邢台职业技术学院毕业论文题目：常用汽车车身材料种类及材料专业：班级：姓名：学号：指导教师：日期：常用汽车车身材料种类及材料摘要：随着汽车保有量的不断增长，汽车已成为我们身边不可缺少的交通工具，那么面对越来越高的油价，我们无法把有限的石油再次利用，有资料表明，在2010年前，汽车数量突破10亿大关。

在1990-2020年期间，估计汽车数量将从7亿增加到14亿辆,到2013年石油的储备总量的1/2将被耗尽,如何减少石油的损耗?那么车身材料的轻量化无疑是一个重大的突破口。

本文详细地论述了车身材料，车身材料应用现状以及车身材料应用的发展趋势。

关键词：钢板,铝合金,镁合金，工程塑料，高强纤维度复合材料1.汽车车身材料的种类1.1钢板车身结构中有两种类型的钢板：热轧钢板和冷轧钢板。

热轧钢板是在 800℃以上的高温下轧制的，它的厚度一般在 1.6～8 mm之间，用于制造汽车上比较厚的零部件，例如车身和横梁；车架、车辆车身内部钢板、底盘零件、底盘大梁等。

冷轧钢板是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄，并经过退火处理得到的（因为滚轧的关系，内部结构变硬，故而实施退火处理使它软化）。

他的厚度精度高，厚度为0.4～1.4mm。

表面质量好，并且具有良好的可压缩性。

当今的汽车主要使用高强度钢板，从前的高强度钢板，延伸强度虽高于低碳钢板，但延伸率只是后者的50％，所以只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。

现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达420N/mm2，是普通低碳钢板的2～3倍，延伸性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。

到2000年，其用量已上升到50%左右。

中国奇瑞汽车公司与宝钢合作，2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg，占车身钢板用量的46%，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。

其品种主要有含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢和超低碳高强度冷轧钢板等。

①含磷高强度冷轧钢板：含磷高强度冷轧钢板主要用于车门、顶盖和行李箱盖，也可以用于载货汽车驾驶室的冲压件。

主要特点为：具有较高强度，比普通冷轧钢板高15%～25%。

良好的强度和塑性平衡，即随着强度的增加，延伸率和应变硬化指数下降甚微,具有良好的耐腐蚀性，比普通冷轧钢板提高20%；具有良好的焊点性能。

②烘烤硬化冷轧钢板：经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理，屈服强度的以提高。

这种简称BH钢板的烘烤硬化钢板，即薄又有足够的强度，是车身外板轻量化的首选材料之一。

③冷轧双相钢板：具有连续屈服、屈强比低和加工硬化高、兼备高强度及高塑性的特点，如经烤漆后其强度可进一步提高。

适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。

主要用于拉伸性能好的成立零部件，如车门加强版，保险杠等。

④超低碳高强度冷轧钢板：在超低碳钢（c≤0.005%）中加入适量的钛或铌，以保证钢板的深冲性能，再添加适量的磷来提高钢板的强度。

实现了深冲性与高强度的结合，特别适用于一些复杂而强度要求高的冲压零件。

⑤高强度低合金钢板：又称回磷钢板，是通过在低碳钢中加入磷来提高钢的强度。

它具有和低碳钢相类似的加工特性，为汽车的外部面板和车身提供了更高的抗拉强度。

它的强度主要取决于添加的化学元素。

可用来制造前后梁、车门槛板、保险杠面杆、保险杠加强筋、车门立柱等。

⑥高抗拉强度钢板：又称Si－Mn固溶体淬火钢板，这种钢增加了硅、锰和碳的含量，使抗拉强度得到提高。

日本生产的汽车上装有高抗拉强度钢制成的车身构件，常规的加热和焊接方法不会降低这种钢的强度，它的屈服强度可达 350 MPa，抗拉强度可超过 450 MPa。

在汽车受到碰撞而产生变形时，它的应力将增加，超过屈服强度。

如果对受到碰撞的部位加热，促它恢复原来的变形，可减小因碰撞而产生的应力，因此强度又恢复到了原来的水平。

如果碰撞所产生的应力超过了材料的抗拉强度，钢材将会破裂。

1.2铝合金铝合金在车身上的应用主要分三个阶段：“四门两盖”阶段，这是比较昂贵的权宜之计，对车身承载没有太大的影响；“壳式支撑结构”车身阶段，这是第一阶段中的一个提升，带有了加强筋结构从而可以替代高强度钢板；“空间框架结构”车身阶段，这才是真正意义上实现了全铝车身设计的制造。

与汽车钢板相比，铝合金具有密度小、强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。

如表1是铝合金在车身上的应用。

根据车身结构设计的需要，采用激光束压合成型工艺，将不同厚度的铝板或者用铝板与钢板复合成型，再在表面涂覆防腐蚀材料使其结构轻量化且具有良好的耐腐蚀性。

表1 铝合金在车身上的应用1.3镁合金镁的密度为1.8g/cm3，仅为钢材密度的35％，铝材密度的66％。

此外它的强度、钢度高，导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。

镁的储藏量十分丰富，镁可从石棉、白云石、滑石中提取，特别是海水的盐分中含 3.7%的镁。

近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20％。

铸造镁合金的车门是由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。

另一种镁合金制成的车门，它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成，每扇门的净质量比传统的钢制车门轻10kg，且钢度极高。

随着压铸技术的进步，已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。

1.4泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特点是密度小，仅为0.4～0.7g／cm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原料形状。

