《车用新材料》PPT课件.ppt

车用新材料,第六章,一、现代汽车材料的应用及其发展动向(1)车用材料与汽车的性能、寿命、安全性、舒适性息息相关 材料是汽车的基础，一辆汽车由上万个零部件组装而成而上万个零部件又是由上千种不同的材料、几千种不同的规格品种加工制造出来的。我国汽车工业产业政策明确提出，国家有关部门应在金属材料、机械设备、汽车电子、工程塑料、纺织品、玻璃等方面统筹规划，积极支持汽车工业的发展，鼓励推广使用新材料。汽车的性能、寿命、安全性、舒适性等，与采用的材料息息相关。只有采用高性能的材料，配以先进的设计和生产技术，才能生产出高性能的汽车。汽车要降低使用费用，必须提高可靠性、减轻自身质量、降低燃料消耗。而采用高强度合金材料、轻金属材料、工程塑料等，是实践证明的有效途径,(2)现代汽车材料的应用现状 我国40年来汽车的生产历史，主要是中卡的生产历史，汽车用材的现状也就是中卡用材料的现状。我国自行开发中卡材料构成比，钢材为64、铸铁为21、有色金属为期、非金属材料为14。汽车中塑料用量约为17kg辆。引进轿车(一汽奥迪)的材料构成比，钢材为52、铸铁为967共、粉末冶金为123、有色金属为85、非金属材料为186。,(3)现代车用材料发展方向 近年工业发达国家对汽车的发展方向提出的主要目标是：节约能源、防止环境恶化t改进汽车安全性等。这些目标的提出反映了当今的汽车存在下述问题。消耗燃油过多，使地球的剩余石油储量和供应告急，汽车的发展业已遇到了能源上的制约因素。汽车排放废气过多和废气的有害成分危及大气环境，对城市特别不利，甚至也是地球气候变暖的重要因素之一。此外，汽车保有量大，每年报废车辆的物资回收尚不完全，致使汽车废弃物严重污染了环境，汽车的发展已遇到环保上的制约因素，汽车使用中事故频发，危及行人及乘客的生命、健康，汽车的发展也遇到安全上的制约因素。,随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加。可以说，从20世纪90年代开始，汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。,(4)常见车用钢材 长期以来，钢铁一直是构成汽车的主要材料，在汽车用钢中，合金钢比例较高。国外不少汽车采用含Cr、Ni、Mo等元素的结构钢和含C。量很高的永磁材料，而这些元素的资源都较稀缺，节约合金资源成为指导汽车材料开发相应用的方针之一。汽车的车体钢板，以前使用的是容易成型的软质钢材。为适应轻量化的需求，以后开发了高张力钢板。这种钢板具有成型性好、强度高，并可使板厚减薄的优点：高张力钢板是在原有钢板基础上添加固溶强化型元素(硅、锰等)和析出强化型元素(铌、钛等)，并在钢铁厂退火炉内连续退火而得到。它有着屈服点低、复合成分多的特点。,降低成本和提高质量是同等重要的课题，降低成本主要有两个手段：一是减少合金元素的添加量和降低替代材料的成本。可将价高而且价格不稳定的含Mo的CrMo钢改用铜添加量只有其一半的半Mo钢和硼钢.二是降低零件制造成本。在这里为降低零件制造所消耗的能源而采用非调质钢，为提高加工能力，也有采用易切削钢。,二、常见车用钢材类型1、钢板 钢板是汽车制造中耗量最大的材料品种。在高强度钢板方面，含磷钢板、烘烤硬化钢板(BH钢板)、双相钢板(DP钢板)已经得到了实际应用。含磷钢利用磷的固溶强化，抗拉强度一般在340一460MPa。其冲压、焊接、涂装等加工性能优良.BH钢是通过适当的退火工艺控制因溶C原子数量，达到冲压前低屈服强度，在成型烘烤过程中屈服强度增高40一80MPa的高强度钢种，其主要特点是抗凹陷性好，用于车身外板。