文档介绍:汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽 车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。实验证 明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少 100公斤,百公里油耗上少量应用。尽管如此,对钛 合金在汽车上应用的试验研究工作却不少。例如用a +系钛合金制造的发动机连
杆,强度相当于 45钢调质的水平,而重量 可以降低30% ;卩系钛合金 (Ti-13V-llCr-3Al等)经强冷加工和时效处理,强度可达2000MPa,可用来制 造悬架弹簧、气门弹簧和气门等,与拉伸强度为2100MPa的高强度钢相比,钛 弹簧可降重20%。钛合金应用的最大阻力来自其高价格,丰田中央研究所开发了 一种成本较低的钛基复合材料。该复合材料以Ti-6A1-4V合金为基体,以TiB为 增强体,用粉末冶金法生产,已在发动机连杆上应用。
塑料在汽车行业的应用前景同样看好。目前世界上不少轿车的塑料用量已经 超过120千克/辆,个别车型还要高,德国奔驰高级轿车的塑料使用量已经达到 150千克/辆。国内一些轿车的塑料用量也已经达到90千克/辆。可以预见,随着 汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更加广泛。汽车轻量化使塑料作 为原材料在汽车零部件领域被广泛采用,从内装件到外装件以及结构件,塑料制 件的身影随处可见。
统计显示,汽车一般部件重量每减轻1%,可节油1%;运动部件每减轻1%, 可节油2%。国外汽车自身质量同过去相比,已减轻20%—26%。预计在未来的 10年内,轿车自身的重量还将继续减轻20%。而塑料等轻量化材料的开发与应 用,在汽车的轻量化过程中发挥着重大作用。汽车材料应用塑料的最大优势是减 轻车体的重量。—,纤维增强复合材料的比重也不会超 ,而金属材料的比重,,,。这就使得塑料 材料成为汽车轻量化的首选用材。从现代汽车使用的材料看,无论是外装饰件、 内装饰件,还是功能与结构件,到处都可以看到塑料制件的影子。外装饰件的应 用特点是“以塑代钢”,减轻汽车自重,主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩、导 流板等;内装饰件的主要部件有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、坐椅、 后护板等;功能与结构件主要有油箱、散热器水室、空气过滤器罩、风扇叶片等。 目前国外汽车的内饰件已基本实现塑料化,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。
发动机机体的轻量化技术。为了减少燃油消耗和降低二氧化碳排放,汽车 的轻量化已经成为众所关注的焦点之一。研究表明, kg,
〜 L。此外,汽车轻量化还可以提高汽车动力性, 节省材料,降低成本。有人预计,到2010年汽车整备质量平均将减轻17%,即 250 kg;轿车整备质量将从目前的平均1300 kg左右降至1000 kg。发动机的轻量 化,除了上述目的以外,还涉及到整车的质量分布(汽车行驶动力学)。将汽油 机改换成柴油机时,往往会使发动机变重(坚固的结构、涡轮增压器、增压空气 冷却器、喷油装置等),导致前桥轴荷增