車身新材料種類以及新材料應(yīng)用現(xiàn)狀

2010/11/16/10:3來源：騰訊汽車

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的功能日益完善,，汽車的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,，傳統(tǒng)的汽車通常由幾千個零件組成，現(xiàn)代高級矯車由幾萬個零部件組成,。為滿足汽車節(jié)能,、環(huán)保、安全,、舒適的要求，實現(xiàn)輕量化,、高強度,、高性能的目標，構(gòu)成汽車的材料也發(fā)生了巨大的變化,。

通常按照材料的成分,，將汽車材料分為金屬材料和非金屬材料兩大類。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,，未來汽車材料除金屬材料,、非金屬材料外，復(fù)合材料和納米材料也將獲得廣泛應(yīng)用,。

一．車身新材料的種類

■新型結(jié)構(gòu)材料

1.高強度鋼板

從前的高強度鋼板,，拉延強度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50％,，故只適用于形狀簡單,、延伸深度不大的零件。現(xiàn)在的高強度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當?shù)奈⒘吭?，?jīng)各種處理軋制而成,，其抗拉強度高達420N/mm2，是普通低碳鋼板的2~3倍,，深拉延性能極好,，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料,。到2000年,，其用量已上升到50%左右。中國奇瑞汽車公司與寶鋼合作,，2001年在試制樣車上使用的高強度鋼用量為262kg,，占車身鋼板用量的46%，對減重和改進車身性能起到了良好的作用,。

美國轎車材料構(gòu)成

要有含磷冷軋鋼板,、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強度1F冷軋鋼等，車身設(shè)計師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來選擇鋼板品種,。

含磷高強度冷軋鋼板：含磷高強度冷軋鋼板主要用于轎車外板,、車門、頂蓋和行李箱蓋升板,，也可用于載貨汽車駕駛室的沖壓件,。主要特點為：具有較高強度，比普通冷軋鋼板高15％~25％,；良好的強度和塑性平衡,，即隨著強度的增加，伸長率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微,；具有良好的耐腐蝕性,，比普通冷軋鋼板提高20％；具有良好的點焊性能,；

烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過沖壓,、拉延變形及烤漆高溫時效處理，屈服強度得以提高,。這種簡稱為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強度,，是車身外板輕量化設(shè)計首選材料之一；

冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服,、屈強比低和加工硬化高,、兼?zhèn)涓邚姸燃案咚苄缘奶攸c，經(jīng)烤漆后強度可進一步提高,。適用于形狀復(fù)雜且要求強度高的車身零件,。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車門加強板,、保險杠等,；

超低碳高強度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤0.005％）中加入適量鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能,，再添加適量的磷以提高鋼板的強度,。實現(xiàn)了深沖性與高強度的結(jié)合，特別適用于一些形狀復(fù)雜而強度要求高的沖壓零件,。

汽車材料應(yīng)用部件

輕量化迭層鋼板：迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料,，表層鋼板厚度為0.2~0.3mm,，塑料層的厚度占總厚度的25％~65％,。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57％,。隔熱防振性能良好,，主要用于發(fā)動機罩,、行李箱蓋、車身底板等部件,。

2.鋁合金

與汽車鋼板相比,，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強度高,、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好,、易成形、可回收再生等優(yōu)點,，技術(shù)成熟,。德國大眾公司的新型奧迪A2型轎車,，由于采用了全鋁車身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg,，比傳統(tǒng)鋼材料車身減輕了43％,，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奧迪A8通過使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件,，車身零件數(shù)量從50個減至29個,，車身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%,，還比同類車型的鋼制車身車重減少50%,。由于所有的鋁合金都可以回收再生利用，深受環(huán)保人士的歡迎,。

根據(jù)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要,，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型,，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性,。

鋁合金已成為僅次于鋼材的汽車用金屬材料，能夠為汽車提供各種鋁合金鑄件,、沖壓結(jié)構(gòu)件和拉制的鋁型材,。鋁合金主要用于制造發(fā)動機缸體、活塞,、進氣支管,、氣缸蓋,、變速器殼體、矯車的骨架,、車身,、座椅支架、車輪等部件,。

3.鎂合金和鈦合金

鎂的密度為1.8g/cm3,，僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％,。此外它的比強度,、比剛度高，阻尼性,、導(dǎo)熱性好,，電磁屏蔽能力強，尺寸穩(wěn)定性好,，因此在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,。鎂的儲藏量十分豐富，鎂可從石棉,、白云石,、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含3.7%的鎂,。近年來鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長率高達20％,。