DP钢通过适当地加入台金元素和生产工艺抨制获得80一90的铁索体和10一20的马氏体组织。它具有低的屈服强度、高的加工硬化指数，成型性良好，拉伸强度可达560一1030MPa。,2、新型弹簧钢 主要指汽车悬挂系统的弹簧用钢目前用的最广的钢板弹簧是Si钢.其性能基本上能满足使用要求，近年来，变截面少片弹簧在汽车上的应用越来越多，使用这种弹簧可以节约13左有的材料，并使汽车的平顺性等性能得到改善，同时有显著的技术经济效益，但其小产工艺发生了相应的变化，含Si量较高的弹簧钓具有较高的脱碳倾向，故应发展低Si或无Si的弹簧钢，以满足生产的需要。,3、微合金非调质钢 在钢中加入微量V、Ti、Nb等元素，经锻造或轧制冷却后在铁素体、珠光体中析出碳化物或碳氮化物而达到强化，不需要调质，可以减少热处理工序和设备，避免热处理变形和淬火裂纹造成的废品，降低能耗和生产成本。4、高强度钢板。采用高强度钢板，既可以减少汽车自身的质量，又可以提高汽车的安全性和可靠性，含磷深冲压高强度钢板主要应用在车身、驾驶室上的深冲压件，使用得当，可降低材料消耗10，双相钢板其有较低的屈服强度和高的加工硬化能力，比较适宜于制造变形程度大的冲压或拉延深件，根据成型特点，可使零件质量减轻30一60。,5、镀覆钢板。镀层钢板和钢管的研制与应用，是为了改善耐腐蚀性等性能。国外在汽车上大量使用覆层钢板。镀铝或渗铝钢管主要用来制造消声器，排气净化装置的接触容器相反应器部件。镀锌钢板用来制造车身、车架、驾驶室、油箱等零件。含锌、铬的高分子化合物涂层钢板，主要用于防腐蚀要求高和不便于涂装的车身、驾驶室零件。6、齿轮钢。齿轮是汽车的重要基础零件，应按其模数和工况选用不同级别的齿轮钢。在我国目前变速器和后桥齿轮大都使用20CrMnTi，需仿制国外成熟的先进钢种，形成汽车齿轮用钢系列化。,三、常见车用有色金属材料1、铝合金。具有比强度高、耐腐蚀性能优良、适合多种成型方法、较易再生利用等优点，是汽车工业应用较多的金属材料。特别是能源、环境、安全等方面的原因使对汽车轻量化的要求越来越迫切。使用轻量化材料是实现汽车轻量化的重要途径，而铝是应用得比较成熟的轻量化材料，近20年来，铝在汽车上的用量和在汽车材料构成比中所占份额都有明显的增加。由铝合金制造的零件已经遍及汽车的发动机、底盘、车身等各个部分，甚至在国外都已有全铝汽车面世。,2、铝基复合材料。金属基复合材料(MMc)是20世纪60年代诞生的一种材料，它是在连续的金属基体上分布着其他种金属或陶瓷等增强体的一种物质。这种材料综合了基体金属和增强体的性能,因而具有单一材料难以达到的优良性能。铝基复合材料质量轻，比强度和比模量高、抗热疲劳件能好、耐磨性好，是金属基复合材料中应用最为广泛的一种。用于铝基复合材料的增强体有连续纤维、短纤维、晶须、颗粒等多种。,3、镁合金材料。镁合金的强度比铝合金高，而与高强度合金结构钢相近，故冲压锗、镁合金作汽车材料，是使汽车减轻质量和节能的一条有效途径。用铝合金板可制造发动机旦、行李箱盖、保险杯、车身内外板件、散热器，用镁合金制造操纵杆托架、离合器壳、变速器壳等。镁比铝更轻，且资源丰富。镁能否在汽车零部件上大量使用、镁和铝的价格差成为关键。镁的密度只有铝的0.6；因此价格差如能控制在17倍以下，才有可能使用镁。据此，从目前轻量化材料的现状出发，还不如把铝改核成塑料。但也存在制造设备的供给能力和再循环问题。而在环境问题上，也将会带来新的问题。,4、钛合金。适于制造悬架弹簧和气门弹簧、气门。用钻合金制造板黄与用抗拉强度达2100MPa的高强度钢相比，可降低自重20。用钻合金制造弹簧时必须注意的一个问题是当合金强度达到某一水平之后，疲劳强度对抗拉强度有逆依存关系。