汽车新材料的应用与发展摘要：随着汽车技术的迅速发展，汽车越来越多的采用新技术及新工艺，使得人们对汽车轻质化、低成化、智能化、高的经济性和可靠性的要求成为可能。

因此，材料技术的发展对汽车的进步起着重要作用。

由于材料技术的进步降低了车辆的重量，改善了燃油经济性，降低了车辆制造成本。

本文介绍了近年来现代汽车所采用的碳纤维、纳米材料、有色金属等最新技术与发展。

关键词：汽车；材料；技术；应用；发展Abstract: Along with the technology of the auto develops very rapidly, the auto put to use the new materials and new technology more than before. People required light weight of the auto, low cost, intellect, high economy and reliability is possible. The developed of material technology is very important auto industry progressive. The advancement of material technology reduces the weight of auto, promotes fuel economic effectiveness cut down the manufacturing cost. This paper introduces some new materials used of the modern auto in recent years, such as CF, nano-material and metal of auto and the develop of the new material.Key words: auto; material; technology; application; develop1碳纤维在汽车中的应用与发展碳纤维是（CF）是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上，它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得，具有十分优异的力学性能。

特别是在2000摄氏度以上高温惰性环境中，是强度唯一不下降的物质。

碳纤维和碳纤维增强复合材料（CFRP）作为21世纪的新材料，因其高强度、高弹性模量和低比重性能，在汽车上迅速得到广泛的应用无论是在车辆外观件、发动机舱内、车内门板或是饰板等,皆可以看到碳纤维的应用。

随着其在汽车上应用的增多,专家指出,在未来5年碳纤维将推动汽车工业的变革。

1.1在汽车车身、底盘上的应用发展由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,其适于制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料。

预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身、底盘减重40-60%；相当于钢结构重量的1/3-1/6。

英国材料系统实验室曾对碳纤维复合材料减重效果进行研究,结果表明碳纤维增强聚合物材料车身重172Kg，而同样车型的钢制车身重最为368Kg，减重约50%并且当生产量在2万辆以下时，采用树脂传递模塑（RTM）工艺生产复合材料车身成本要低于钢制车身。

但由于碳纤维成本过高，碳纤维增强复合材料在汽车中的应用有限，仅在一些赛车、高级轿车、小批皿车型上有所应用,如BMW 公司的Z-9、Z-22的车身，M3系列车顶篷和车身，GM公司的Ultralite车身，福特公司的GT40车身，保时捷911GT3承载式车身等。

1.2在制动摩擦片上的应用发展碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在制动摩擦片上，但含有碳纤维复合材料的产品都格外贵，所以目前这种制动摩擦片还主要应用在高档轿车上。

碳纤维制动盘被广泛用于赛车上。

例如F1赛车上。

它能够在50m的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h，此时制动盘的温度会升高到900℃以上，制动盘会因为吸收大量的热能而变红。

碳纤维制动盘能够承受2500℃的高温，而且具有非常优秀的制动稳定性。

虽然碳纤维制动盘具有卓越的减速性能，但是目前在量产的汽车上使用碳纤维制动盘却并不实际，因为碳纤维制动盘的性能在温度达到800℃以上时才能够达到最好。

也就是说，必须在行驶了数公里之后，汽车的制动装置才能进入最佳工作状态，这对于大多数只是短途行驶的车辆并不适用。

另外，碳纤维制动盘的磨损速度很快，制造成本也非常高。

1.3在座摘加热垫上的应用发展碳纤维汽车座椅加热垫是碳纤维加热应用于汽车工业的一个突破，碳纤维加热元技术在汽车配套市场变得越来越受欢迎，它将会完全替代传统的座椅加热系统。

目前几乎全球所有汽车制造厂商的高档、豪华轿车都配备了这种座椅加热装置，如奔驰、宝马、奥迪、大众、本田、日产等等。

碳纤维热载荷碳纤维是一种较高效能的导热材料，热效率高达96% ，并在加热垫中均匀密布，保证热量在座椅加热区域均匀释放，碳纤维线及温度分布均匀，又确保了加热垫长期使用保持座椅表面皮革平整完好。

不产生纹路痕迹、不产生局部变色。

温度超出设定区间则自动断电，不能满足温度要求时自动通电调节温度。

碳纤维适宜人体吸收的红外线波长，具有促进健康的保健作用，可以充分减少驾乘疲劳，增加舒适度。

1.4在轮毂上的应用发展德国的轮毂制造专家WHEELSANDMORE推出的“Megalight一Forged一Series”轮毂系列，采取两片式设计，外环为碳纤维材质打造，内毂为轻量化的合金，搭配不锈钢制的螺丝，较一般同尺码的轮毂可减轻重40%左右。