鑄造鎂合金的車門由成型鋁材制成的門框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成,。另一種鎂合金制成的車門,，它由內(nèi)外車門板和中間蜂窩狀加強筋構(gòu)成，每扇門的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車門輕10kg,，且剛度極高,。隨著壓鑄技術(shù)的進步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車身零件,，如前,、后擋板、儀表盤,、方向盤等,。

鈦的比重為4.6g/cm3，僅是鐵的1/2,，但強度和硬度超過了鋼,，且不易生銹。用鈦合金鑄造的汽車發(fā)動機部件更輕,、更堅固和更耐腐蝕,，鈦合金車身可以承受更大的作用力,。

4.泡沫合金板

泡沫合金板由粉末合金制成，其特點是密度小,，僅為0.4~0.7g／cm3,，彈性好，當受力壓縮變形后,，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀,。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外,，還有泡沫鋅合金,、泡沫錫合金、泡沫鋼等,，可根據(jù)不同的需要進行選擇,。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度,、良好的隔熱吸振性能,，深受汽車制造商的青睞。目前,，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動機罩,、行李箱蓋等。

5.蜂窩夾芯復(fù)合板

蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成,。根據(jù)夾芯材料的不同,，可分為紙蜂窩,、玻璃布蜂窩,、玻璃纖維增強樹脂蜂窩、鋁蜂窩等,；面板可以采用玻璃鋼,、塑料、鋁板和鋼板等材料,。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì),、比強度和比剛度高、抗振,、隔熱,、隔音和阻燃等特點，故在汽車車身上獲得較多應(yīng)用,，如車身外板,、車門、車架,、保險杠,、座椅框架等,。英國發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車身外板,，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%,，且易于沖壓成型。

6.工程塑料

與通用塑料相比,，工程塑料具有優(yōu)良的機械性能,、電性能、耐化學性,、耐熱性,、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點,，且比要取代的金屬材料輕,、成型時能耗少。二十世紀七十年代起,，以軟質(zhì)聚氯乙烯,、聚氨酯為主的泡沫類、襯墊類,、緩沖材料等塑料在汽車工業(yè)中被廣泛采用,。福特公司開發(fā)的LTD試驗車，塑料化后的車身取得了輕量化方面的明顯成果（見表2）,。

福特LTD試驗車的輕量化效果

中國工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后,、設(shè)備陳舊、規(guī)模小,、品種少,、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價格高,，缺乏市場競爭力,。工程塑料在汽車上的應(yīng)用僅相當于國外上世紀八十年代的水平。如上海桑塔納轎車塑料用量僅為2.86kg/輛,，紅旗CA7228型轎車為2.4kg/輛,，而日本轎車平均為14kg/輛，寶馬則更高,，為35.64kg/輛,。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建,、國內(nèi)最大的汽車用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn),。此項目引進了世界先進的工程塑料生成線和試驗檢測儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15,000噸高性能ABS工程塑料的能力,。

工程塑料用于汽車可實現(xiàn)輕量化和節(jié)能,，且可回收和循環(huán)利用,。目前六大類的塑料：PP、PUR,、PVC,、ABS、PA和PE在汽車上得到廣泛的應(yīng)用,，通常用于制造車身覆蓋件,、車門門襤、車身內(nèi)外裝飾件和水箱面罩,、保險杠和車輪護罩等,。

7.高強度纖維復(fù)合材料

復(fù)合材料是一種多相材料，是由有機高分子,、無機非金屬和金屬等原材料復(fù)合而成,。目前玻璃纖維增強樹脂復(fù)合材料和碳纖維增強樹脂復(fù)合材料在汽車上已經(jīng)獲得成功的應(yīng)用。

玻璃纖維增強樹脂復(fù)合材料耐腐蝕,、絕緣性好,，特別是有良好的可塑性，對模具要求較低,，對制造車身大型覆蓋件的模具加工工藝較簡易,，生產(chǎn)周期短，成本較低,。在矯車和客車上,，采用玻璃纖維增強樹脂復(fù)合材料制造的矯車車身覆蓋件、客車前后圍覆蓋件和貨車駕駛室等零部件,。

