用納米鋁實現(xiàn)車身超輕量化ppt

1、用納米鋁實現(xiàn)車身超輕量化用納米鋁實現(xiàn)車身超輕量化 小組成員：王冬捷小組成員：王冬捷 凌鏝曉凌鏝曉 覃山福覃山福 汽車工業(yè)發(fā)展產(chǎn)量的增多，汽車工業(yè)發(fā)展產(chǎn)量的增多，汽車保有量的增多，在給人們汽車保有量的增多，在給人們出行帶來了方便的同時也產(chǎn)生出行帶來了方便的同時也產(chǎn)生了能耗、環(huán)境排放和安全了能耗、環(huán)境排放和安全3 3大大問題。問題。20082008年中國汽車總產(chǎn)量年中國汽車總產(chǎn)量達達934.5934.5萬輛，汽車保有量萬輛，汽車保有量6466467 7萬輛；據(jù)預測，萬輛；據(jù)預測，20202020年汽車年汽車保有量將達到保有量將達到1.51.5億輛。汽車億輛。汽車的排放已是大中城市空氣的主的排放已是

2、大中城市空氣的主要污染源，占污染份額超過要污染源，占污染份額超過7575% %，如何提高汽車的節(jié)能減排水平？ 汽車是以內(nèi)燃機為動力的交通工具汽車是以內(nèi)燃機為動力的交通工具, ,之所以產(chǎn)之所以產(chǎn)生高能耗、高污染物排放生高能耗、高污染物排放, ,主要是油氣的供應量主要是油氣的供應量不夠精確以及燃料燃燒不充分所造成的。不夠精確以及燃料燃燒不充分所造成的。l提高發(fā)動機的綜合性能提高發(fā)動機的綜合性能l車身輕量化車身輕量化 l制動能量回收系統(tǒng)制動能量回收系統(tǒng)l新型燃料的開發(fā)利用新型燃料的開發(fā)利用l發(fā)展凈化汽車尾氣技術(shù)發(fā)展凈化汽車尾氣技術(shù) 汽車輕量化的技術(shù)內(nèi)涵是：汽車輕量化的技術(shù)內(nèi)涵是： 采用現(xiàn)代設(shè)計方法和

3、有效手段對汽車產(chǎn)采用現(xiàn)代設(shè)計方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計，或使用新材料在確保品進行優(yōu)化設(shè)計，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達到減重、降低汽車產(chǎn)品自身重量，以達到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標耗、環(huán)保、安全的綜合指標。汽車輕量化絕非是簡單地將其小型化。首先應汽車輕量化絕非是簡單地將其小型化。首先應保持汽車原有的性能不受影響，既要有目標地保持汽車原有的性能不受影響，既要有目標地減輕汽車自身的重量，又要保證汽車行駛的安減輕汽車自身的重量，又要保證汽車行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時汽車本全性、耐撞性、抗

4、振性及舒適性，同時汽車本身的造價不被提高，以免造成經(jīng)濟上的壓力。身的造價不被提高，以免造成經(jīng)濟上的壓力。ATTENTION!ATTENTION!車身輕量化的優(yōu)點：車身輕量化的優(yōu)點：l 油耗顯著降低油耗顯著降低 汽車車身約占汽車總質(zhì)量的汽車車身約占汽車總質(zhì)量的3030，空載情況下，空載情況下，約約7070的油耗用在車身質(zhì)量上。的油耗用在車身質(zhì)量上。l 效率升高效率升高 有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，若汽車整車質(zhì)量降低有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，若汽車整車質(zhì)量降低1010，燃油效率可提高燃油效率可提高6 68 8；若滾動阻力減少；若滾動阻力減少1010，燃油效率可提高，燃油效率可提高3 3；若車橋、變速器等機；若車橋、