用钛合金还可以制造车轮、气门座圈、徘气系统零件，还有些公司尝试用纯钛板作车身外板。钛和钛合金应用的最大阻力来自于其高价格，所以合金的研制和生产工艺的开发重点都在于降低成本。日本丰田开发了低成本铁基复合材料。该复合材料以Ti6A14V合金为耳体，以TiB为增强体，用粉末冶金法生产。该复合材料成本低、性能优良，已在发动机连杆上得到使用。,5、铁基粉末冶金材料 烧结金属是以金属粉末为原料，作金属模具内压缩成型，后烧结而成的，无需加工，材料的成分配制能自由控制，它巳应用于轴承、排气门座、凸轮、齿轮、支架上。这种材料也可以用来制造连杆、消声器、离合器、转向系及制动系部件。随着粉末冶金工艺和技术新发展，高强度、高耐磨性、耐热、形状复杂的挠结结构零件和高性能减摩材料将大量应用于汽车制造中。所以，高强度烧结合金钢、烧结不锈钢等结构材料、低噪声轴承材料、高温高真空减摩材料、半金属减摩材料等将进一步得到发展和应用，这将对汽车制造产生巨大的影响。,6、车用金属材料的发展趋势 汽车板料成型的发展趋势.为满足较高的安全标准及乘坐的舒适性，车的质量，但轿车的质量又极大地影响着轿车的油耗及尾气的排放量，因此,汽车工业正努力采用轻型结构来减轻汽车质量。这就涉及到对材料及生产工艺的战略决定20一25%的白车身无疑具有很大的减轻质量潜力。不同的车身结构对减轻车身质量的潜在能力起决定性的作用，这些方法一类为分开的生产方式(自支撑底盘及独立车身和承载构架及独立车身)，另一类为集成式的加工方法(金属板材整体式车身和无车架车身)。如今金属板材整体式车身在大批量生产中已广泛使用。,减轻车身质量的方法。大量使用轻质材料是车身减轻质量的主要手段。如今，中型车质量有50一60由钢组成，车身个铝的结构比仪限于3一7(质量)，集中于发动机及底盘生产中。塑料占10一15(质量)。在当今大批量生产中，白车身的主要材料是钢，但其他材料如铝合金及塑料正显得愈加重要，过去白车身材料采用常规低碳钢，然而为了减轻质量及增加结构性能，高强度钢(Hss)已变得愈加有前景了。在可靠的生产工艺下，采用高强度钢可减轻质量。在大多数情况下，结构板件要求更大的拉伸强度以及更加复杂的负载。大批量生产中，屈服强度高达420MPa的微合金钢和含磷合金钢，在结构部件中(防撞击部件)，如车休内侧板、内侧柱等，已广泛地应用。,对大批量和小批量生产的影响.在金属车身面板和结构面板的生产成型过程中，深冲压为主要的生产工艺。然而在材料成型方面仍然可以进一步改进。生产工艺必须根据生产规模划分。白车身内面板和外面板的大规模生产通常由冲压线和多工位压力机生产，因为这些生产方式可以满足批量的要求。而材料(尤其是超高强度钢)对压力机最大许可压力和单位工件生产时间有很大影响。,泡沫金属在未来汽车中的应用。从泡沫塑料在建筑中广泛使用中得到启发，科学家们考虑在汽车丁业中使用“泡沫金属”。目前汽车工业是消耗金属最多的工业之一。金届制造业虽然能生产2500多种性能各异的钢材和千百种有色金属。但仍然满足不了汽车制造业的特殊需要。如果“泡沫金属”能研制出来，它将成为未来汽车的最佳材料，这种泡沫金属零件的结构是：外表用薄钢制成，中心则用泡沫金属填充。,四、塑料与汽车工业1、汽车用塑料的优缺点 塑料在汽车上的应用已有近50年的历史，其对汽车减重、安全、节能、美观、舒服、耐用等功不可没。这是因为塑料与其他材料相比，具有如下优点。质轻。塑料的抗冲击性、柔韧性优良，手感好，耐摩掠磨耗性良好，避震、吸音，NVH(噪音、振动、硬度)特性优良，某些塑料耐疲劳性良好。某些玻璃纤维增强塑料(FRP)的比强度(强度与相对密度之比)接近或超过金属材料。耐化学药品性(耐腐蚀性、耐燃料型、耐CaCI2性)优良。