高強度纖維復(fù)合材料,，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小,，而且具有高強度,、高剛性,，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性,，因而是很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用,，美國開展的最好,。

二十世紀八十年代后期，復(fù)合材料車身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣,，如發(fā)動機罩,、翼子板、車門,、車頂板,、導(dǎo)流罩,、車廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車駕駛室和轎車車身,。據(jù)統(tǒng)計,，在歐美等國汽車復(fù)合材料的用量約占本國復(fù)合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長態(tài)勢,，復(fù)合材料作為汽車車身的外覆件來說,，無論從設(shè)計還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟,，并已從車身外覆件的使用向汽車的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展,。圖2為法國SORA公司為雷諾汽車公司開發(fā)的全復(fù)合材料轎車車身和重型卡車駕駛室。上海通用柳州汽車公司和東風公司計劃推出全復(fù)合材料車身的家庭用小轎車,。

8.陶瓷材料

由于陶瓷本身具有的特殊力學性能以及對熱,、電、光等的物理性能,，陶瓷材料特別是特種陶瓷在汽車上的應(yīng)用日益受到人們的重視,。我國已成功研制鈦酸鋁陶瓷-鋁合金復(fù)合排氣管、氮化硅陶瓷柴油機渦輪增壓轉(zhuǎn)子和球軸承等汽車部件,。

汽車的構(gòu)造材料可反映人類所應(yīng)用材料的技術(shù)水平,。目前，6類主要材料如鋼﹑鐵﹑塑料﹑鋁﹑橡膠﹑玻璃共占轎車質(zhì)量的90%,，其余10%為其他多種材料,，包括有色金屬（銅、鉛,、鋅,、錫等），車中裝備的液體（燃油,、潤滑劑,、其他油品和水基液等），油漆,、纖維制品,。如富康轎車用料為鋼55%，鑄鐵12%,，塑料12%,，鋁6%，橡膠3%,。常見汽車材料的構(gòu)成如下圖所示,。

汽車材料構(gòu)成

■新型功能材料

1.稀土材料

中國稀土資源豐富，居世界前列。世界已探明的稀土儲量中國占世界已探明資源的80%,，為我國大力開發(fā)稀土材料提供了得天獨厚的條件,。

使用汽車廢氣凈化催化劑是控制汽車廢氣排放、減少污染的最有效的手段,。含稀土的汽車廢氣凈化催化劑價格低,、熱穩(wěn)定性好、活性較高,，使用壽命長,，引起了人們的廣泛關(guān)注。

汽車廢氣凈化稀土催化劑所用的稀土成分主要是氧化鈰,、氧化鑭和氧化鐠等,。用于汽車廢氣凈化催化劑的載體通常為蜂窩陶瓷，稀土還可以作為陶瓷載體的穩(wěn)定劑以及活性涂層材料等,。

2.納米材料

納米科技是21世紀科技產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容之一,，它是高度交叉的綜合性學科，包括物理,、化學,、生物學、材料科學和電子學,。它不僅包含以觀測,、分析和研究為主線的基礎(chǔ)學科，還有以納米工程與加工學為主線的技術(shù)科學,，所以納米科學與技術(shù)也是一個融前沿科學和高技術(shù)于一體的完整體系,。

納米技術(shù)將在汽車上的結(jié)構(gòu)材料、節(jié)能,、環(huán)保等方面獲得廣泛的應(yīng)用,。納米陶瓷材料的耐磨性和質(zhì)量減小、穩(wěn)定性增強,。納米陶瓷軸已經(jīng)應(yīng)用在奔弛等高級矯車上,，使機械轉(zhuǎn)速加快、質(zhì)量減小,、穩(wěn)定性增強,、使用壽命延長。

納米汽油是一種利用現(xiàn)代最新納米技術(shù)開發(fā)的汽油微乳化劑,，納米汽油可以降低油耗10%-20%,，可降低廢氣中有害氣體含量50%-80%,。

納米潤滑劑是采用納米技術(shù)改善潤滑油分子結(jié)構(gòu)的石油產(chǎn)品,，它不對任何潤滑油添加劑、穩(wěn)定劑,、處理劑,、發(fā)動機增潤劑或減磨劑等產(chǎn)生不良作用,，只是在零件金屬表面自動形成純烴類單個原子厚度的一層薄膜。

