汽车材料

第一篇：汽车材料

生产效率高、产品质量好、成本低、节省能源和原材料。模具工业是制造业中一项基础产业，同时又是高新技术产业，现代工业品的发展和技术水平提高，很大程度上取决于模具工业的发展。近年来我国模具发展迅速，对模具材料的性能要求越来越高，目前模具钢产量已跃居世界前列，并形成了我国的模具钢系列，但总的看，我国模具钢的生产技术、产品质量等与发达国家相比还有一定差距，很多制造大型.精密.复杂.长寿命模具的钢材还需进口。模具是在汽车、拖拉机、飞机、家电、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中的重要工艺装备。

用于生产上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件和陶瓷件等毛坯或成品零件。

一辆汽车由上万个零部件组装而成，而上万个零部件又是由上千种不同材料、几千种不同的规格品种加工制造出来。

据统计，钢材的1/

4、橡胶的一半以上用于汽车生产。汽车用四大类工程材料及其选用 首先考虑采用金属材料

金属材料属于全能材料，能够满足承载和其它要求，也符合经济要求。

金属在静态和动态条件下，具有适当的强度、刚度和韧性。其它物理特性也满足要求。金属有众多成形及制造工艺和庞大的设计特性数据库。有完善的报废和再循环利用行业

只有在极特殊的性能需要时，才会考虑如聚合物和陶瓷等非金属材料。

除了直接的工程应用问题外，材料选择还需考虑污染和再循环利用这样的政治问题。汽车非金属材料按用途可分为三大类: 汽车结构材料：非金属材料中，塑料独占了车身内饰件，进而占领了轿车前后保险杠份额；

汽车运行材料：是在汽车运行中，使用周期短，消耗费用大，对汽车使用性能影响较大的一些非金属材料；

汽车喷涂材料：对汽车的车身、底盘、支架、车厢和零部件的涂装，赋予汽车漂亮的外观和优良的防护性能。

适用性：材料的性能必须满足具体要求。必须与部件或者装置要完成的任务相匹配；

要考虑整个使用要求，如力学载荷、载荷范围、硬度、刚度及柔性、汽车设计对质量的特别要求、各种物理特性等。

质量和样式要求作为性能要求的扩展，也需要考虑。噪声、振动

美学特点、静态造型、色彩、纹理、感觉和气味。经济性：经济因素和商业因素至关重要。常规的或标准化的形式提供。可行性：

要考虑加工过程。

部件和产品的制造方法和规模对材料也有较大的影响。环境相宜性：法规的要求对汽车部件的和选择也有影响。健康和安全因素制约着一些项目； 对于处理方法、垃圾成本及再循环经济的必要性。单一组成的材料部件的再循环利用相对容易； 德国Paderbom大学O.Habn等人提出“多材料轻量化结构（”Lightweight Construction by multi material）及“合适的材料用在合适的部位”（The right material in the right place）两概念。认为多材料结构设计代表了今后汽车车身结构的发展趋势。

通过对多材料结构进行优化，既能改进轻量化作用：不但可以减轻车身质量、节约能源、降低油耗、减轻污染，也可以降低成本、提高企业竞争力、增加企业利润。

汽车的一般部件质量每减轻1%，可节油1%；运动部件每减轻1%，可节油2%。据测算，如汽车自重减少50 kg，则每升燃油行驶距离可增加1km；换言之，若自重减轻10％，则燃油经济性可提高约5.5％。汽车性能，又能显著减小质量。美国政府于1993年推出的PNGV（Partner of New General Vehicle）计划：要求轿车的整备质量降低40%，使轿车每加仑汽油可行驶80英里（三倍燃料效率）及有效降低排放。

福特公司的Synergy2010概念车采用了高强度铝合金车身，使质量降低了1/3； 通用公司的Precept采用铝合金车身及骨架，其质量降低了45%；

克莱斯勒公司的未来型道奇Intrepid ESX概念车采用的全铝合金车身质量比钢板车身轻272kg。2008年1月，我国汽车轻量化技术创新战略联盟在宁波成立。

作为我国汽车行业的第一个技术创新战略联盟，其中长期发展目标是，开展汽车轻量化材料应用共性关键技术研究，攻克和自主掌握轻量化核心关键技术，提升汽车行业轻量化材料应用水平。

