，随着世界经济全球化进程的不断加快，汽 车行业的竞争愈演愈烈，汽车制造商面临的成本压力越来越大，从而也要求将设 计、材料与制造工艺作为一体进行综合考虑，以谋求总体效益的最大化。激光拼 焊、液压成形、半固态金属加工、喷射成形以及不同材料的连接技术等新技术的 的出现，“USAMP动力系铸造镁合金零件项目“的工作方式及研究内容，就是这 种发展趋势的具体体现。（来源：汽车工艺与材料2006年06期）伴随着我国汽车工业的全面发展，社会拥有量的大量增加，汽车在国民经济 中的地位显得越来越重要。汽车新材料的发展和应用是促进汽车工业技术发展的 重要因素。从发展汽车新材料来说，以下三点尤为重要：（1）汽车材料要适应整 车向智能化、电动化方向发展的基本要求，大力开发新型材料；（2）汽车材料要围绕整车低能耗、低排放的要求，开发新型结构材料和功能材料；（3）应该跟踪世界先进的汽车新材料的发展趋势， 开发自主知识产权的新材料，通过优先发展 汽车新材料来提高材料工业的整体水平。（来源：汽车工艺与材料2006年06 期）精品论文推介【题 名】汽车轻量化技术中新材料的发展及应用【作者】冯美斌；【刊 名】汽车工程,2006年03期【关键词】汽车；轻量化技术；新材料；【文 摘】介绍了国外铝合金、镁合金、塑料和高强度钢等汽车轻量化材料技术 发展动向，论述了我国汽车新材料开发与应用现状、差距和存在的主要问题。【题 名】从SAE 2004年会看汽车材料发展趋势【作者】冯美斌；【刊 名】汽车工艺与材料2004年06期【关键词】汽车；材料；发展；趋势；【文 摘】从SAE2004年会有关资料出发,对世界汽车材料技术的轻量化、安全 和环保，以及材料与设计、工艺密切结合等发展动向进行了论述，并介绍了若干新 材料的应用研究工作。【题名】汽车新材料的应用现状及发展趋势【作者】秦训鹏；华林【刊 名】汽车工艺与材料2004年06期【关键词】新材料产业,2002年12期【文摘】汽车的发展水平在一定程度上反映在新材料的发展和应用水平上。 本 文从结构性和功能性两个方面介绍了汽车新材料的现状和发展趋势 ，使我们对汽 车材料有一个较为全面的了解。最后提出了我国汽车新材料发展的几点建议。【题 名】现代汽车新材料应用几例【作者】刘运阁；【刊 名】世界汽车,2000年08期【关键词】新材料；应用；汽车；【文 摘】金属塑料混合材料在汽车上的应用很久以来,人们就将金属和塑料混合（复合）起来制作零部件使用，但用这种混合材料大批量制造汽车零部件则是近 年来的事。在混合材料零部件上，其金属和塑料的特性可互为补充，取长补短,使 零部件的综合性能远高于单一材料制作的成品。最新汽车工业新材料专利发明专利申 请号：02134631.3专利名称：一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法申请人：中国科学院广州化学研究所摘要：本发明涉及一种新型的聚氨酯泡沫材料及其制法。该聚氨酯泡沫材料，是以二氧化碳作为起始原料合成的脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯泡沫材料，其中碳酸酯基团含量（, w）在15%30%之间。其制法是采用二氧化碳和环氧化物合成 的数均分子量不超过10000,羟基官能度为2, 3或更高，分子中碳酸酯基团的 摩尔分数在0.20.5之间的脂肪族聚碳酸酯多醇；再由所述多醇树脂与二异氰 酸酯和/或聚合异氰酸酯，在催化剂、发泡剂、交联或扩链剂、泡沫稳定剂和其 他助剂的存在下反应合成的。该材料具有强度高、燃烧热低、耐磨性、耐水解性好的特点，某些品种具有良好生物降解性。可用作家具材料，汽车材料、绝热材 料、建筑材料，包装材料等。申 请 号： 200310113431.0专利名称： 一种低密度高强度的改性发泡型高分子材料及其制品申 请 人： 李先利 ; 李先明摘 要：本发明提供低密度高强度的改性发泡型高分子塑料材料， 这类材料是 以现有可制成泡沫塑料的热塑性塑料或热固性塑料为基料， 加入填料，如碳酸钙、 各种纤维素等填料； 也可以是在相应单体材料中， 加入填充母料， 使其聚合改性， 在改性、聚合过程中，同时加入表面活性剂、偶联剂、阻燃剂、稳定剂及其它助剂，特别是在这种改性高分子塑料中加入发泡剂，使其发泡倍率能控制为：520之间，新塑料制品的密度为0.08g/cm30.96g/cm3。这类材料及其制品，兼顾 了技术性能与成本价格的要求， 用于建筑材料， 可标准化、 积木式的成套结构及 其附件的设计， 便于批量生产及建筑工程的设计及施工， 也可用于包装材料、 汽 车材料、隔热材料等领域。申 请 号： 200510029567.2专利名称：热塑性发泡NVH材料及其制造方法申 请 人： 上海汽车集团股份有限公司摘 要： 本发明涉及一种发泡NVH材料领域，特别涉及用于汽车内部的隔音 降噪，并能达到汽车材料轻量化作用的热塑性材料领域。 本发明所述的热塑性发 泡NVH材料，其原料组成的重量份数包括：作为基体材料的热塑性树脂100份、交联剂 0.3-1.3 份、发泡剂 5-10 份、发泡助剂 1-2 份、无机颗粒 1-25 份。