电绝缘性和绝热性优良，是电和热的绝缘导体。,设计自由度大，外观多样，可制成透明、半透明或不透明的制品。着色性良好，可按需要制成各种各样的颜色。可采用其他的高分子材料、增强剂、填料、增塑剂等改性，也可进行复合，使力学性能在很大程度上得到改善。可在表面进行涂装、装饰、并可赋予导电性等。成型加工性优良，复杂形状的制品可一次成型，能采用各种成型方法大批量生产，生产效率高，成本低(相同质量的零件，采用塑料制造费仅为钢或铝的2/3左右)。大量使用会引起传统汽车零部件生产工艺(如大规模冲压、焊接)改变和生产设备(如冲、锻、车、削、磨等)变革。可回收利用，能满足环境保护、要求。是省资源、节能型的材料。,塑料也有如下若干缺点。热性较差，多数只能在60-150C下使用。导热性差、线膨胀系数大，约为金属材料的310倍。型收缩率大，难以制得高精密度的制品，尺寸稳定性差。长期使用性能较差，易老化，易发生蠕变、疲劳、冷流、结晶等。易燃烧，燃烧时会产生大量黑烟和有毒气体，污染环境、影响人类健康。基于塑料有上述其他材料所不具备的特性，所以被汽车工业大量采用。特别是随着三次石油危机的爆发及石油资源日益枯竭，对汽车轻质节能要求日益增高，再加上对乘坐舒适安全的要求，发达国家汽车塑料件的用量逐年增加。,2、塑料在汽车上运用状况,中国汽车塑料件的现状中国主要车型塑料运用情况(kg/辆),中国主要车型塑料运用情况续表,3、车用塑料的分类,4、现代车用塑料制品新动向 利用塑料的质轻、防锈、吸振、设计自由度大的特点，现代汽车用塑料结构件取得了长足的进步，而且是今后重点发展方向之一。塑料制品不仅能够减少零件质量，在降低噪声方面也起到很好的作用。生产厂家应利用塑料制品成型的特点，尽量使多个零件一体化，减少零件的数目，设法达到一次成型复杂零件的目的。汽车上塑料的使用量每年呈递增趋势，可以预测，这种倾向在今后还会继续。在汽车设计的诸多条件当中，为了轻量化和降低成本，在设计上采用塑料具有重要的意义。今后的车用材料，正由金属向塑料方向转化。,(1)工程塑料 随着汽车负荷的增大普通塑料已无法满足高应力零件如悬架弹簧、高温零件，活塞等发动机零件以及对表回质量要求越来越高的外板等部件的使用要求。对此有两个途径可供选择；一是采用纤维增强型复合材料，这在飞机制造业已大量采用，但对大批量生产且要求成本低廉的汽车来说，其复合化的进程较但；二是采用高级工程塑料EP及较简单的加工方法则是人们所期望的。,(2)塑料在功能零部件上的应用 电导性塑料。随着汽车电子化进程的加快，塑料无法屏蔽电磁波的性能是亟待解决的大问题，特别是包围发动机室的发动机罩和防护板问题最大。因而提出了利用电导性塑料这一课题。电导性塑料分为在基体聚合物中掺入电导性填料的复合型电导性塑料和塑料本身具有电导性的电导性高分子化合物两种。复合型电导性塑料。复合型电导聚合物用途见表32。,电导性高分子化合物。目前已有20余种电导性高分子化合物。电导性高分子材料轻且加工容易，即使复杂形状也能简单制作，机械强度足够，耐药品性优良。但其氧化稳定性差，在空气中放置会立即氧化。对此研究了用其他的氧化稳定性好的塑料涂覆表面的方法加以解决。电导性高分子化合物不仅作为电磁波屏蔽材料，还可用作电极材料、太阳电他材料。,(3)塑料在其他部件上的运用塑料电池塑料窗玻璃光导纤维塑料磁铁隔声材料的应用现代汽车的塑料内装件车身塑料化,五、纳米材料的运用1、纳米技术的发展态势 纳米材料是指结构单元(结晶体)至少在一维方向上受纳米尺度(1100nm)调制的各种固体材料，其尺寸大于原于簇而小于通常的微粉，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米材料因其具有相同成分的粗晶材料所个具有的优异或奇异性能，在结构、光电、力学、磁学、催化、物理化学性质等方面的诱人特征，在通讯、电子、激光技术、生物学等工业领域有着广泛的应用。