5、變速器等機構(gòu)的傳動效率提高構(gòu)的傳動效率提高l0l0，燃油效率可提高，燃油效率可提高7 7。l 車輛操控穩(wěn)定性和碰撞安全性的提升車輛操控穩(wěn)定性和碰撞安全性的提升 車輛行駛時顛簸會因底盤重量減輕而減輕，整車輛行駛時顛簸會因底盤重量減輕而減輕，整個車身會更加穩(wěn)定；輕量化材料對沖撞能量的個車身會更加穩(wěn)定；輕量化材料對沖撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞安全性。吸收，又可以有效提高碰撞安全性。汽車輕量化與材料密切相關(guān)汽車輕量化與材料密切相關(guān) 汽車輕量化要求一方面用高強度的材料，汽車輕量化要求一方面用高強度的材料，另一方面要用輕質(zhì)材料，即強重比較高的另一方面要用輕質(zhì)材料，即強重比較高的材料，而且，它還必須在

6、適于成型、耐腐材料，而且，它還必須在適于成型、耐腐性、焊接、表面處理等方面都具有出色的性、焊接、表面處理等方面都具有出色的性能。性能。 目前研制開發(fā)高強度高韌性鋁合金目前研制開發(fā)高強度高韌性鋁合金, , 大致從以下幾個大致從以下幾個方面進行方面進行: :l Al - Cu - Mg (2000 Al - Cu - Mg (2000 系列系列) ) 合金合金: :以杜拉鋁、超杜拉以杜拉鋁、超杜拉鋁著稱的鋁著稱的20172017、2024 2024 鋁合金，具有與鋼材匹敵的強度。鋁合金，具有與鋼材匹敵的強度。但是因含了比較多的銅，而耐蝕性較差但是因含了比較多的銅，而耐蝕性較差l Al - Zn -

7、 Mg - Cu (7000 Al - Zn - Mg - Cu (7000 系列系列) ) 合金合金: :本系合金分為本系合金分為具有最高強度的具有最高強度的Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金、及不含銅溶接構(gòu)造合金、及不含銅溶接構(gòu)造用用Al-Zn-MgAl-Zn-Mg合金。合金。l Al - Mg - SiAl - Mg - Si (6000 (6000 系列系列) ) 合金合金鋁基復合材料：鋁基復合材料：本系合金具有良好的強度、及耐蝕性是構(gòu)造用材料的本系合金具有良好的強度、及耐蝕性是構(gòu)造用材料的代表性合金，但是溶接狀態(tài)的接頭強度比較低，通常代表性合金，但是溶接狀態(tài)的接頭強度比

8、較低，通常焊鉚釘、螺栓搭配使用。焊鉚釘、螺栓搭配使用。鋁合金鋁合金鋁合金在轎車上應用圖示鋁合金在轎車上應用圖示Al - Mg - SiAl - Mg - Si 合金合金 Al-Mg-SiAl-Mg-Si 系合金密度低、耐腐蝕、焊合系合金密度低、耐腐蝕、焊合性好性好, ,具有良好的綜合機械性能。在烤漆溫度具有良好的綜合機械性能。在烤漆溫度160160180180并保持并保持20203030分鐘時，合金的強分鐘時，合金的強度會顯著加強，這稱為度會顯著加強，這稱為“烘烤硬化性（烘烤硬化性（Bake Bake Harding,BHHarding,BH性）性）”充分利用這種充分利用這種BHBH性，可以性

9、，可以使車架材料進一步薄殼化。需要注意的是鋁使車架材料進一步薄殼化。需要注意的是鋁合金板與鋼板相比合金板與鋼板相比回彈回彈更大，因此在沖壓成更大，因此在沖壓成型時應盡量可能保持較低的耐力狀態(tài)，也就型時應盡量可能保持較低的耐力狀態(tài)，也就是盡量保持在較低的室溫沖壓成型。是盡量保持在較低的室溫沖壓成型。鋁合金板材鋁合金板材沖壓成型沖壓成型組裝組裝烤漆烤漆沖壓成型性彎曲加工性，焊接/接合性BH性，防銹性汽汽車車車車架的制造工架的制造工藝藝汽車車架制造過程中的溫度變化汽車車架制造過程中的溫度變化鋁合金板材鋁合金板材融化處理融化處理汽車車架制汽車車架制造工藝流程造工藝流程溫度溫度制造工藝流程制造工藝流程淬

