↑↑在环保日益受到重视的今天,各种节省能源的新技术,如电动混合燃油汽车和燃料电池汽车的研究开发都受到了各大汽车制造商的青睐。但是另一方面,利用铝或其它轻质金属来减轻汽车重量同样可达到节省燃料的目的。人们把这种技术叫做汽车“快速减肥术”。目前各种轻型材料,如合成塑料等在汽车上的运用都在上升。这几年,铝合金、高强度钢、合成塑料、镁、钛和陶瓷在汽车中的应用越来越广泛。↑↑↑
↑↑↑1↑↑↑.↑↑↑铝↑↑↑
↑↑↑铝合金是汽车上应用得最快、最广的轻金属,这主要是因为铝合金本身的性能已经达到重量轻、强度高、耐腐蚀的要求。早期铝合金仅用于变速器外壳、汽油泵、化油器等不受强冲击元件。到了现代,铝材中添加强化元素后,铝材的强度大大加强,并仍然具有质轻、散热性好等特性,这可以满足发动机活塞及汽缸盖等较剧烈工作环境的要求。铝合金进一步拓展其应用范围,随之而来的是进一步降低了整车重量,提高了整车的经济性。↑↑↑
↑↑↑使用铝合金最经典的范例要属德国奥迪汽车公司在1999年推出的奥迪A2,该车是世界第一款大批量生产的全铝轿车。该车车身采用全铝空间框架车身ASF。所谓ASF概念,即仪表板部分由高强度铝结构支撑,空间构架由真空压铸接头的挤压成型段组成,这两者结合成很轻的铝合金车身。从前顶柱到行李舱边,包括车门手把坑都是用铝冲压成形,前柱A柱是采用高压铸铝新技术,这是一种用于飞行器结构的高难技术,它能够复合加强并改变材料厚度。由于奥迪A2采用ASF空间结构,使车身重量比传统钢制车身轻40%以上,只有895kg。↑↑↑
↑↑↑铝圈是铝合金在车上的第二个应用广泛的领域。因为质轻、散热性好并具有良好的外观,铝制车圈逐渐代替了钢圈。质轻降低了整车的质量,散热性好可以及时将制动器的热量散发出去,以免出现制动热衰退,影响行车安全。在行驶时,飞驰的银线、轻盈的脚步,显示出车路之间的和谐统一,给人以美的感受,进一步提高了车的品位。因此,铝制车圈如今已经大行其道,不过世间万物都不是十全十美的,铝制车圈也有短处。铝合金较脆,很容易出现小裂纹,且不易被发现,其强度也没有钢制圈高,在铸造时有可能出现砂眼,无内胎车胎容易出现亏气,还有就是价格比较高。↑↑↑
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↑↑↑在上一个世纪,铝是制造稀有和豪华汽车的主要材料,但是由于它相当昂贵,生产困难,因而无法在大众交通工具中发挥作用。铝在汽车上最早运用的记载是在1896年,印度人用铝做了汽车的曲轴箱。到了20世纪,在欧美开始出现全铝车身的汽车,如亨利·福特的ModelT型汽车就是铝制车身。二、三十年代在欧洲的赛车场上法拉利360等赛车也都是全铝车身。从此,铝在汽车上得到了越来越广泛的运用,如车轮、悬架和其它部件都开始用铝制造。在二次世界大战期间,每辆汽车平均用铝5↑↑↑.↑↑↑44kg,至1971年,已增加到35kg,而在近10年中,铝的使用量又增加了2倍。据美国金属市场的统计,2001年每辆汽车的耗铝量已达113↑↑↑.↑↑↑5kg。↑↑↑
↑↑↑当然汽车中用铝量的增加也引起了一些专家和消费者的忧虑。汽车制造商、政治家们和安全部门都强调减轻重量和节省燃油不能以牺牲汽车的安全性能为代价。而另一些专家则认为不必为此担心,奥克尔汽车工程公司总裁瑞克·温特说:“每一架喷气式飞机都是用铝制造的,但它们更轻、更坚固、更安全也更省油。”↑↑↑