该联盟由中国汽车工程学会、中国第一汽车集团公司、东风汽车公司、浙江吉利控股集团有限公司、奇瑞汽车有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、中国汽车工程研究院、吉林大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、宝山钢铁股份有限公司、西南铝业集团有限责任公司等12家单位共同组成。近年来，我国在汽车轻量化方面也取得了不少成果，一批汽车新材料项目被列为国家“863”、“973”高新技术项目和国家科技攻关重大项目，促进了汽车轻量化技术的进步。

上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金为原料，吉利、一汽、奇瑞等也在轿车车身上进行了轻量化材料的应用试验。

我国已有一批拥有自主知识产权的汽车车身模具开发技术；车身结构方面，汽车车身、底盘、动力传动系统等零部件整体加工技术也有了长足进步。

塑料：以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂，以增加其工艺性能与使用性能。添加剂有：填料和增强材料、填充剂、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂等。按照使用特性，分为：

通用塑料是指产量大、用途广、成型好、价格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料指能承受一定外力作用、具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。特种塑料具有特种功能，如氟塑料和有机硅等。按照理化特性，又可分为：

热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料，热固性塑料优点是强度、耐热性好，受压不宜变形；缺点是：成型工艺复杂，生产效率低。热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其优点是成型工艺简单，生产率高，具有一定的机械性能，可重复回收使用塑料在汽车上的应用按功能应用主要分为三类：

外装件：以塑代钢，增加塑料制品的应用量，减轻汽车重量，达到节能的目的。如保险杠等。内饰件：以安全、环保、舒适为应用特征，用可吸收冲击能量和振动能量的弹性体和发泡塑料制造仪表板、座椅、头枕等制品，以减轻碰撞时对人体的伤害，提高汽车的安全系数。功能结构件：多采用高强度工程塑料，减轻重量，降低成本，简化工艺。如用塑料燃油箱，发动机和底盘上的一些零件等。缺点是：耐热性差，刚度较低。尼龙 ：主要用于汽车发动机及发动机周边部件，主要品种是GFPA6、GFPA66、增强阻燃PA6等产品。在汽车发动机周边部件上的应用：由于发动机周边部件主要是发热和振动部件，其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙。

尼龙具有较好的综合性能，用玻纤改性后的尼龙，主要性能得到很大的提高，如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提高。

尼龙的品种多，较易回收循环利用，价格相对便宜等，这些因素促成尼龙成为发动机周边部件的理想选择材料。

进气歧管是改性尼龙在汽车中最为典型的应用，1990年德国宝马汽车公司，首先将以玻纤增强尼龙为原料制造的进气歧管应用在六汽缸发动机上；以后世界各大汽车公司纷纷跟进，改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。在汽车发动机部件上的应用

发动机盖，发动机装饰盖，汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作为首选材料 与金属材质相比，以汽缸头盖为例质量减轻50%，成本降低30%。

除了发动机部件外，汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙，如机油滤清器，刮雨器，散热器格栅等。聚酯PBT：

广泛地用于生产保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子板、供油系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速器及离合器踏板等部件。

PBT与增强PA、PC、POM在汽车制造业中的竞争十分激烈。

PA易吸水，PC的耐热性耐药性不及PBT；在汽车用途接管方面，由于PBT的抗吸水性优于PA，将会逐渐取代PA。在相对湿度较高、十分潮湿的情况下，由于潮湿易引起塑性降低，电器节点处容易引起腐蚀，常可使用改性PBT。在80℃、90%相对湿度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。

GE公司的PBT/PC合金，商品名为Xenoy1731,在高级轿车中应用最为广泛；它的耐热性好，耐应力开裂，具有优良的耐磨，耐化学腐蚀性，低温冲击强度高，易加工和涂饰性好，主要应用于高档轿车保险杠，车底板，面板和摩托车护板等。

聚甲醛 POM POM生产的汽车部件质轻，噪声低，成型装配简便，因此在汽车制造业获得越来越广泛的应用。

POM质轻，加工成型简便，生产成本低廉，材料性能与金属相近。

改性POM的耐磨系数很低，刚性很强，非常适合制造汽车用的汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万上节轴承、马达齿轮、曲柄、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。

制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件是改性POM的强项，这些部件对金属磨耗小，减少了润滑油用量，增强了部件的使用寿命；因此可以广泛替代铜、锌等金属生产轴承、齿轮、拉杆等。