納米增強增韌塑料可以代替金屬材料,，由于它們比重小重量輕,，因此廣泛用于汽車上可以大幅度減輕汽車重量，達到節(jié)省燃料的目的,?？梢杂糜谄嚿系谋ｋU杠、座椅,、翼子板,、頂蓬蓋、車門,、發(fā)動機蓋,、行李艙蓋以及變速器箱體、齒輪傳動裝置等一些重要部件,?？棺贤饩€老化塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上,，能有效延長其使用壽命,。無機納米抗菌塑料加工簡單，廣譜抗菌,，24h接觸殺菌率達90%,，無副作用，可以用在車門把手,、方向盤,、座椅面料、儲物盒等易污部件,。

二．車身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀

目前,，國內(nèi)外車身輕量化的研究方向是開發(fā)具有較高強度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過多年的探索,，已取得了新的進展,。德國大眾九十年代末開發(fā)的路波TDI車型就是采用新設(shè)計、新材料,、新工藝的綜合成果,。

TDI所有車身部件都是輕質(zhì)金屬制成，包括前擋泥板,、車門,、發(fā)動機罩和尾門，其中尾門的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成,。汽車的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的,，如，座椅的框架由鋁制成,，方向盤的內(nèi)骨架是鎂制成,。乘客艙和發(fā)動機室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強度的薄板金屬制成的,。

為解決新材料的防腐蝕保護和連接,，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接,、激光釬焊等技術(shù),。

路波TDI自重為830kg

路波TDI自重為830kg，包括417kg(50.5％)的鋼,、136kg輕質(zhì)金屬(16.4％,，包括3.7kg的鎂)、116kg塑料(14.0％),。在保證車身抗扭剛度,、使用壽命和安全性的前提下，車身的重量減輕了50kg,，汽車的總重減輕了154kg,。由于汽車自重大幅度減輕，使得百公里油耗降至2.99升,，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車的一半,。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳氫化合物的排放量降到四分之一,，是典型的環(huán)保型轎車,，也是世界上批量生產(chǎn)的最經(jīng)濟轎車之一。

三．新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢

1．新材料回收再用性的研究

研究汽車新材料的最終處置問題至關(guān)重要,，從某種程度上講，關(guān)系到它的生存與發(fā)展,。目前，汽車上約占自重25％的材料無法回收再用,，其中三分之一為各種塑料,，三分之一為橡膠，還有三分之一為玻璃、纖維,。鑒于這種情況,，世界各國都花費大量的人力,、物力進行材料的回收再生問題的研究。現(xiàn)在可以通過三種途徑進行回收：顆?；厥?，重新碾磨,；化學回收,，高溫分解；能源回收,，將廢棄物作為燃料,。

德國在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確,，即首先是避免產(chǎn)生,，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”,。1991年規(guī)定回收塑料中的60％必須是機械性回收，另有40％可以機械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通過十年的努力,，現(xiàn)在的回收率已高達87％。日本是循環(huán)經(jīng)濟立法最全面的國家,，其目的是建立一個資源“循環(huán)型社會”,。為此,，日本對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度,。此外，日本還大力支持以廢塑料為主的工業(yè)垃圾發(fā)電事業(yè),。計劃到2010年在全國建立150個廢塑料發(fā)電設(shè)備,。

2．減少材料的品種

未來汽車在工程塑料類型的選擇上將會發(fā)生巨大的變化。目前汽車使用的塑料由幾十種高分子材料組成,，當前世界各大汽車公司致力于減少車用塑料種類,，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護,。

3．降低成本

制約汽車車身新材料應(yīng)用的重要因素是價格。作為主要新材料的高強度鋼,、玻璃纖維增強材料、鋁和石墨增強，其成本分別為普通碳鋼的1.1倍,、3倍,、4倍和20倍,。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本,，才可能使諸多新材料進入批量生產(chǎn),。如玻璃纖維增強材料將在成本上成為鋼材的有力競爭者,，雖然它的重量減輕有限,，但價格卻能為用戶接受。石墨合成材料盡管性能良好,，但因其成本居高不下,，目前它在汽車工業(yè)上很難有所作為。

4．先進的制造工藝的研發(fā)