,汽车技术的发展有赖于材料技术的发展，例如，纳米材料界面具有无序性，使得表面活性高，因而可制成各种高性能的催化剂。纳米界面材料技术即超双亲性(亲水亲油)二元协同界面材料技术相超双疏性(疏水疏油)界面材料技术，可以在任何材质表面实现。因此，如果国产橡胶材料使用了纳米技术，长期困扰国产汽车的漏油(水)、渗油(水)等问题将得到解决。另外，由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长，纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度、这样的纳米塑料在汽车上也将有广泛的用途。,、纳米技术柱现代汽车上的作用 纳米技术能够从汽车车身应用到车轮几乎涵羔了汽车的全部，纳米技术在汽车上的广泛应用，将降低汽车各部件的磨损；降低汽车的油耗减少汽车的使用成本；一定程度上，还能消除汽车尾气的污染改善排放。降低汽车部件的磨损。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不对任何润滑油系列添加剂、处理剂、稳定剂、发动机增润剂、减磨别等产生作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层保护膜。由于这些极微小的烃类分子间相中吸附作用，能完全填充合届表面的微孔，它们如液态的小滚珠，最大可能地减少金属与金属间微孔的摩擦。,与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加34倍，磨损面大为减少。内于金属表面得到了保护，减少厂磨损，耗能大大减少，使用寿命成倍增长，且无任何副作用。由于金属表面得到了保护，减少了磨损，使用寿命成倍增加。另外，由于纳米粒子尺寸小经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍是钢铁的7倍，目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强、使用寿命延长。,降低汽车的油耗。汽油是汽车业与新技术链接的开端。纳米汽油是我国汽车业与纳米技术链接的开端，采用最新纳米技术研制开发的汽油微乳化剂，能改善汽油品质，最大眼度地促进汽油燃烧，使用时将微乳化剂以适当的比例加入汽油即可。汽油加入微乳化剂后，可降低车辆油耗纳米汽油己在中国研制成功，节约能源和减少污染是它的最大优点。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂，它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化刑以适当比例加入汽油便可。有关部门专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10一20，增加动力性能25，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化台物、氮氧化合物等)排放降低50一80。还可清除积炭，提高汽油的综合性能。,汽车尾气净化。纳米钛酸钴是一种非常好的石油脱硫催化剂。以55一70mm 的钛酸钴半径作为催化活体多孔硅胶或AL2O3陶瓷作为载体的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01，达到国际标准。