聚碳酸酯：改性PC由于具有高机械性能和良好的外观，在汽车上主要用于外装件和内装件，用途最为广泛的是PC/ABS合金和PC/PBT合金。

汽车内装件： PC/ABS合金是最适合用于汽车内装件的材料。

因为PC/ABS合金具有优异的耐热性、耐冲击性和刚性，良好的加工流动性。也是制造汽车仪表板的理想材料。

PC/ABS合金的热变形温度为110℃～135℃，完全可以满足热带国家炎热的夏天中午汽车在室外停放的受热要求。PC/ABS合金有良好的涂饰性和对覆盖膜的黏附性，因此用PC/ABS合金制成的仪表板无需进行表面预处理，可以直接喷涂软质面漆或覆涂PVC膜。

PC/ABS合金还用来制造汽车仪表板周围部件、防冻板、车门把手、阴流板、托架、转向柱护套、装饰板、空调系统配件等汽车零部件。

汽车外装件 ：PC/PBT合金和PC/PET合金既具有PC的高耐热性和高冲击性，又具有PBT和PET的耐化学药品性、耐磨性和成型加工性，因此是制造汽车外装件的理想材料。

PC/PBT汽车保险杠可耐－30℃以下的低温冲击，保险杠断裂时为韧性断裂而无碎片产生。弹性体增韧PC/PBT合金和PC/PET合金更适合制作汽车车身板、汽车侧面护板、挡泥板、汽车门框等。

高耐热型PC/PBT合金和PC/PET合金的注射成型外装件可以不用涂漆。PC/PET合金可制作汽车排气口和牌照套。

PC/ABS合金也可以制作汽车外装件，如汽车车轮罩、反光镜外壳、尾灯罩等。PC/ABS具有良好的成型性，可加工汽车大型部件，如汽车挡泥板。聚苯醚

改性PPO在汽车上主要用作对耐热性、阻燃性、电性能、冲击性能、尺寸稳定性、机械强度要求较高的零部件。如PPO/PS合金适用于潮湿、有负荷和对电绝缘要求高、尺寸稳定性好的场合，适合制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零部件，也适合制造连接盒、保险丝盒、断路开关外壳等汽车电气元件。

PPO/PA由于具有优异的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性、抗冲击性。可用于制作汽车外部件，如大型挡板、缓冲垫、后阻流板等。

对玻璃化转变温度要求较高的发动机罩时PPO/PA合金今后的应用方向。

PPO/PBT合金的热变形温度高，对水分敏感度小，是制造汽车外板的理想材料。

塑料具有多种优势

减轻车体的重量，－般塑料的比重0.9～1.5，纤维增强复合材料比重也不超过2.0。塑料成型容易，使得形状复杂的部件加工十分便利。

例如仪表台用钢板加工，往往需先加工成型各零件，再分别用连接件装配或焊接而成，工序较多，而用塑料可－次加工成型，加工间短，精度保证。塑料制品的弹性变形特性能吸收量的碰撞能量，对强烈撞击较大的缓冲作用，对车辆乘员起保护作用。另外，塑料还具吸收衰减振动噪声的作用，可提高乘坐的舒适性。现代汽车都采用塑化仪表板方向盘，增强缓冲作用。

前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，减轻车外物体对车身的冲击力。塑料耐腐蚀性强，局部受损腐蚀。如果用塑料做车身覆盖件，十分适宜污染较大的区域使用。根据塑料的组织成分，通过添加同的填料、增塑剂硬化剂制所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，适应不同部件的用途。

保险杠相当的机械强度，而坐垫靠背就采用柔软的聚氨酯泡沫塑料。塑料颜色可通过添加剂调同颜色，省去喷漆的麻烦。

某些塑料件还可电镀，如ABS塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、标牌、开关旋钮、车轮装饰罩等。塑料未来技术发展方向 内装件

PVC不久将从内饰件应用中退出；聚氨酯因其柔软的触感，预计在内饰件（尤其是高档车）上的应用会不断增长，而中档车在内饰PP化推动下可能更倾向于采用TPO；PU在内饰中尚难以被其他材料取代；复合材料在结构件（如座椅骨架）和吸收冲击能量的零件上的应用将会增长；金属－塑料混合材料在内装件中的应用极具潜力。未来要着力开发外表美观（低反光、耐磨、半透明）同时具有良好降噪性能（尤其是嗡嗡、吱吱声和卡嗒声）的内饰新材料；开发具有优良高速冲击性能的内装件材料；弄清塑料材料触觉特性的本质。