采用新材料與先進的制造工藝是相輔相成的,，汽車工業(yè)正在努力開發(fā)新的制造方法,，對傳統(tǒng)的工藝進行更新,。例如：適用于輕量化設(shè)計的連接工藝今年來有所發(fā)展,，如德國某汽車公司在大批生產(chǎn)的轎車上采用CO2激光束焊接,，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強度鋼板車身的強度提高了50％,。又如，一些復(fù)合材料的SMC殼體的材料較厚,，大約為2.5~3mm,，限制了輕量化的幅度。法國雷諾公司采用新的A級表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料,，減薄了零件厚度,，使轎車殼體重量比普通SMC工藝下降了30％。

5．車身設(shè)計方法的革命

據(jù)歐洲汽車界人士預(yù)測,，在今后十年中，轎車自身質(zhì)量還將減輕20％,，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外,，車身設(shè)計方法也將發(fā)生重大變化。

由于大量采用新型材料,，傳統(tǒng)的車身結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法可能不再適用,，取而代之的是一種基于生物學增長規(guī)律的形狀優(yōu)化設(shè)計法，這種設(shè)計方法即能減少零件質(zhì)量,，又延長了零件的使用壽命,。此外，采用新的設(shè)計方法還能使車身零件數(shù)大幅度減少,。如某車型的零件數(shù)已由400個減少到75個,，質(zhì)量減輕30％。美國克萊斯勒汽車公司尚未投放市場的概念車由于采用了創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計法，使整車自重降至544kg,。這說明輕量化設(shè)計具有極大的潛力,。

下面就汽車典型零件的用材作簡要說明。

汽車材料應(yīng)用部件

缸體和缸蓋缸

缸體是發(fā)動機的骨架和外殼,，在缸體內(nèi)外安裝著發(fā)動機主要零部件,。缸體在工作中承受氣壓力的拉伸和氣壓力與慣性力聯(lián)合作用下的傾覆力矩的扭轉(zhuǎn)和彎曲以及螺栓預(yù)緊力的綜合作用。在這些大小,、方向變化的力和力矩作用下,，使機體產(chǎn)生橫向和縱向的變形，變形超過許用值使將影響與機座相聯(lián)零部件的可靠性和工作能力,，尤其是活塞,、連桿和等零件的工作可靠性和耐磨性會受到嚴重影響,，并導(dǎo)致發(fā)動機不能正常工作,。因此缸體材料必須滿足下列要求：

（1）有足夠的強度和剛度。特別是要有足夠的剛度,，以減小變形,，保證尺寸的穩(wěn)定造性

（2）良好的鑄造性和和切削性。

（3）價格低廉,。

缸體常用的材料有灰鐵和鋁合金兩種,。鋁合金的密度小，但鋼度差,、強度低及價格貴,。所以除了某些發(fā)動機為減輕重量而采用外，一般均用灰鑄鐵作為鋼體材料,。

灰口鑄鐵在汽車上應(yīng)用較為廣泛,，還可用以制造飛輪、飛輪殼,、變速箱殼及蓋,、離合器殼及壓板、進排氣支管,、制動鼓以及液壓制動總泵和分泵的缸體等,。

缸蓋只要用來封閉氣缸構(gòu)成燃燒室,。缸蓋承受燃氣的高溫,、高壓作用,，機械負荷（如氣壓力使缸蓋承受彎曲,，缸蓋螺栓的預(yù)緊力等）和熱負荷的作用,。由于溫度高、形狀復(fù)雜,、受熱不均勻使使缸蓋上的熱應(yīng)力很大，嚴重時可造成缸蓋甚至出現(xiàn)裂紋,。

根據(jù)上述工作條件,，缸蓋應(yīng)用導(dǎo)熱性好,、高溫機械強度高,、能承受反復(fù)熱應(yīng)力、鑄造性能良好的材料來制造,。目前使用的缸蓋材料有兩種：一是灰鑄鐵或合金鑄鐵,；另一種是鋁合金。

鑄鐵缸蓋具有高溫強度高,、鑄造性能好,、價格低等優(yōu)點，但是導(dǎo)熱性差,、重量大,。鋁合金缸蓋的主要優(yōu)點是導(dǎo)熱性好、重量輕,，但是高溫強度低,，使用中容易變形,、成本較高,。

缸套

發(fā)動機的工作循環(huán)是在氣缸內(nèi)完成的。氣缸內(nèi)與活塞接觸的內(nèi)壁面,，由于直接承受燃氣的沖刷,，并與活塞存在著具有一定壓力的高速相對運動，使氣缸內(nèi)壁受到強烈的摩擦,，造成磨損,。氣缸內(nèi)壁的過量磨損是造成發(fā)動機大修的主要原因之一，根據(jù)氣缸內(nèi)壁工作條件的這一特殊性應(yīng)選用相應(yīng)的材料,，即缸體用普通鑄鐵或鋁合金，而氣缸工作面則用耐磨材料,，制成缸套鑲?cè)霘飧住?/p>