以20寸的轮毂为例，Megalight一Forged一Series轮圈仅有6kg,较一般大约18kg的重量相比，轻了一大截。

20寸的Megalight一Forged一Series组轮毂要价两万欧元，约21.86万人民币。

英国公司使用户制造的RX一X型高级轿车专用车轮，重仅为6kg可高速行驶，并可最大限度地降低车轮的径向惯性力。

由英国DYMAG公司开发的世界最轻碳纤维/镁车轮由碳纤维轮辆和镁制动盘两部分组成，并用镀钦的特殊硬件连接起来。

1.5在然料贮罐上的应用发展采用CFRP可以在满足要求的条件下实现压力容器的轻量化。

随替环保汽车（Eco-car）的开发，以氢为燃料的燃料电池汽车使用CFRP材料制作燃料贮罐已为市场所接受。

依据日本能源厅燃料电池研讨会信息，2020年日本将500万辆汽车使用燃料电池。

美国福特汽车Hummer H2H越野车也开始使用氢燃料电池，预计2010年氢燃料电池汽车将会达到一定的市场规模。

2纳米材料在汽车上的应用与发展随着高新技术的不断发展，纳米技术将会带来一场新的技术革命，从而引起21世纪又一场产业革命。

纳米技术在未来的应用将远远超过计算机工业，并成为未来信息时代的核心。

纳米是一种度量单位，1纳米为10亿分之一米。

纳米结构是指尺寸在100纳米以下的微小结构，在该水平上对物质和材料进行研究和处理的技术，称为纳米技术。

纳米技术或称毫微米技术是在单个原子和分子层次上对物质存在的种类、数量和结构形态等进行精确的观测、识别与控制技术（包括极细微尺寸的组装）的研究与应用。

2.1纳米汽油纳米汽油是我国汽车业与纳米技术链接的开端，采用最新纳米技术研制开发的汽油微乳化剂，能对汽油品质进行改善，最大限度地促进汽油燃烧。

使用时，只要将微乳化剂以适当的比例加人汽油即可。

通过实验可以看出汽油在加入微乳化剂后，可降低车辆油耗量10%一20% ，提高动力性25% 并对尾气中的污染物降低50%一80%还可以清除积炭，提高汽油的综合性能。

2.2纳米界面材料纳米界面材料技术是指超双亲性（既亲水又亲油）二元协同界面材料技术和超双疏性(既疏水又疏油)界面材料技术，由于上述两项技术几乎可以在任何材质表面实现必将在汽车等领域引发一场革命。

2.3纳米塑料历经10年的研究和探索，我国科学家最近研制出一系列的令人惊奇的纳米塑料，为塑料家族增添了新成员。

检测结果表明，纳米塑料呈现出优异的物理力学能，强度高，耐热性好，且密度较低。

由于纳米粒子的长度小于可见光波的长度，纳米塑料更显示出其良好的透明度和较高的光泽度。

部分材料的耐磨性是黄铜的27倍,钢铁的7倍。

纳米塑料在汽车上的应用前景尤为广阔。

2.4碳纳米材料最近合成的高质量碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃人世界先进行列，此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车。

氢能来源广阔，一直作为未来清洁能源的主要选择但由于储存等方面的问题制约着氢能源的开发和利用。

已有的稀土等材料由于储氢量少，应用受到限制，各国科学家已在新型储氢材料研究上展开了一场竞争。

纳米级的碳材料合成十分困难，大量低成本、高效率地合成更难。

科学家在进一步的研究中发现纳米材料在室温下具有优异的储氢性能，储氢能力可达4%以上，至少是稀土的2倍。

根据实验结果推测，室温常压下，约2/3的氢能被这些可被多次利用的纳米材料中释放。

3车用有色金属新材料的应用及发展3.1 铝合金材料铝合金是汽车上应用得最快最广的轻金属，其中的关键在于铝合金本身的性能。

由于它具有高强高韧、高比强高比模、耐热耐蚀等特性一直受到世界各国的普遍重视。

目前车用铝合金已经得到广泛使用，铝合金发动机也屡屡出现。

德国奥迪汽车公司在1999年推出的奥迪A2，以全新的轻量化结构，成为世界第一款大批量生产的全铝轿车。

奥迪A2的车身采用全铝空间框架车身ASF。

所谓ASF概念即仪表板部分由高强度铝结构支撑，空间构架由真空压铸接头的挤压成型段组成，这两者结合成很轻的铝合金车身。

从前顶柱到行李舱边，包括车门手把坑都是用铝冲压成形，前柱(A 柱)是采用高压铸铝新技术，这是一种用于飞行器结构的高难技术，它能够复合加强并改变材料厚度。

由于奥迪A2 采用ASF空间结构，使车身重量比传统钢制车身轻40%以上，只有895 公斤。

我国已经建立了比较完整的铝合金研究和生产体系，铝及铝合金材料产能达到450万吨，实际综合生产能力约350万吨。

可生产18大类，200多种铝合金，2400多个品种，14000 多种规格的铝及铝合金加工产品，基本能满足国民经济需求，但高性能、大规模航空用预拉伸铝合金板、高档民用板带箔材如特薄罐用铝合金板、PS 基版、高压电子箔材等都达不到国际先进水平,尚不能满足需要。

3.2镁合金材料镁是一种轻质的银白色金属，在镁材中添加一些其它的金属元素，例如铝、锌或者铝、锰等，它就会改变了自己的特征，变成了一种具有较高强度和刚度，具有良好铸造性能和减振性能的轻质合金材料，这些镁合金材料在现代汽车中已得到广泛的应用。

目前镁合金一般用于车上的座椅骨架、仪表盘、转向盘和转向柱、轮圈、发动机气缸盖、变速器壳、离合器壳等零件，其中转向盘和转向柱、轮圈是应用镁合金较多的零件。