开发快速制造技术；适应不同材料体系的一步成形技术；人工智能系统。照明、电子、环境控制一体化设计；内、外装材料体系同一化。

根据使用性能要求，制定材料技术标准；制定适用于不同材料竞争分析的试验标准；建立汽车内装件用先进塑料、复合材料的毒性和对环境破坏性的统一评估方法。外装件

开发耐候、耐化学侵蚀，具有良好的表面光泽和抗轻微撞击性能的外装件用聚合物体系；提高塑料零部件的表面光洁度；开发光亮、耐候的着色剂；开发先进的增强材料及增强技术；开发可生产出A级表面、免油漆外装件的复合材料。

开发大批量、低成本的工装技术；开发大型薄壁零件快速制造工艺；开发先进的模压机；虚拟原型技术；低成本。高表面质量结构复合材料的快速制备工艺开发。照明纳入总体设计；内、外装材料体系同一化。

建立制造、装配工艺与零部件性能预测模型；建立不同老化条件（短期、中期和长期）下，零部件试验结果关联性的方法；建立零件耐候性预测模型、快速试验方法。发动机零部件

开发低成本的耐热树脂材料。导电树脂材料；开发燃料电池、混合动力零部件用材。开发燃料电池塑料件制造技术。

混合动力（包括燃料电池）塑料零部件设计技术。开发用于代用动力系统零部件的塑料、复合材料的快速试验技术，它们往往承受高温和化学腐蚀。

底盘与驱动系零部件

开发结构件用的低成本热塑性复合材料、碳纤维复合材料，冲击能量吸收率高的材料，疲劳性能和抗蠕变性能好的材料；开发新的低成本增强技术（如新的增强纤维，新的填充颗粒和纳米微粒、导电颗粒等），以满足零部件高刚度、高耐热性及成形性要求。连接与密封技术；修理技术；新的零部件成形技术。

整车NVH特征模型；开发低自重汽车新型悬架系统；降低零部件集中载荷的设计方法。建立零部件抗长期老化性、疲劳耐久性的快速试验方法；建立汽车结构件的预测工程手段和系统。

塑料密集汽车

开发生产夹层构件的材料与工艺；开发满足汽车设计要求的新型塑料合金和塑料共混物，热塑性塑料，热固性塑料和工程塑料；开发耐火塑料。

热塑性塑料快速成型工艺；快速低温连接方法；亚微观水平的添加剂；低温涂料及工艺；无油漆表面；无夹具装配；节能制造工艺；塑料车身骨架快速成型与装配。

建立汽车塑料、复合材料性能数据库；适于塑料的低成本车身骨架设计技术；塑料—金属材料复合零部件设计技术；在清洁材料（生物塑料）开发的基础上．设计塑料密集汽车。开发用于评估各种塑料和复合材料的物理老化性能、化学老化性能及耐候性的试验方法：建立制造工艺参数一零部件性能之间关系的预测模型；建立快速试验结果与零部件长期性能的关系；材料的高应变率破碎试验技术。粉末冶金材料

粉末冶金材料成分自由度大和粉末烧结工艺的近净形特点，其在汽车上的应用有增加的趋势，特别是铁基粉末烧结材料在要求较高强度的复杂结构件上的应用越来越多。

组装式粉末冶金空心凸轮轴是近年来的新产品，它是由铁基粉末冶金材料制成凸轮，然后用烧结或机械的办法固定在空心钢管上组成。与常规的锻钢件或铸铁件相比，可降重25%~30%。此种凸轮轴已在高速汽油机上使用，随?柴油机凸轮轴服役工况的日益苛刻，粉末冶金空心凸轮轴有推向柴油机的趋势。

粉末锻造连杆已经成功应用，近年开发的一次烧结粉末冶金连杆技术的生产成本较低，可实现11%的轻量化。德国Opel公司装在2.0L的OHC发动机上行驶30万km的效果未见异常。汽车轻量化关键:材料加工技术创新

1.通过零部件和车身部件结构优化，采用高强度钢·铁和铝、镁合金等轻质材料，以及通过改进成形工艺等手段；

2.选择适宜的轻量化材料及其加工技术应考虑在资源、环保、技术和成本控制等多方面的协同发展，以适应汽车轻量化的发展需要。

常用塑料材料通性：

1）重量轻──铁的比重是7.8﹐铝的是2.6﹐而塑料的比重只有0.9~2之间； 2）坚固耐用－尤其是玻璃纤维强化塑料（FRP）更是强韧无比； 3）电绝缘性强；

4）耐蚀性强－耐水﹑耐油﹑耐酸﹑耐化学品﹐且不生锈； 5）成型容易﹐生产率高－具有加热软化的性质﹐极易成型； 6）原料丰富﹐价格低廉－原料取得容易﹐可增加广泛用途；

