隨著汽車技術的發(fā)展，汽車的功能日益完善，汽車的結(jié)構越來越復雜，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。隨著汽車技術的發(fā)展，未來汽車材料除金屬材料、非金屬材料外，復合材料和納米材料也將獲得廣泛應用。

上海良時企業(yè)創(chuàng)建于1993年，是專業(yè)從事表面處理與涂裝設備的研究、設計、制造及商貿(mào)為一體的科技型實體企業(yè)；主導產(chǎn)品為：噴砂機、強力噴丸機、鋼板拋丸預處理線、噴涂機、噴漆機、噴砂房、噴漆房、船舶分段噴砂涂裝房，鋼板預處理線、噴涂生產(chǎn)線等。上海良時作為國內(nèi)知名的表面處理與涂裝設備系統(tǒng)解決方案供應商的領導者，為國內(nèi)外為客戶提供具有高新技術且品質(zhì)優(yōu)良的表面處理及涂裝設備。公司為修造船、石油化工、航空航天、機車及汽車制造、集裝箱、工程機械、港口機械、海洋工程、電 子電氣、能源電力等多個領域提供專業(yè)服務。

一．車身新材料的種類

■ 新型結(jié)構材料

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?，F(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，車身設計師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復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雜而強度要求高的沖壓零件。

汽車材料應用部件

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，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 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)構設計的需要，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合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構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。隨著壓鑄技術的進步，已可以制造出形狀復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.蜂窩夾芯復合板

蜂窩夾芯復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.高強度纖維復合材料

復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合而成。目前玻璃纖維增強樹脂復合材料和碳纖維增強樹脂復合材料在汽車上已經(jīng)獲得成功的應用。

玻璃纖維增強樹脂復合材料耐腐蝕、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。

高強度纖維復合材料，特別是碳纖維復合材料（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。碳纖維復合材料在汽車上的應用，美國開展的最好。

二十世紀八十年代后期，復合材料車身外覆件得到大量的應用和推廣，如發(fā)動機罩、翼子板、車門、車頂板、導流罩、車廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據(jù)統(tǒng)計，在歐美等國汽車復合材料的用量約占本國復合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長態(tài)勢，復合材料作為汽車車身的外覆件來說，無論從設計還是生產(chǎn)制造、應用都已成熟，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。

汽車的構造材料可反映人類所應用材料的技術水平。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%。常見汽車材料的構成如下圖所示。

汽車材料構成

    ■ 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學科，還有以納米工程與加工學為主線的技術科學，所以納米科學與技術也是一個融前沿科學和高技術于一體的完整體系。

    納米技術將在汽車上的結(jié)構材料、節(jié)能、環(huán)保等方面獲得廣泛的應用。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改善潤滑油分子結(jié)構的石油產(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。抗紫外線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)高性能新材料及設計新的輕量化結(jié)構。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。

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重要，從某種程度上講，關系到它的生存與發(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?，F(xiàn)在可以通過三種途徑進行回收：顆粒回收，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．車身設計方法的革命

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

由于大量采用新型材料，傳統(tǒng)的車身結(jié)構及其設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)化設計法，這種設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)化設計法，使整車自重降至544kg。這說明輕量化設計具有極大的潛力。

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，缸蓋螺栓的預緊力等）和熱負荷的作用。由于溫度高、形狀復雜、受熱不均勻使使缸蓋上的熱應力很大，嚴重時可造成缸蓋甚至出現(xiàn)裂紋。

根據(jù)上述工作條件，缸蓋應用導熱性好、高溫機械強度高、能承受反復熱應力、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，但是導熱性差、重量大。鋁合金缸蓋的主要優(yōu)點是導熱性好、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選用相應的材料，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

塑料在汽車中的應用發(fā)展很快，從機械、熱應力較小的內(nèi)飾件和小機件，發(fā)展到大型結(jié)構件，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、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)構件。

汽車外裝及結(jié)構件用纖維增強塑料復合材料

纖維增強塑料復合材料統(tǒng)稱為FRP，是一種纖維和塑料復合而成的材料。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合材料。

    FRP作為汽車用材料具有材質(zhì)請、設計靈活、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用。這里主要介紹陶瓷材料在汽車發(fā)動機零部件上應用的情況。

日本汽車公司在重型載貨汽車用柴油機（排量1.5升）的基礎上開發(fā)了陶瓷復合發(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。