泡沫合金板种类繁多，除了泡沫铝合金板外，还有泡沫锌合金、泡沫锡合金、泡沫钢等，可根据不同的需要进行选择。

由于泡沫合金板的特殊性能，特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能，深受汽车制造商的青睐。

目前，用泡沫铝合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。

1.5蜂窝夹芯复合板蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。

根据夹芯材料的不同，可分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等；面板可以采用玻璃钢、塑料、铝板和钢板等材料。

由于蜂窝夹芯复合板具有轻质、强度高、钢度高、抗振、隔热、隔音和阻燃等特点，故在汽车车身上获得较多应用，如车身外板、车门、车架、保险杠、座椅框架等。

英国发明了一种以聚丙烯作芯，钢板为面板的薄夹层板用以替代钢制车身外板，使零件质量减轻了50%～60%，且易于冲压成型。

1.6工程塑料与通用塑料相比，工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等特点，且比要取代的金属材料轻、成型时能耗少。

二十世纪七十年代起，以软质聚氯乙烯、聚氨酯为主的泡沫类、衬垫类、缓冲材料等塑料在汽车工业中被广泛采用。

福特公司开发的LTD试验车，塑料化后的车身取得了轻量化方面的明显成果。

中国工程塑料工业普遍存在工艺落后、设备陈旧、规模小、品种少、质量不稳定的状况，而且价格高，缺乏市场竞争力。

工程塑料在汽车上的应用仅相当于国外上世纪八十年代的水平。

如上海桑塔纳轿车塑料用量仅为2.86kg/辆，红旗CA7228型轿车为2.4kg/辆，而日本轿车平均为14kg/辆，宝马则更高，为35.64kg/辆。

但这种局面将很快被打破，由上海普利特复合材料有限公司投资新建、国内最大的汽车用高性能ABS工程塑料生产基地日前在上海建成投产。

此项目引进了世界先进的工程塑料生成线和试验检测仪器等设备，形成了年产15,000吨高性能ABS 工程塑料的能力。

1.7高强度纤维复合材料高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高钢性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。

碳纤维复合材料在汽车上的应用，美国开展的最好。

二十世纪八十年代后期，复合材料车身外覆件得到大量的应用和推广，如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。

据统计，在欧美等国汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33％左右，并继续呈增长态势，复合材料作为汽车车身的外覆件来说，无论从设计还是生产制造、应用都已成熟，并已从车身外覆件的使用向汽车的内饰件和结构件方向发展。

2.车身新材料应用的现状2.1环保塑胶材质的应用福特近日宣布以植物纤维（小麦秸秆）为基础支制成的环保塑胶材质，将率先导入使用为2010年福特flex的置物箱。

位于加拿大安大略省的滑铁卢大学，成功开发含有20%小麦秸秆制成的环保塑胶材质，福特率先采用此环保技术，用以新车款的内装制造，将有助于减少由石油中提炼塑胶原料。

据估计，福特每年将可以减少2万磅石油消耗，同时减少二氧化碳排放约3万磅，而且环保塑料材质不仅环保，其耐用度更佳，重量也更轻。

福特未来也不排除将此环保塑料材质导入中控台，车身托盘，饰板等组件的制造。

更值得一提的是，小麦秸秆其实是种植小麦的副产品，光是加拿大安大略省就有超过2.8万位农民在种植小麦，每年约有30万吨小麦秸秆可以使用，不会减少人类的粮食，却可以减少自然资源消耗，并且减缓地球暖化。

2.2天然纤维复合材料的应用随着汽车制造商和供应商开始寻找更多样的生物复合材料并扩大其使用范围，天然纤维复合材料正在成为汽车业的主流材料。

自最初用于车门内衬等少数隐藏零部件以来，天然纤维已开始出现与车主接触和互动的车辆部位中，甚至还能看到天然材质的加强板。

据了解，内饰专家已推出了采用高光泽的天然复合料来生产可见新概念的饰件，这与木屑的传统利用方式颇为相似，不过天然纤维复合材料能兼顾装饰和结构要素。

同时，大豆基聚氨酯正在被用做汽车座椅垫的的填充材料，而混合蓖麻植物油的新型尼龙正在引擎罩下部件中崭露头角。

3.新材料应用的发展趋势3.1新材料回收再用性的研究研究汽车新材料的最终处置问题至关重要，从某种程度上讲，关系到它的生存与发展。

目前，汽车上约占自重25％的材料无法回收再用，其中三分之一为各种塑料，三分之一为橡胶，还有三分之一为玻璃、纤维。

鉴于这种情况，世界各国都花费大量的人力、物力进行材料的回收再生问题的研究。

现在可以通过三种途径进行回收：颗粒回收，重新碾磨；化学回收，高温分解；能源回收，将废弃物作为燃料。

德国在回收塑料等材料的法规是世界上最为完善的，其管理方式非常明确，即首先是避免产生，然后才是“循环使用”和“最终处理”。

1991年规定回收塑料中的60％必须是机械性回收，另有40％可以机械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。

通过十年的努力，现在的回收率已高达87％。

日本是循环经济立法最全面的国家，其目的是建立一个资源“循环型社会”。

为此，日本对废旧塑料的回收利用一直保持积极态度。

此外，日本还大力支持以废塑料为主的工业垃圾发电事业。

计划到2010年在全国建立150个废塑料发电设备。