常用缸套材料為耐磨合金鑄鐵,，主要有高磷鑄鐵、硼鑄鐵,、合金鑄鐵等,。

為了提高缸的耐磨性，可以用鍍鉻、表面淬火,、噴鍍金屬鉬或其他耐磨合金等辦法對缸套進行表面處理,。

汽車用塑料

塑料在汽車中的應(yīng)用發(fā)展很快，從機械,、熱應(yīng)力較小的內(nèi)飾件和小機件,，發(fā)展到大型結(jié)構(gòu)件，如車身,、車架懸掛彈簧等,，從20世紀80年代以來已逐步發(fā)到進入發(fā)動機內(nèi)部，用于制造連桿,、活塞銷,、進氣門等配件。用塑料取代金屬制造汽車配件,，可以直接取得汽車輕量化的效果,，還可以改善汽車的某些性能，如防腐,、防銹蝕,、減振、抑制噪聲,、耐磨等,。

汽車內(nèi)飾用塑料

用于汽車內(nèi)飾件的材料要求具備吸振性能好、手感好,、耐磨性好的特點,，以滿足安全、舒適,、美觀的目的,。在20世紀80年代塑料已是汽車的主要內(nèi)飾材料。內(nèi)飾用主要材料品種為聚氨酯（PU）,、聚氯乙烯（PVC）,、聚丙烯（PP）和ABS等年。內(nèi)飾塑料制品,，主要有：座墊,、儀表板、扶手,、頭枕,、門內(nèi)襯板、頂棚襯里,、地毯,、控制箱,、轉(zhuǎn)向盤等。

（1）聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料具有質(zhì)輕,、強度高,、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐油,、耐寒,、防振和隔音等特點，成為汽車的一種主要內(nèi)飾材料,。聚氨酯泡沫塑料在汽車上一般用于制造汽車坐墊,、汽車儀表板、扶手,、枕頭等,。其緩沖材料大部分都使用半硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制品。

（2）聚氨酯塑料

聚氨酯除了用作泡沫塑料外,，還可以采用不同配方制成熱塑料型聚氨酯塑料,。主要用于制造汽車保險杠、儀表板,、擋泥板,、前端部、發(fā)動機等,。

（3）聚氯乙烯

其在汽車上的用量約占汽車用塑料總量的20％~30％,，主要用于制造各種表皮材料和電線包皮。如：聚氯乙烯人造革用于汽車坐墊,、車門內(nèi)板及其他裝飾覆蓋件上,。聚氯乙烯地毯用于貨車駕駛室等。

汽車用工程塑料

工程塑料在汽車上主要用作結(jié)構(gòu)件,，要求塑料具有足夠的溫度－強度特征和溫度－蠕變特征以及尺寸穩(wěn)定性,。工程塑料是能夠滿足這些技術(shù)要求的。汽車上常用的工程塑料有聚丙烯,、聚乙烯,、聚苯乙烯、ABS,、聚酰胺,、聚甲醛、聚炭酸酯,、酚醛樹脂等,。

（1）聚丙烯

一輛汽車的聚丙烯零件可達70多種，主要用于通風采暖系,、發(fā)動機的某些配件以及外裝件,，如汽車轉(zhuǎn)向盤、儀表板,、前,、后保險杠、加速踏板,、蓄電池殼,、空氣濾清器、冷卻風扇,、風扇護罩,、散熱器格柵、轉(zhuǎn)向機套管,、分電器蓋,、燈殼、電線覆皮等,。

（2）聚乙烯

在汽車上,，聚乙烯可用于制造汽油箱、擋泥板,、轉(zhuǎn)向盤,、各種液體儲蓄罐以及襯板。聚乙烯在汽車上最重要的用途是制造汽油箱,，較金屬油箱具有以下優(yōu)點：聚乙烯油箱長期穩(wěn)定性良好,；沖撞時不發(fā)生火花，因此不會發(fā)生燃燒爆炸,；設(shè)計自由度大,，可充分利用空間；質(zhì)量輕,，較金屬油箱可減輕質(zhì)量1／3~1／2,；耐腐蝕性好；成型工藝簡單,，價廉,。