10、火淬火放置室溫中放置室溫中沖壓成型，沖壓成型，組裝組裝烤漆烤漆汽車車架制造過程中的合金強度變化汽車車架制造過程中的合金強度變化鋁合金板材鋁合金板材汽車車架制汽車車架制造工藝流程造工藝流程鋁合金強度鋁合金強度淬火淬火放置室溫中放置室溫中沖壓成型，沖壓成型，組裝組裝烤漆烤漆納米集合形成納米集合形成加工硬化加工硬化析出強化析出強化（納米析出相）（納米析出相）制造工藝流程制造工藝流程 放置室溫時溫時，其BH性無法充分顯現(xiàn)顯現(xiàn)，影響響到材料特性的參參差不齊與齊與強度不足。這樣這樣的現(xiàn)現(xiàn)象可能與鋁與鋁合金中原子的集合體（納納米集合體，大小約為約為12個納個納米）形成有關(guān)關(guān)。上圖為上圖為Al-CuAl-Cu

11、合金中納米集合體形成過程的模擬圖，合金中納米集合體形成過程的模擬圖，圖中圖中A1A1原子沒有表示出來，只顯示了原子沒有表示出來，只顯示了CuCu原子和原子間原子和原子間的空孔。的空孔。CuCu原了最初足隨機無序地散亂分布的，隨著原了最初足隨機無序地散亂分布的，隨著時間經(jīng)過它迅速聚合成微小的納米集合體時間經(jīng)過它迅速聚合成微小的納米集合體(b)(b)及及(c)(c)。只要添加進極少量的其他元素只要添加進極少量的其他元素( (超微合鑄超微合鑄) )，就可以大，就可以大大影響其成型過程和分散狀態(tài)。大影響其成型過程和分散狀態(tài)。另一方面，延展性和成型性很大程度上受到結(jié)結(jié)晶粒的大小、粒界構(gòu)構(gòu)造組織組織的影響

12、響。金屬屬多是多結(jié)結(jié)晶體（由復數(shù)結(jié)復數(shù)結(jié)晶聚合而成）結(jié)結(jié)晶與結(jié)與結(jié)晶間間存在分界，這這一分界稱為結(jié)稱為結(jié)晶粒的粒界，它對它對金屬屬的形狀變狀變化或強度產(chǎn)產(chǎn)生影響響，特別別是粒界附近沒沒有析出物的領(lǐng)領(lǐng)域即無析出帶帶（PFZ）的影響響效果更大。對對于PFZ的形成、控制，一般認為納認為納米集合體起了很大作用。無析出帶（無析出帶（PFZPFZ）納納米鋁鋁合金就是通過納過納米工藝藝制造出的、具有全新概概念內(nèi)內(nèi)部組織組織的一種納種納米多晶合金。納納米多晶合金是指結(jié)結(jié)晶粒內(nèi)將內(nèi)將復數(shù)復數(shù)的形狀狀和構(gòu)構(gòu)造各不相同的納納米析出物（超微析出物）進進行分散，同時對時對PFZ的幅度及納納米析出物的形態(tài)進態(tài)進行控制，而制備備出的復復合組織組織。 如果能夠成功地在納米水平實現(xiàn)鋁合金內(nèi)如果能夠成功地在納米水平實現(xiàn)鋁合金內(nèi)部組織的最合理化，從而制備出納米多晶材部組織的最合理化，從而制備出納米多晶材料，那么鋁合金材料將作為各種汽車板材，料，那么鋁合金材料將作為各種汽車板材，在車架、擋泥板、頂蓋、前后車門等方面擴在車架、擋泥板、頂蓋、前后車門等方面擴大其應用范圍，這對于提高汽車的燃料效率、大其應用范圍，這對于提高汽車的燃料效率、顯著減少廢氣排出、實現(xiàn)