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汽车材料的应用现状与发展趋势探讨

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汽车材料的应用现状与发展趋势探讨 于向涛 1，孙智 1，董升 1，谷青霞 2

1中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州（221116） 2河北政法职业学院，河北石家庄（050061）

摘 要：为了满足人们对汽车环保性、节能性、安全性、舒适性越来越高的要求，汽车用材

料正在发生变化。汽车轻量化成为汽车发展趋势之一。本文分析和介绍了汽车用钢铁材料、

轻合金材料、塑料、陶瓷材料、复合材料和其他材料的组织、成分、物理性能和加工成形等

特点，指出了它们在降低汽车质量、减少尾气排放、降低能耗、提高安全性和综合性能等方

面所起到的作用，并简要介绍了这些材料在汽车制造方面的应用现状。文章指出未来一段时

间汽车用材的发展趋势是：钢铁材料仍旧是汽车用材的主体，但性能会不段提高，在汽车用

材中的比例也会不断下降。轻合金材料、陶瓷材料、塑料、复合材料和其他材料在汽车上的

应用比例会逐渐提高。

关键词： 材料；汽车；应用现状；发展趋势

中图分类号：U270.4

1. 引言

随着汽车工业的高速发展和社会的进步，汽车保有量迅速增加，消耗了大量的石化燃

料，加剧了环境污染，也增加了汽车的使用成本。如今，低能耗、轻量化、低污染排放和高

安全成为汽车工业发展的主流趋势[1]。为了适应地球环境要求，同时为了增强在汽车市场上

的竞争力，以满足人们对汽车性能越来越高的要求，世界各国努力改进和研发汽车材料，提

高材料的比强度、降低构件质量、降低制造成本和耗能、广泛采用新材料和新技术、大力发

展特殊材料和复合材料、降低汽车质量、提高汽车寿命[2]。本文将重点介绍和分析国内外汽

车用材料的应用现状和发展趋势。

2. 汽车用钢铁材料

汽车由几十万个零部件组成，大部分是由金属材料制成[3]。由于钢铁材料具有成本低

廉、机械性能优良、可循环利用性能好等优点，目前仍旧是汽车用材的主体，占汽车车身质

量的 60%~70% [4]。研究表明，汽车质量每减轻 10%，可降低油耗 6%~8%，燃油效率可提高

68%[5-6]。因此，汽车轻量化成为汽车研究的一个热点问题。

为了适应汽车轻量化、提高安全性能等要求，屈服强度 210~550MPa 的高强度钢，甚

至屈服强度＞550Mpa的超高强度钢得到了迅速发展和应用，性价比更高的各种新型钢铁材

料正逐渐取代传统钢铁材料[7]。

高强度结构钢正大量应用于弹簧、齿轮等零部件的制造。使用高强度钢板制造汽车车

身可使车身质量减轻 30%~40%，用高强度钢制成的传动轴质量可减轻 10%左右[8]。

IF钢 （Interstitial Free Steel）,又叫无间隙固溶原子钢，是采用顶吹氧循环真空脱气方

法（RH+ OB）真空处理等先进炼钢技术冶炼出来的。此炼钢方法降低了钢中的碳含量

（0.005%~0.01%），加入 Ti、Nb、Si、Mn、P 等元素形成了 Ti、Nb 等的 C、N 化合物，

得到无间隙原子的材料组织[9]。IF钢是目前世界最先进的汽车用钢之一。由于没有间隙原子，