7）色彩鲜明﹐着色容易－光泽﹑透明﹑半透明性好﹐色彩清明﹐适当加入着色剂﹐可改变其色泽；

8）主要原料为煤炭﹑石油等石油化工之产品；

成型加工

成型加工原理：成型加工方法一般为熔化﹑流动﹑凝固三个基本过程的变化； 第一阶段：

可塑化阶段──熔化 第二阶段：

充填阶段──流动 第三阶段：

冷却阶段──凝固 可塑化：塑料之所以可以成型加工是由于塑料在温度与压力的作用下产生变形，依照受热温度不同可分为四种状态，玻璃状态﹑可塑性状态﹑分解状态。玻璃状态分子在冻结状态，硬且脆遇压力易破裂；高弹性状态因外力可变形，未达熔化状态，不易成型；可塑化状态可随意加工；分解状态后塑料开始分解﹐出现气体分解物，甚至烧焦；

充填：充填是将可塑化状态下的融融塑料，在压力的作用下流动，充满整个成型空间而成型的过程。若塑料的流动性不良，成型压力不足时﹐可造成充填不足的现象；相反流动性越好，易造成成型品在分模面上造成毛边缺陷；

冷却：成型品的冷却时间是依照塑料的性质﹑成型品的形状大小﹑尺寸精度﹑外观而定；

第二篇：汽车（推荐）

中国汽车发展史简表：

1956年我国正式开始生产汽车（长春一汽），结束了我国没有汽车工业的历史。

1958年上汽第一辆汽车凤凰轿车下线。

1978年通用公司董事长汤姆斯。墨菲访华。（大器晚成型，1997年才和上汽联姻，进入中国。）

1979年AMC访华，会谈后，《关于北京汽车制造厂与美国汽车公司合营吉普车公司的报告》上报国务院，这是富有历史意义的中美汽车行业合作的第一份文件。

1979年到1983年，历经4年半谈判时间。1983年北京汽车制造厂和美国汽车公司合资经营协议签订。1984年1月15日，北京吉普汽车公司正式开业。1985年，中美合资第一辆切诺基下线。

1984年8月11日，在北戴河召开中央财经领导小组会议，讨论汽车工业发展，主要是轿车工业发展问题。这是形成中国发展轿车战略决策的重要会议，改写了中国汽车工业的历史。

1984年，天津汽车工业公司与日本大发汽车公司签订微型汽车许可证合同（两公司的合作不是合资，而是购买技术）。后来丰田吃掉大发，一汽兼并了天汽。

1984年10月10日，上汽、中汽总公司和德国大众签订合作协议，并在上海安亭举行了开工典礼。1985年3月，上海大众汽车公司成立。

1985年3月，广州汽车厂、中国国际信托投资公司与法国标致汽车公司、巴黎银行、国际金融公司合资建立广州标致汽车有限公司。

1986年，以CKD方式引进的第一辆夏利（当时叫夏瑞特）两厢式轿车下线。（天津）

1987年，湖北十堰，召开“中国汽车工业发展战略研讨会”，冲破了中国不能发展轿车的禁锢，成为中国汽车工业发展史上一座分水岭。

1987年，撤销中国汽车工业总公司，成立中国汽车工业联合会，陈祖涛任理事长。

1987北戴河会议，成立了国务院振兴汽车工业协调小组。形成我国汽车工业领导体制：国务院振兴汽车工业协调小组——中国汽车工业联合会——企业。确立了三大三小，一汽、二汽、上汽三大，北京吉普、天津大发、广州标致三小。一汽生产高中级轿车，排量在2.0以上，上汽生产中级的桑塔纳轿车，排量1.8-2.0，二汽生产普及型轿车，排量在1.3-1.6；三小从进口轿车散件组装开始，逐步实施国产化生产。

1988年5月，一汽与德国大众签署了奥迪轿车技术转让协议。中国企业开始真正批量生产国际标准的高档轿车。

1988年长安公司与日本铃木公司就引进奥拓轿车签订协议，1991年开始试生产。1993年长安与铃木建立合资企业。

1989年，美国熊猫汽车公司RMC与惠州达成建厂意向，在淡水镇举行了奠基。

1989年9月11日，广州标致505SX轿车正式投产，实现了广州人生产轿车的梦想。1985——1992年是广标黄金时期。1997年10月31日，广标终结。

1990年11月，一汽和大众15万辆轿车合资合同签订。1991年，一汽大众公司成立，同年12月5日，第一辆捷达A2轿车下线。1992年，雪铁龙公司与东风公司（二汽）正式签署30年合资协议。