（3）聚苯乙烯

聚苯乙烯在汽車上主要用作各種儀表外殼、燈罩及電器零件,。

（4）ABS

根據(jù)使用性能的要求,，通過改變ABS中三個單體組分的變化，以及引入第四章組分等方式,，可獲得許多新品種，如一般用品種,、電鍍用品種、耐熱品種,、透明品種等,。可以說,，在熱塑性塑料中ABS的品種牌號最多。ABS具有良好的機械性能,，剛性好,，耐寒性強,，加工性能好，表面光潔,，制品表面可以電鍍。

（5）聚酰胺（尼龍）

尼龍可用于制造燃油濾清器,、空氣濾清器,、機油濾清器,、正時齒輪,、水泵殼、水泵葉輪,。風扇,、制動液灌,、動力轉(zhuǎn)向液灌,、雨刷器齒輪,、前大燈殼,、百葉窗、軸承保險架,、保險絲盒、宿舍,、速度表齒輪等,。以后發(fā)展的還有玻璃纖維強尼龍制造的發(fā)動機搖臂罩,、發(fā)動機機油盤、散熱器水箱,、蓄電池拖架等。尼龍11和尼龍12可制造曲軸箱通風軟管、制動軟管,、冷卻液軟管,、離合器液壓軟管,、燃油軟管等,。

（6）聚甲醛（POM）

用POM制造的汽車零件很多，主要有各種閥門,，如排水閥門,、空調(diào)器閥門；各種葉輪,，如水泵葉輪,、暖風器葉輪、油泵葉輪,；軸套及襯套如行星齒輪和半軸墊片,、鋼板彈簧吊銷等。在60年代發(fā)展起來的聚甲醛鋼背副戶材料（DX）,，作為預(yù)潤滑材料,，在汽車上用作滑動軸承材料。

（7）飽和聚酯

汽車上常用的飽和聚酯有PBT（對苯二甲酸丁二醇酯）和PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）,。PBT與PET耐熱性較好,，吸水率很小、耐老化性優(yōu)良,。用玻璃纖維增強的PBT與PET可與尼龍,、POM,、酚醛塑料相競爭,。用PET制造的汽車零件主要有：后窗通風格柵,、車尾板通風格柵,、前擋泥板延伸部分,、燈座,、車牌支架等車身部分,，分電器蓋、點火線圈架,、開關(guān),、插座等電器零件，冷卻風扇,、雨刷器桿,、油泵葉輪和殼體,、鏡架,、各種手柄等機能結(jié)構(gòu)件。

汽車外裝及結(jié)構(gòu)件用纖維增強塑料復(fù)合材料

纖維增強塑料復(fù)合材料統(tǒng)稱為FRP,，是一種纖維和塑料復(fù)合而成的材料,。增強用的纖維為玻璃纖維,、碳纖維和高強度合成纖維,。母體樹脂根據(jù)使用要求,，可用環(huán)氧樹脂,、酚醛樹脂、不飽和聚酯等。汽車上常用的是玻璃纖維和熱固性樹脂的復(fù)合材料,。

FRP作為汽車用材料具有材質(zhì)請、設(shè)計靈活,、便于一體成型,、耐腐蝕、耐化學藥品,、耐沖擊,、著色方便等優(yōu)點，但在這種材料用于大批量汽車生產(chǎn)時,，與金屬材料比較還存在著生產(chǎn)效率低,、可靠性差,、表面加工差,、材料回收困難等方面的問題。

FRP材料可用于制造汽車頂棚,、空氣導(dǎo)流板,、前端部,、前燈殼,、發(fā)動機罩、擋泥板,、后端板,、三角窗框,、外板等外裝件,。用碳纖維增強塑料復(fù)合材料制成的汽車零件，還有傳動軸,、懸掛彈簧,、保險杠、車輪,、轉(zhuǎn)向節(jié),、車門,、座椅骨架,、發(fā)動機罩,、格柵,、車架等,。

汽車用橡膠

橡膠具有很好的彈性，是汽車用的一種重要材料,。一輛轎車的橡膠件約占轎車整備質(zhì)量的4％~5％,。輪胎是汽車的主要橡膠件,，此外還有各種橡膠軟管、密封件,、減振墊等約300件,。

