試論新材料的開發(fā)與應用對我國汽車產(chǎn)業(yè)的影響

李文斌

摘要：當今，隨著全球能源的不斷被開發(fā)利用和消耗減少，世界各國對汽車產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排要求也更為嚴格。安全、節(jié)能、環(huán)保、科技因素顯然已經(jīng)成為汽車領(lǐng)域最為關(guān)注的性能指標和發(fā)展要求。如何開發(fā)出更環(huán)保、更節(jié)能、科技含量更高的汽車已然成為汽車產(chǎn)業(yè)研究領(lǐng)域重要的方向，這就要求我們在保證交通運輸工具強度和安全性的總前提下，在降低能耗和減少排放的要求下，盡可能地優(yōu)化整備質(zhì)量，提升駕駛性能，在減輕汽車自身重量上投入人力、物力、財力，推動汽車產(chǎn)業(yè)新材料、新工藝的開發(fā)與應用，使我國汽車裝備和汽車產(chǎn)業(yè)朝著輕量化、環(huán)?；⒖萍蓟姆较虬l(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車產(chǎn)業(yè);新材料;新工藝;開發(fā)應用

總體上講，我國汽車產(chǎn)業(yè)起步相對較晚，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時間短，制造工藝和相關(guān)技術(shù)、制造材料研發(fā)和應用等與國際先進水平相比還有一定差距。在節(jié)能減排和綠色發(fā)展的要求下，隨著我國汽車保有量的日益增加，政府對汽車燃料消耗和排放的要求越來越高，倒逼汽車輕量化發(fā)展，帶動了我國汽車產(chǎn)業(yè)新材料的快速發(fā)展。就發(fā)展趨勢而言，輕量化材料的發(fā)展方向和趨勢與汽車發(fā)展方向和趨勢密不可分，未來，汽車發(fā)展呈現(xiàn)低碳化、信息化與智能化三大發(fā)展趨勢。為滿足汽車低碳化發(fā)展要求，各種輕量化材料的性能將進一步優(yōu)化，成本進一步降低，材料選擇將更加多元化。

1 汽車新材料概述及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 新材料的認知

新材料是指目前市場研究出來的新型材料，相較于傳統(tǒng)材料，其應用在性能、質(zhì)量方面都有著非常大的優(yōu)勢。新材料在現(xiàn)代化汽車制造中有效應用，可以在滿足民眾對汽車質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對汽車科技成效的提高。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計研究表明新材料行業(yè)發(fā)展勢頭較為迅猛，在總產(chǎn)值方面呈現(xiàn)出不斷增加趨勢，成為我國行業(yè)發(fā)展的主要趨勢和方向。

1.2 新材料發(fā)展趨勢闡述

要想在不斷創(chuàng)新的時代背景下滿足汽車行業(yè)的發(fā)展，就必須對傳統(tǒng)材料及工藝進行不斷的創(chuàng)新和更替，對材料的性能和質(zhì)量進行完善和提升。在具體應用過程中，通過對新材料的應用，可以實現(xiàn)有效的節(jié)能減排，提高對環(huán)境的保護，促進我國汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而在現(xiàn)階段汽車行業(yè)發(fā)展過程中，有色金屬、復合材料等新型材料的使用量大幅度的提升，在當前汽車設(shè)計與制造工藝中得到廣泛應用。

2 我國汽車產(chǎn)業(yè)新材料應用中的問題

2.1新材料技術(shù)制約。

雖然新材料對于減輕汽車整體質(zhì)量、有力提高節(jié)能減排有著顯著效果，但新材料要滿足安全和性能的各項要求，也給新材料的開發(fā)應用增添了難度。當材料的質(zhì)量降低、變薄變輕后，強度必須更高才能滿足要求。例如，鋼板材料的使用上，高強度鋼的生產(chǎn)技術(shù)不過關(guān)，熱沖壓技術(shù)不夠先進，必然導致高強鋼的使用率偏低。而許多高端材料的核心研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)，我國國內(nèi)企業(yè)掌握的不多，也就導致新型材料在生產(chǎn)中的應用量較少，所占的比例也低。

2.2部分新材料應用普及率不高。

我國在實現(xiàn)汽車對新材料的應用上進行了大量研究和嘗試，也取得了很多成果，但還是存在較多技術(shù)限制。另外，汽車新材料應用的范圍相對較小，這使得材料供應商相對有限，部分稀有材料需要自行研發(fā)，大幅提高了汽車產(chǎn)業(yè)需求的門檻，造成各類新材料應用范圍和普及力度過小。新材料普及率相對較低，造成汽車產(chǎn)業(yè)的后期服務和維修缺乏經(jīng)驗，阻礙了新材料在汽車生產(chǎn)中的推廣。我國自主研發(fā)生產(chǎn)的品牌車，雖然很多應用了新型材料來減少質(zhì)量、提高科技程度，但也造成了其他方面出現(xiàn)一些問題，例如，車輛比國外同類型產(chǎn)品質(zhì)量更重，能耗也更高，科技化效果提升也不明顯。