1992年5月，神龙汽车公司（二汽与法国雪铁龙合资）成立，1996年投入生产运营。

1994年2月，《汽车工业产业政策》出台，中国汽车工业进入新的发展时期。

1995年11月，台湾裕隆集团与福建汽车工业集团合资成立东南汽车公司。2003年3月21日，第一辆菱帅轿车下线。

1997年，在奥迪100基础上搭载克莱斯勒488发动机的“小红旗”下线，红旗品牌被复活。

1997年3月，上汽和通用正式签约，在上海生产别克高档轿车。1998年12月17日，第一辆别克新世纪下线。

1998年7月，广州本田汽车有限公司正式成立，1999年3月26日，广州雅阁轿车2.3VTi正式下线，同日，第一家广本特约销售店在广州黄石路开业，也是国内首家“四位一体”（4S）汽车销售服务店。开业前，广本编写了8大本《特约销售服务店服务手册》，这是中国第一套现代汽车销售业态的“行业标准”。广本成了中国汽车现代销售模式的“开山鼻祖”。广本自主品牌将启用全新标志，第一款车将于2010年正式投产。

1998年10月，丰田以90年代新产品柯斯特代替旧产品进行合资，四川丰田有限公司建立，这是丰田在中国的第一个整车厂。

1999年底，丰田获准在天津生产轿车产品。2000年，丰田与天汽集团合资组建天津丰田股份公司。2002年6月，一汽重组天汽，8月，丰田跨过天汽与一汽联手。

广州三元里的丰田售后服务中心是丰田在中国的第一个售后服务中心。2000年，北汽控股集团与北京吉普的外方股东戴-克集团续签30年合资协议。2003年，北汽与戴-克签署在北京生产奔驰轿车和中重型卡车的框架协议。2005年，奔驰中国制造正式开始。

2001年4月，长安福特汽车公司在重庆成立。2002年5月，现代与北汽签订合同，10月18日北京现代汽车有限公司成立，12月23日第一辆车下线，2003年2月即开始盈利。

2002年9月，东风和日产签署了合同，成立了东风日产公司。

2002年10月，东风汽车公司与PSA集团扩大合作的合资合同签订。标致重返中国。

2003年福建汽车工业集团与戴-克（奔驰公司）达成合资合作。

2003年，东风日产公司成立，花都成为其轿车生产基地，生产蓝鸟。2003年9月9日，丰田与一汽合资的霸道越野车下线。

2006年4月，马自达参股长安福特，企业更名为长安福特马自达公司。2009年我国汽车销量达1360万辆，超过了美国。※ 外国汽车公司在中国投资发展的三个阶段：

第一个时期（20世纪80年代到90年代初期），外资前期试探性合作。第二个时期（20世纪90年代中后期），外资积极进取阶段。第三个时期（1998年以后），全面开放阶段。

※ 汽车人物： 邓小平，最早批示“合资经营可以办”

李岚清

朱镕基 1986年拯救了北京吉普

饶斌（一机部副部长，汽车局局长），新中国汽车工业创始人。曾任长春第一汽车制造厂首任厂长。

陈祖涛（中国汽车工业公司总工程师）

汤姆斯。墨菲（通用公司董事长），1978年访华，在中国首次提出了“合资经营joint venture”

卡尔。哈恩（德国大众第7任董事长，1982）耿昭杰（一汽厂长）陈清泰（二汽厂长）

陆吉安 上海汽车工业总公司总裁，上海大众汽车公司董事长 苗圩 东风公司总经理 神龙公司董事长，现为工信部副部长。蒋涛，桑塔纳之父。曾任上海汽车拖拉机联营公司董事长。方宏，桑塔纳之心 尹家绪 长安 李书福 吉利 尹同耀 奇瑞 王传福 比亚迪

※ 各国汽车公司： 美国四大：

通用、福特、克莱斯勒、AMC（美国汽车公司）

AMC ：20世纪80年代美国第四大汽车公司，主要生产吉普车。1984年推出改进型切诺基（切诺基品牌诞生于1974年，切诺基一词取自美洲印第安部族切诺基土著人），获得极大成功，SUV这个概念由此诞生。1980年，雷诺公司成为AMC主要控股人。法国：