↑↑↑在不久前举办的全国第一届铝合金及应用会议上,与会专家一致认为,应加强铝合金的现代制造技术的研究,如喷射成形、半固态成形等,发展超高强度铝合金及绿色集约化铝合金,提高铝合金在汽车工业中的应用。会议由中国材料研究会主办,吸引了来自全国各地的60余名专家、学者。专家们认为,我国铝及铝合金的制造技术已日趋成熟,铝合金材料广泛应用于汽车、交通运输、航空航天等领域。但是,铝合金材料近年来在技术上没有突破性进展,铝材质量仍是困扰中国铝业的难题。提高铝材质量的基础研究水平、形成理论新概念和新技术原理,仍是我国铝及铝合金工业发展必须突破的重点之一。↑↑↑
↑↑↑2↑↑↑.↑↑↑镁↑↑↑
↑↑↑自20世纪90年代以来,随着汽车轻量化和其它部件轻量化趋势的深入发展,世界镁材料需求节节攀升。进入21世纪,这一发展势头仍将保持下去。在世界镁材料市场上,镁压铸件占有相当大的比例。据IMA的统计,1991年时,全球镁压铸件的需求量仅为2万多吨,至2000年大幅度上升到11↑↑↑.↑↑↑5万t,增长4↑↑↑.↑↑↑75倍,年均增长22%。现今,一些先进轿车车型的较大零部件已开始应用镁压铸件。例如,本田公司的一种混合动力汽车的油底壳就是镁压铸件,不仅技术性能完全达到设计要求,而且有利于发动机自身重量的降低。据IMA的预测,至2005年,全世界对镁压铸件的需求量将增加到17↑↑↑.↑↑↑75万t,每年平均增长9↑↑↑.↑↑↑1%。↑↑↑
↑↑↑3↑↑↑.↑↑↑塑料↑↑↑
↑↑↑塑料的特点我们大家都很清楚,而且我们经常见到它们被用于装饰件及车身某些部件上。不过工程师对塑料的期待可不仅仅是这些,他们希望把塑料应用在整个车的外壳上,想想看,一辆塑料车该有多轻,又有多省油。戴姆勒↑↑↑-↑↑↑克莱斯勒公司研制了一款CCV↑↑↑(↑↑↑CompositeConceptVehicle↑↑↑)↑↑↑概念车,它采用一种几乎全塑的车身外壳。该车的车身材料含有玻璃增强纤维,用来加强车身的刚度和硬度,还含有稳定剂、冲击延展剂、颜色等添加剂。CCV全塑车身是目前世界上最大的注塑件,要求模具精度高,成型表面平整,而且要控制住塑性材料的流动性,板块粘合要求绝对可靠。CCV解决了这些技术难题,它通过新结构、新技术、新工艺,开创了全塑车身的发展之路。↑↑↑
↑↑↑道化学公司↑↑↑(↑↑↑DowChem↑↑↑.↑↑↑Co↑↑↑.)↑↑↑最近宣布,他们研制出一种新的聚氨酯泡沫技术,可以替代皮革等材料,供生产汽车座垫和其它内件使用。据报道,该技术使用一种弹性体层,覆盖在模塑泡沫上。该弹性体可代替传统使用的材料,如织造品或者皮革,下面的泡沫仍用作内垫以便舒适和耐用,因而用这种技术生产的汽车座垫更便于洗涤和修复。此外,聚氨酯弹性体还为生产车辆内件,如座垫和头靠,提供了更耐用、高质量、软接触的材料。↑↑↑
↑↑↑4↑↑↑.↑↑↑工程陶瓷↑↑↑
↑↑↑工程陶瓷也是一种受专家青睐的轻型材料,目前,工程陶瓷主要用在发动机上面。工程陶瓷不是不堪一击的普通陶瓷,它具有良好的综合性能:高温强度高、耐磨性强、隔热性好、密度比低、弹性高。因此,用它代替金属材料能大幅度提高热机效率,降低能源消耗,从而达到汽车轻量化效果。↑↑↑