最新研究成果表明，复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其他任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳(co)和氮氧化物(NOX)的污染问题。我国科学家利用碳纳米技术合成出世界上最细的碳纳米管。这种新型材料能储存和凝聚大量的氢气，并可能做成储存氢的燃料电池驱动汽车，使我国新型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。,纳米复合材料车体。用10%碳纳米管分散于不向的工程树脂中，包括聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯和聚苯醚聚酰胺(PPEPA)等，其导电率均比炭黑、微米级填料和不锈钢纤维作填料的高。如果用导电性纳米管填充的PPEPA复合材料做车体既具有抗冲击的韧性，又可方便喷漆操作，位漆层能与车体良好地结合。有机无机纳米复合材料还具有良好的高温性能，适于制作汽车外罩。利用含有少量熟土(层状硅酸盐)制造尼龙纳米复合材料，具合独特性能，既提高了聚合物刚件和强度，而并未牺牲其韧性。更重要的是这种材料具有很好的高温抗弯能力，这种尼龙黏土纳米复合材料已经在丰田个别车型上使用。同对汽车车身及发动机气缸用纳米材料制造也有很多优点。,纳米发动机和电池。日本制成了直径12mm静电发动机。德国也在用纳米技术造出微型电子机械系统方面取得突破。而电池用纳米化材料制作，国体积甚小，但储氧能力极大，则解决了电动汽车轻量化的难题。3、纳米材料在汽车涂料中的应用 利用纳米材料特殊的抗紫外线、抗老化、高强度和韧性、良好的静电屏蔽效应、色泽变换效应、抗菌消臭功能等，开发和制备新型、性能优异的汽车涂料具有广闹的应用和发展前景。,防护涂料。利用纳米粉体材料较强的紫外光反射特性，将纳米TiO2粉体按一定比例加入到涂料中，可以有效地遮蔽紫外线，免受紫外光损害。将其涂于诸如玻璃、塑料、金属、漆器甚至磨光的大理石表向上，有防柜、防尘、耐副、耐磨、防火等作用。纳米SiO2以是一种抗紫外线辐射材料(即抗老化)，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，同时增强涂料的强度和光洁度。因此为了提高涂料的抗老化和光洁度，添加纳米Ti02是关键环节。,变色涂料。新型变色涂料包括碰撞变色涂料和温敏变色涂料 碰撞变色涂料是为了防止汽车碰撞留下隐患，在涂料内含有微型胶囊，胶囊中装有涂料。涂有这种涂料的汽车，一旦外壳受到碰撞等外力作用，胶囊破裂释放出染料，使受撞部位颜色立即改变或变成指定额色，以提醒人们重视c目前汽车外壳上的涂料，受撞时不会改变颜包，只是外观上略有变化，这样其内部创伤不易发现而留下后患。使用变色涂料后，可根据变色情况对撞伤部位进行修复，消除隐患。温敏变色涂料可随环境阴冷和温度高低而改变颜色。例如，涂有某种温敏变色涂料的车辆一旦遇到天气阴冷和气温下降时，车身的颜色就会随环境的改变而自行变化，以便对方司乘人员和交通管理人员易于发现识别，避免车祸和交通事故的发生。,汽车面漆涂层的应用 纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其他力学件能。研究表明。将10的纳米级Ti02粒子完全分散于树脂中，可提高力学性能，尤其抗划痕性能大大提高，而且外观好利于制造汽车面漆涂料。将改性纳米CaCO3，以质量分数15加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料光泽、流平性、柔韧性、涂层硬度等。