輪胎的主要材料有生膠（包括天然橡膠,、合成橡膠=再生膠）、骨架材料即纖維材料（包括棉纖維,、人造絲、尼龍,、聚酯、玻璃纖維,、鋼絲等）以及碳黑等,。

生膠是輪胎最重要的原材料，輪胎用的生膠約占全部原材料質(zhì)量的50％,。目前，轎車輪胎以合成橡膠為主，而載重輪胎以天然相交為主,。

天然橡膠在許多性能方面優(yōu)于通用型合成橡膠，起主要特點是強度高,、彈性高,，生熱和滯后損失小，耐撕裂,，以及有良好的工藝性,、內(nèi)聚性和黏著性。用它制成的輪胎耐辭扎,，特別對使用條件苛刻的輪胎,，起胎面上層膠大多完全采用天然橡膠。

丁苯橡膠主要用于轎車輪胎,，以提高輪胎的抗?jié)窕?，保證行車安全。

順丁橡膠一般都與天然橡膠貨丁苯橡膠并用,。隨著順丁橡膠摻用量的增加,，耐磨性提高，生熱降低,，但抗撕裂和抗?jié)窕詤s隨之降低,，為保證行車安全，它的摻用量不宜太高,。

丁基橡膠是一種特殊合成橡膠,。具有優(yōu)良的氣密性和耐老化性。用它制造的內(nèi)胎,，氣密性比天然橡膠內(nèi)胎好,。出于氣密性好，使用中不必經(jīng)常充氣,，輪胎使用壽命相應(yīng)提高,。它又是無內(nèi)輪胎密封層的最好材料。

汽車用陶瓷材料

陶瓷材料具有耐高溫,、耐腐蝕以及在導(dǎo)電與介電方面的特殊性能,。利用陶瓷材料制作某些汽車部件，可改善汽車部件的運行特征達到汽車輕量化的效果,，因而得到了一定程度的應(yīng)用,。這里主要介紹陶瓷材料在汽車發(fā)動機零部件上應(yīng)用的情況。

日本汽車公司在重型載貨汽車用柴油機（排量1.5升）的基礎(chǔ)上開發(fā)了陶瓷復(fù)合發(fā)動機系統(tǒng)，使功率提高10％,，燃料消耗率降低30％,。

日本五十鈴發(fā)動機長研制的陶瓷發(fā)動機,，采用Si3N4制造氣閥頭、活塞頂、汽缸套,、歧管,、蝸輪增壓器葉片,、轉(zhuǎn)子,、軸承等,，能經(jīng)受1200℃高溫，取消了散熱器和冷卻裝置，起熱效率提高48％,。

美國通用汽車公司在其所制成的2.3升柴油機上,，采用陶瓷鋼套,、氣門頭、燃燒室,、排氣門通道,、氣缸蓋、活塞頂以及用陶瓷涂鍍的氣門搖臂,、氣門挺桿,、氣門導(dǎo)管和滑動軸承，并已經(jīng)在轎車上作了20290km路試,；用Si3N4陶瓷制造的蝸輪葉輪,，其熱膨脹系數(shù)是金屬的1／3，利用這一特點,，采用熱壓肯和釬焊相結(jié)合的方法把陶瓷葉輪和金屬軸連接起來,，使陶瓷葉輪的慣性力矩比金屬葉輪減少了1／3使渦輪增壓器的動態(tài)響應(yīng)性提高36%,。

此外，為了有效地利用陶瓷的耐磨性,，開發(fā)了陶瓷凸輪軸和陶瓷搖臂鑲塊,。陶瓷凸輪軸的滑動部位采用ZrO2或SiC，其他部位用金屬管制成,。陶瓷部位與金屬部位的結(jié)合采用硬釬焊和擴散法,。凸輪接觸面部位融接陶瓷片的鋁搖臂，大大提高了搖臂壽命,。陶瓷片是用微米級的Si3N4粉未在1500℃的高溫下燒結(jié)而成的,。長20mm,寬20mm,厚5mm的帶筋陶瓷片，其筋條插進搖臂中,。其澆注工藝是把陶瓷片放在搖臂鑄型中,，然后澆入600℃鋁溶液，利用鋁的懷固緊鑲片,。

另外,，利用陶瓷的絕緣性、介電性,、壓電性等特性制作汽車陶瓷傳感器,，已成為汽車電子化的重要方面。