本发 明所述的热塑性发泡NVH材料，在基体树脂发泡的基础上添加无机填料，具有一 种铃状的新型结构， 在宽频率结构范围内具有优异的吸音隔音性能； 对环境和人 体没有危害，环保性能好；由于不需要增加质量和厚度来改善其吸音隔音效果， 因此，其重量也比一般同性能的隔音材料轻；工艺简单，一次成型，不需要其它 的后续操作步骤。申 请 号： 200510024469.X专利名称： 汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法申 请 人： 上海金发科技发展有限公司摘 要： 本发明公开了一种汽车保险杠用聚丙烯复合材料及其制备方法。 组 分及重量百分数包括：聚丙烯 93.3-56.5 ，热稳定剂 0.2-1.5 ，光稳定剂0.3-1 ，加工助剂 0.2-1 ，活化增韧母粒 1-20 ，填充母粒 5-20。本发明 产品，具有很高的表面活性， 极低的热膨胀率以及较高的热变形温度， 其表面张 力40mN/n,线性热膨胀系数为10-610-7mm/mmC，热变形温度55C，其他技术 指标达到或超过目前汽车材料标准。 由于该材料成型的保险杠表面张力高， 与油 漆的结合力强， 可以不经火焰处理而直接喷涂； 热膨胀率低， 不会因温度的大幅 度变化而发生明显变形，不易松脱或破坏；耐热温度高，烘烤时间短，生产效率申 请 号： 200480025533.X专利名称： 具有优异加工性能的阻燃组合物申 请 人： 联合碳化化学及塑料技术公司摘 要：本发明涉及包括如下物质的阻燃组合物： (a) 第一乙烯聚合物； (b) 密 度小于 0.95 克/ 立方厘米并由不饱和脂族二酸酐改性的第二乙烯聚合物；(c) 阻燃剂；和 (d) 超高分子量聚硅氧烷。本发明也包括从阻燃组合物制备的涂覆以及 通过在电缆或电缆上施加所述涂覆制备的电线电缆构造物。 本发明也包括从阻燃 组合物制备的制品，如挤出板材、热成形板材、注塑制品、涂覆织物、建筑材料 和汽车材料。申 请 号：200580005103.6专利名称： 含有共聚物的脂肪族聚酯树脂组合物申 请 人： 三井化学株式会社摘 要：本发明提供一种含有脂肪族聚酯树脂、 且具有优异耐热性和耐冲击性 的树脂组合物， 以及由所述树脂组合物制造的汽车材料、 家用电器材料部件、 和 电气和电子部件。具有优异耐热性和耐冲击性的特定树脂组合物 (D) 的制造，该 组合物含有脂肪族聚酯树脂 (A) 、聚烯烃树脂 (B) 和改性聚烯烃树脂 (C) ，以及使 用所述树脂组合物模制汽车材料、家用电器材料部件、和电气和电子部件。申 请 号：200510112122.0专利名称： 一种汽车用耐磨聚丙烯复合材料的制备方法申 请 人： 上海日之升新技术发展有限公司摘 要：本发明涉及一种汽车用耐磨聚丙烯复合材料的制备方法， 其特征在于， 它由以下重量配比的原料制成： 聚丙烯 60-85、滑石粉 1 0-20 、耐磨剂 1-10、 抗氧剂 0.1-1 、耐紫外剂 0.1-1 、润滑剂 0.1-1 、相容剂 3-8。其制备方 法：按重量配比秤取原料；将所有原料放入高混机中混合 2-5 分钟；出料；将混合的原料放入螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180-600转/分，温度为160-240 C。本发明的优点是采用新型的耐磨剂，配合先进的配方设计，制备了 一种汽车用耐磨聚丙烯复合材料，可用于汽车材料，尤其适合于汽车喇叭罩等汽 车部件。相关数据美国中型轿车材料构成比例变化情况年代钢铁铝合金塑料其他19806949181990605.512.516200051121819（来源：汽车工程2006年03期汽车轻量化技术中新材料的发展及应用）国内外载重车用高强度钢板强度对比应用部分材料抗拉强度/MPa国内国外车架375590440780车身270 440270590车轮320550490650（来源：汽车工程2006年03期汽车轻量化技术中新材料的发展及应用）轻量化材料减重效果及相对成本零咅M牛材料相对成本零件相对成本减重幅度铸件铸铁1.01.0比较基准铝铸件1.8 2.21.050 60镁铸件3.01.065 75车 身 构 件软钢1.01.0比较基准高强度钢1.11.010铝合金4.02.040 50玻璃纤维增强符合材料3.00.825 35（来源：汽车工程2006年03期汽车轻量化技术中新材料的发展及应用）需要详细信息，请联系我们！需要信息服务，请联系我们!中山市火炬科技信息服务中心地址：中山市火炬开发区康乐大道创业 大厦101办公室电话：0760-8292232 5316969 （传真）联系人：廖文飞、陆勇EMAIL Iiaowf831广东省科技情报研究所咨询策划中心 地址：广州市连新路171号科技信息大楼907室电话：020-83556819 （兼传真） 联系人：张伟良、黄国涛EMAIL gdgxq本刊编辑：黄国涛、廖文飞