,除臭涂料 纳米材料具有强的抗卤消臭功能与吸附能力，因此利用某些纳米微粒作载体，吸附抗菌离子，制成脱臭涂料用于汽车内饰等表面达到杀菌、抗菌的目的。用纳米ZnOSiO2颗粒作为消臭剂的除臭纤维能吸收臭气净化空气，可用于汽车内饰纺织品、窗帘用纺织品等。纳米ZnO微粒不仅具有良好的紫外线遮避功能，而且也具有优越的抗茵、消毒、除臭功能，因此将其作为功能助剂对天然纤维进行整理后可以获得性能良好的抗菌织物。,抗石击涂料。汽车车体最贴近地面的部分，往往受到各种溅石、瓦砾的冲击，这就需要有性能良好的抗石击涂料。在汽车窗导槽等经常摩擦磨损部位，应该用具有低摩擦系数的涂料，从而减少对汽车的伤损。久涂料中添加纳米入AL2O3纳米SiO等可提高涂层的表面强度，提高耐磨性。防静电涂料。由于静电的作用会引起诸多麻烦，因此汽车内饰件涂料及塑料部件用防静电涂料的开发和应用日益广泛。美国用纳米材料可作为静电屏蔽徐层，日本利用纳米氧化物制成多颜色的静电屏蔽涂料，还研发了汽车塑料部件用无裂纹抗静电透明涂料。,四、复合材料在现代汽车上的应用前景 复合材料是由纤维等增强材料与基底(母体)两种或两种以上性质不同的材料，通过各种工艺手段组合而成。它与纤维增强塑料(FRP)、纤维增强金属(FRM)、金属塑料层叠材料等相当，具有重量轻、强度高、刚度好的特点，这些复合材料在汽车零部件上应用也很盛行。复合材料是应现代科学技术发展而涌现出的具有强大生命力的材料，它的组分材料具有不同的化学或物理性质，巳各组分材料之间具有明显的界面。在工程上，所谓复合材料通常是指将一种材料人为均匀地分散在另一种材料中，以克服单一材料的某些弱点，使之优于各组分材料的综合性能，有时甚至成为各组分材料所没有的优良性能的新材料。,(1)复合材料的功用、性能比强度和比模量高，这是其最大优点，因为材料比强度提高，制造同一零件则自重愈小，而材料比模量愈高，则零件刚性愈大。化学稳定性优良。减摩、耐磨、自润滑性好。高韧性和抗热冲击性好.耐热性好，.并具有导电和导热性。此外，复合材料还具有耐烧蚀性、耐辐射性、耐蠕变性及特殊的光、电、磁效能。,(2)几种研发中的复合材料 碳纤维强化塑料(CFRP).碳纤维由纤维和聚丙烯睛经高温加热处理制造而成，其有耐热性高，密度比铝和玻璃纤维还小.而且与塑料复合其强度可与钢和铝相匹敌。可是CFRP的成本与GFRP(玻璃纤维增强塑料)相比高得多，大多限于航空宇宙和体育用品范围内使用。,玻璃纤维增蝇塑料(GFRP)，复合材料中，另有一种是玻璃纤维。它与碳纤维相比价格约是其1/30-1/20。现已开发出多种塑料连续成型法，复合成长纤维后的压力成型法，复合成短纤维后的注塑成型法，复合成连续纤维后的绕丝法等。随着塑料连续成型法制造技术的进步，它在汽车零部件上的应用将日益增多.GM公司的大型车中，还有用全塑料制成的驾驶室和波许公司的全塑料车等。随着今后塑料就绪技术和涂装技术等进步，与GFRP一样，它必将会在汽车材料上得到更大的应用。,纤维增强金属(FRM)。CFRF与GFHF具有各种优越的力学性能，但其基底是塑料，与金属相比耐热性差。因此作为高温强度材料使用的纤维增强金属(FRM)的研究十分盛行，并且揭开了可将其在汽车上使用的可能性。作为增强纤维有碳元素、碳化硅、硼、氧化铝等。作为基底，开始有铝、铜、镍，后又有与各种目的相适应的铣、镁、锌、锡等。增强纤维与各种金属相结合，将制造出各种特性的纤维增强金属(FRM)。现正进行将FRM应用于活塞、连杆及其他一些滑动零件的研究。因这种纤维价格高，以及还未达到成批生产的规模，它作为高温强度好的材料，其利用价值是相当高的。