3 目前應用較高的新材料種類

3.1新型鋼鐵材料

高強度鋼、超高強度鋼能夠?qū)崿F(xiàn)有效地減輕汽車質(zhì)量同時保障材料強度的要求。高強度鋼板應用于汽車零件和車架等部位，取代普通鋼和鑄鐵使得車身質(zhì)量大幅度減小，可應用于汽車轉(zhuǎn)向零件等對強度要求極高的部件，也可用于車身、底盤等部位，實現(xiàn)車輛的輕量化。

3.2 鎂合金新材料

鎂合金質(zhì)量較輕，且我國輕量化技術(shù)中對鎂合金材料研究深入，發(fā)展比較成熟。鎂是一種輕質(zhì)金屬材料，鎂合金在汽車輕量化技術(shù)中也起到越來越重要的作用，成為一個有效的研究方向。鎂合金可應用于汽車底盤和車身，還可應用于一些零件和結(jié)構(gòu)件。鎂合金材料中鑄造鎂合金的應用最為廣泛，如AM、AZ系列。此外變形鎂合金可以運用到車身組件和框架等車身部位，有效地減輕車身重量。

3.3 鋁合金新材料

鋁合金作為現(xiàn)階段汽車制造工藝中常用新材料，在比剛度和比強度方面表現(xiàn)出色，并且還具備較強的抗腐蝕能力以及較小的密度，尤其是在輕型車的應用上更是逐年增長。鋁合金中的鑄造鋁合金大量應用于發(fā)動機零件和底盤零件等，能夠滿足汽車安全要求，變形鋁合金則多應用于車身零件和車身構(gòu)件等汽車部位，如保險杠、車門、車輪等。

3.4 塑料及復合新材料

塑料以及非金屬基復合材料也開始在汽車輕量化技術(shù)中得到重視和應用。塑料自重極輕，而且不易腐蝕，不會出現(xiàn)銹蝕等問題，能夠比較方便地加工成型，而且還比較經(jīng)濟。工程塑料、塑料合金等塑料類型可以應用于各種內(nèi)裝件，如儀表盤、汽車頂棚、各種箱蓋等部位，隨著技術(shù)的發(fā)展成熟，塑料材料也可以應用在結(jié)構(gòu)件和外裝件上，實現(xiàn)塑料材料的廣泛應用。

3.5陶瓷新材料

陶瓷材料是指用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫燒結(jié)制成的一類無機非金屬材料，陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等特點。汽車用陶瓷大致可分為功能材料和結(jié)構(gòu)材料，利用陶瓷對聲、光、電、磁、熱等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料稱為功能陶瓷材料。

3.6碳纖維新材料

碳纖維是含碳量高于90%的無機高分子纖維，它的強度不僅比鋼鐵強度高，而且質(zhì)量就比金屬鋁輕了一些，還有耐酸堿腐蝕的特點。目前，碳纖維已經(jīng)廣泛應用在汽車的各種零部件中。碳纖維雖然輕，但有較好的安全性，雖然碳纖維的看起來像塑料，但實際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強，特別是用碳纖維做成的方向盤，機械強度和抗沖性更高。碳纖維復合材料在汽車輕量化上的應用潛力巨大，擁有其他材料不可比擬的密度、比強度、比模量等全方位力學性能，成本、制造工藝及技術(shù)等主要瓶頸不斷實現(xiàn)突破下，未來碳纖維復合材料將在汽車產(chǎn)業(yè)迎來飛速發(fā)展。

3.7 高性能磁性新材料

汽車的傳感器、電機以及電動機等部件中，都涉及到對高性能磁性材料的應用。在具體應用中，高性能磁性材料的應用具有較強的實用性，并促使汽車的部件系統(tǒng)變得更為輕量化，提升汽車部件的功率，并降低激磁損耗的現(xiàn)場產(chǎn)生，進而大幅度提升汽車整體的性能。

結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)階段汽車產(chǎn)業(yè)制造中，傳統(tǒng)材料已經(jīng)無法達到預期效果和設(shè)計及管理要求，在此背景下，新材料的應用價值與作用愈發(fā)凸顯。通過對新材料的應用進行深入分析，進而提高當前我國汽車制造質(zhì)量和性能，促進我國汽車制造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。結(jié)合我國當前汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求，加快新材料核心技術(shù)的研究，彌補材料的缺陷，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的適應性，促進新材料和新工藝的大規(guī)模使用，促進我國汽車產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)品的提質(zhì)增效、產(chǎn)業(yè)配套升級上面取得更快的發(fā)展。

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