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日本汽车新材料发展综述时间:2009-12-1910:10来源:汽车与配件作者:王建萍近年来随着全球经济的发展能源问题和环保问题日益受到人们的关注汽车行业面临一系列新的问题。诸如一方面汽油价格在不断地创新高安全法规越来越多汽车排放指标的更新版本在不断地发布另一方面全球化竞争愈演愈烈降低汽车成本压力越来越大。面对这些课题人们对新材料技术研发寄予了厚望。近年来日本汽车行业在材料技术研发方面诸如钢铁、有色金属、非金属等出现了一些新的动向。钢铁材料1.钢板材料车身与底盘的轻量化对于提高燃油经济性和削减CO2具有重要意义。目前解决该问题的有效手段是使用具有高撞击安全性的高强度材料。从车身高强度材料的应用情况来看汽车外板如发动机罩、车门、行李箱、侧围外板等处已经应用了340MPa级烘烤硬化型钢板(以下称为BH钢板)和440MPa级高强度材料。车身骨架部件目前流行使用440MPa和590MPa级高强度材料。590MPa级高强度材料大体分为析出硬化钢、双相钢(以下称为DP饮)和相变诱导塑性钢(以下称为TRIP钢)三种。DP钢比析出硬化钢的屈服强度低、延伸性高；TRIP钢比DP钢的延伸性高、能量吸收性能好。另外还有一部分780MPa级和980MPa级的高强度材料也被应用780MPa级高强度材料主要使用DP钢和TRIP钢980MPa级的高强度材料主要使用DP钢。另外随着高频淬火和热冲压成型技术等新的热处理技术的应用零部件高强度化技术得到进一步发展。热冲压成型技术就是对加热的钢板进行冲压的同时还进行冷却淬火这样零部件抗拉强度可达1470MPa。汽车行驶部位的部件形状复杂强度要求高焊接性能要求也很高所以高强度钢板应用很困难。但是近年来人们为了提高成形性开发了TRIP钢；为了提高扩孔加工性开发了贝氏体钢；为了确保焊接接头疲劳强度开发了耐HAZ(保持热影响区性能)的软化钢板其强度为590MPa级有的可达780MPa。以前汽车的耐腐蚀钢板多为各种镀锌钢板近年来热浸镀锌铜板(GA)成为了主流。为了提高冲压成形性对GA上敷覆无机类或有机类起润滑作用的氧化膜该工艺得到了推广应用。人们还进一步开发了耐腐蚀性好的Zn-AL—Mg镀锌板主要为了省略后面的电镀工序这已在汽车上得到了广泛应用在环保方面由于EU-ELU对报废汽车的规定)对特定的环境污染物进行了使用限制人们开发了无六价铬表面处理技术代替以往的电镀钢板中使用含有铬酸盐“钝化”处理的六价铬。油箱钢板不应含Pb所以现在不再使用过去的Pb-Sn合金电镀钢板而采用Sn-Zn电镀钢板、镀铝钢板。混合动力车实现了提高燃油经济性和轻量化的目的随着技术的进步驱动电机的铁芯材料即电磁钢板的需求量越来越大与此同时要求驱动电机小型轻量化、高效率化为此有必要开发最优性能的电磁钢板及其应用技术。2.结构用钢结构用钢大多用于发动机、变速器、底盘等强度要求高的部件上它们不仅需要低成本、高强度、轻量化而且还需要环保。发动机的连杆、曲轴等部件通过省略热处理而降低制造成本广泛应用非调质钢并且还在向更高强度化发展。曲轴由于在轴颈圆角处进行了高频淬火增加了强度。这样我们可以用低成本的钢材而获得较高强度的性能。涨断式连杆的大头不进行机械加工而进行涨断分离加工贴合也非常好。自动变速器内一些零件要求耐磨性和高疲劳性能的材料。另外还探讨使用新材料、高浓度渗碳、喷砂等新工艺。差速器齿轮过去使用CrMo钢而现在添加了B进行晶界强化还开发了低循环疲劳强度高的钢材。在环保方面欧洲比较流行使用低压渗碳、气体淬火技术。为了减少环境污染物还开发了无铅材料。3.不锈钢由于不锈钢的耐热性和耐腐蚀性好所以被用于发动机和排气系统的部件上。对于单层排气管铁素体不锈钢是最佳的选择。随着排气温度的不断上升它既能满足小型复杂零部件的耐热性还具有良好的加工性。对于薄壁化结构的双层排气管添加REM(稀土金属)的奥氏体不锈钢是最佳的选择。它既能提高耐热性又能使催化剂早期地活性化。目前这些技术都处在实用化阶段。4.铸铁材料铸铁廉价且形状设计自由度大、切削性好对于复杂形状的部件控制化学成份和组织可以带来优良的特性(高强度、高耐热性、高耐磨损性)。常应用于发动机的缸体、曲轴、凸轮轴和排气管等处。缸体的轻量化除了使用铝铸件还使用蠕墨铸铁控制熔化过程的石墨组织使之付予一定的性能同时应考虑轻量、高强度、高韧性。一体化的涡轮壳和排气管的铸件采用了耐热不锈钢铸件它是通过真空吸铸来达到薄壁化。在底盘部件中钣金焊接件也换成了一体结构的薄壁球墨铸铁如摇臂类部件。过去由于铸铁焊接困难所以把价格昂贵的钢铸件与桥壳进行焊接而现在的做法是在铸造时把球墨铸铁与钢进行结合从而达到低成本和轻量化的目的这样的