,金属塑料层叠材料。将高强度钢板和铝、塑科等紧密结合在一起的材料是一种理想的轻型材料，也是一种夹层结构的层叠材料。由于它是在塑料芯的两面黏结上薄钢板或铝板，具有优越的隔热和隔音性能。层叠材料，它可发挥与钢板相匹敌的刚性好的特点，它由塑料芯的两面的金面板承受弯曲应力，由塑料芯材承受剪切应力。在同样刚性下，如比较其减轻重量的效果，层叠钢板与一般钢板相比质量是其30一70，如果对于层叠板质量有一定限制要求时，可由改变芯两面的金属板与芯板的厚度等来解决。层叠材料的成本预想是一般钢板的13倍，但它还存在一些需要解决的问题，如使用在车体面板时，与各面板如何黏结拼合；在其表面金属钢板锈蚀时，刚性会降低等。然而随着层叠材料的研究开发的进步，使它实用化将有很大的现实习能性。,(3)金届基复合材料(MMC)在汽车工业中的应用 MMC用于汽车工业主要是颗粒增强和短纤维增强的铝基复合材料。MMC具有高的比强度和比刚度、耐磨性好、导热性好、热膨胀系数低等特性，已在工业中得到了较为广泛的应用。应用于汽车工业的金属基复合材料为铝或镁基质加粉末或碎屑纤维增强。在汽车制动盘、制动鼓、制动钳、活塞、传动轴上以及轮胎螺栓上，采用金属基复合材料制造。,(4)复合材料在车身上的应用 降低汽车的整车质量，永远是提高汽车操纵性能的一把关键钥匙。自从有了汽车，人们就一直致力于减轻汽车质量的研究，铝制配件大量取代钢材配件就是一个例子。尤其是19世纪60年代以后，由于复合材料的探人研究，比如玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料、高弹性基体复合材料的出现，使大幅度降低整车质量成为可能。其中，玻璃纤维增强材料被较多的采用，原因是虽然碳纤维增强复合材料力学性质稳定，然而其价格昂贵，从经济性考虑尽量多地使用玻璃纤维增强材料是一条设计准则。,(5)复合材料在悬架系统中的应用 在1981年生产出第一个采用复合材料小弯曲的板弹簧。小弯曲材料有很高的刚度，也就是说，在很大的压力下，它的应变却可以保持在很小的范围内，同时它的密度很小，只行钢材的50到70，这样以来，小弯曲材料的承载与自身质量之比是钢材的5倍。另外，实验数据显示，它比钢材要坚硬35倍。这些优点都是由材料性能直接带来的，除此之外，复合材料板弹簧要比钢板弹簧的结构简单得多，很容易装配，维修以及采取防腐措施。而且由于它比钢板弹簧小得多的厚度，使它可以更接近地面，从而节省了汽车的有效空间，必要时，更可以用采降低汽车的底盘，提高汽车的舒适性能。,(6)陶瓷基复合材料在汽车工业中的应用 陶瓷基复合材料不是传统意义上的陶瓷，它的主要基体有玻璃陶瓷、氧化铝、氯化硅等。它具有高温强度好、高耐磨性、高耐腐蚀性、低膨脓系数、隔热性好、低密度等特性，而且资源也比较丰富，有广泛的应用前景。汽车的陶瓷材料是采用高纯超细的氧比物、氮化物、硼化物、碳化物等原料，经过预处理、破碎、磨粉、混合、成型、干燥、烧结等特殊工艺而得到的结构精细的无机非金属材料。它具有高强度、高耐热性、抗蚀性、高硬度、高耐磨性、密度小、变形小、抗热冲击等一系列优点，特别是抗拉强度和弯曲强度。,可与金属相比。陶瓷大体上可以分为结构陶瓷和功能陶瓷，用结构陶瓷代替高强度合金制造涡轮增压发动机、燃气轮机、绝热发动机，可以将现在发动机的燃烧温度从700一800提高到1000以上，热效率提高1倍以上。结构陶瓷的质量为铁的一半，节能效果非常显著，同时还能减少环境污染，节约钢材等金后材料。但由于陶瓷材料性能的再现性和可靠性差，不能确保大量生产的稳定性，同时陶瓷加工困难、质脆、稍有缺陷就容易破裂，以及成本高等缺点，所以目前还没广泛使用。,