PSA集团（标致-雪铁龙）-1976标致收购雪铁龙60%的股份。雷诺 德国：

奥迪，1965年被大众收购。日本：

丰田： 丰田TOYOTA、雷克萨斯（凌志）LUXUS、阿尔法ALPHINE 日产： 日产NISSAN、达胜DATSUN、无限INFINITI、总统President 三菱：三菱Mitsubishi、扶桑FUSO

本田： 本田HONDA、阿库拉ACCURA、斯巴鲁SUBARU 铃木： 铃木SUZUKI 马自达：马自达Mazda 五十铃：五十铃ISUZU 中国：

中国第一汽车集团公司简称中国一汽或一汽，总部位于吉林省长春市，前身是第一汽车制造厂。一汽1953年奠基兴建，经过五十多年的发展，一汽已经成为国内最大的汽车企业集团之一。

东风汽车公司始建于1969年，是中国汽车行业骨干企业之一。公司主要业务分布在十堰、襄樊、武汉、广州四大基地，形成了“立足湖北，辐射全国，面向世界”的事业布局。公司总部设在“九省通衢”的武汉。（神龙公司：富康、爱丽舍、毕加索）

上海汽车工业（集团）总公司（简称“上汽集团”）是中国三大汽车集团之一，主要从事乘用车、商用车和汽车零部件的生产、销售、开发、投资及相关的汽车服务贸易和金融业务。（上海汽车制造厂曾生产过凤凰牌，上海牌轿车，上海牌曾风靡全国。）

重庆长安汽车股份有限公司系中国汽车工业第一阵营企业，目前拥有2家上市公司、4支股票。其悠久的历史可追溯到洋务运动时期，起源于1862年的上海洋炮局。（长安原隶属兵器部）

北京汽车工业控股有限责任公司（简称北汽控股公司）是国有独资大型企业，拥有整车制造、零部件制造、汽车服务贸易、研发、教育和投融资等企（事）业单位，整车制造有4家企业：北汽福田汽车股份有限公司、北京现代汽车有限公司、北京奔驰-戴姆勒·克莱斯勒汽车有限公司、北京汽车制造厂有限公司。（北京汽车制造厂：1958年成立，主要产品BJ212。北京吉普：北汽与AMC合资公司，后AMC1987年与克莱斯勒公司合并，北京吉普成为北汽与克莱斯勒的合资公司。2005年，在北京吉普的基础上重组北京奔驰-戴姆勒。克莱斯勒汽车有限公司，北京吉普结束了22年的历史。）

广汽集团，全称广州汽车集团股份有限公司，创立于2005年6月28日，由广州汽车集团有限公司整体变更成立，是由广州汽车工业集团有限公司、万向集团公司、中国机械工业集团公司、广州钢铁企业集团有限公司、广州市长隆酒店有限公司作为共同发起人，以发起方式设立的大型国有控股股份制企业集团。

奇瑞汽车股份有限公司于1997年1月8日注册成立，现注册资本为36.8亿元。2007年8月22日第100万辆汽车下线，奇瑞实现了从“通过自主创新打造自主品牌”第一阶段向“通过开放创新打造自主国际名牌”第二阶段的转变，进入全面国际化的新时期。目前，奇瑞公司已具备年产45万辆整车、65万台发动机和40万套变速箱的生产能力。奇瑞公司旗下现有奇瑞、、瑞麒、威麟、开瑞(图库 论坛)四个子品牌，产品覆盖乘用车、商用车、微型车领域。2008年奇瑞实现整车销售35.6万辆，出口产品13.57万辆，连续8年蝉联中国自主品牌销量冠军，是中国最大的乘用车出口企业。

中国重型汽车集团有限公司（简称中国重汽集团）总部坐落于山东省济南市，是国内主要的重型载重汽车生产基地，也是我国重型汽车工业的摇篮，以开发和制造中国第一辆重型汽车（黄河 JN150）、成功引进斯太尔重型汽车生产项目和与沃尔沃合资生产项目、自主研发HOWO产品是目前中国重型汽车产销量最大的企业而闻名。哈飞、昌河隶属航空部，现为中航集团旗下产业。南汽集团：依维柯、名爵、菲亚特。

长丰汽车：2008年5月广汽集团与湖南长丰集团举行股权转让仪式，广汽集团收购长丰汽车29%的股份，成为长丰汽车第一大股东，长丰集团持有21.98%的股份，为第二大股东。长丰汽车更名为广汽长丰汽车股份有限公司。兵工总公司：长安厂、秦川厂、江南厂、江北厂

中国台湾裕隆集团：台湾百强民营企业，目前台湾最大的汽车集团。※ 数字与格局：

世界汽车6+3产业格局：世界汽车业排名靠前的6大（通用、福特、戴姆勒－克莱斯勒、大众、丰田、雷诺－日产），3小（PSA、本田、宝马）。

中国汽车3+6产业格局：一汽、东风、上海三大集团加上广州本田、重庆长安、安徽奇瑞、沈阳华晨、南京菲亚特、浙江吉利6个独立骨干轿车企业。

中国汽车产业可能呈现出的格局是：东北主要是一汽集团的地盘，华东是上汽集团的势力范围，长安集团立足西部，东风集团固守中部，而广汽集团则独霸南方，北汽集团在华北立足，奇瑞汽车、吉利和比亚迪在中国大部分地区穿插游击，也占据不少二三级市场的份额。※ 行业名词：

KD（Knocked Down）：散件组装。CKD(Complete Knocked Down)为全散件组装。SKD(Semi-Knocked Down)则是半散件组装，一部分总成是现成的。而更有甚者 DKD(Direct Knocked Down)，几乎就是白车身大总成，装上4个轮子就是整车。

乘用车：是在其设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。它也可以牵引一辆挂车。乘用车涵盖了轿车、微型客车以及不超过9座的轻型客车。乘用车下细分为基本型乘用车（轿车）、多功能车（MPV）、运动型多用途车（SUV）、专用乘用车和交叉型乘用车。

商用车：是除乘用车以外，主要用于运载人员、货物、及牵引挂车的汽车；所有的商用车又分为客车和货车两大类，包含了所有的载货汽车和9座以上的客车。分为客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆和货车非完整车辆，共五类。四大工艺：冲压、焊装、涂装、总装

国家产业政策：三步走，从零部件、发动机再到整车。

国际传统观念：一个汽车厂年产量最少要达到15万辆以上才能实现盈亏平衡。产品开发能力：造型能力，平台开发能力

汽车工业基本特征：规划的长期性、规模的合理性、战略的全球性、上下游产业的关联性

第三篇：汽车材料

小议汽车材料

材料是人类生产和生活所必须的物质，人类社会的发展伴随着各种材料的不断开发和利用。目前，世界上已存在的自然材料和人工材料有近百万种，自然材料仅占1/20，其余均为人工材料。在当前社会中，绝大多数的生产和生活用品是采用人工材料制造的，人工材料在材料科学的发展中有着极其重要的地位。在现代社会里，材料、能源、信息被称为现代技术的三大支柱，而能源和信息的发展，在某种程度上又依赖于材料的进步。因此，材料科学的发展在现代工业社会中占举足轻重的地位。本文则要重点阐述材料家族中的一员——汽车材料。

一．汽车材料的概念：

汽车材料包括了制造汽车各种零部件用的汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的燃料和工业液等汽车运行材料。

二．汽车材料的具体分类：

汽车材料，按金属性来分，可以分为金属材料：钢铁、铝镁钛及其合金和非金属材料：塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。

三．汽车材料的特点：

1、数量大：目前，全世界拥有汽车6亿多量，年产汽车5千多万辆。因此，汽车每年要消耗约占世界总产量1/4的钢铁、60%的橡胶、近一半的石油，30%的铜和铝，10%的塑料。

2、品种规格多：一辆汽车多达上万各零件，用于汽车的材料品种和规格多达4千多种。除钢铁、橡胶、燃油外，汽车还大量使用有色金属、塑料、涂料、玻璃、纤维制品、电线、润滑油脂、化学制剂、摩擦材料、纸、以及各种电气材料和电子元件等等。

3、要求高：用于汽车的材料，要求质量轻、强度高、刚度好、易加工、寿命常、耐腐蚀、耐震动、无污染、可回收。因此，对其要求一般高于用于普通名用产品的材料。汽车工业的发展，对原材料产业起了巨大的推动作用，品种大量增加，质量不断提高。四．汽车材料在汽车制造中具体应用和发展趋势

金属材料在汽车上的应用：车身大部分为钢板，底盘为钢板和棒材，悬架弹簧用线材等，发动机本体和动力传递系统使用棒材、线才和铸件的比例高，排气系统采用不锈钢，合金钢比例较高。

汽车面板部件要求板材具有良好的成形性、强度、碰撞能量吸收能力、疲劳耐久度、耐腐蚀性、焊接性：行走部件要具有良好的成形性、刚性、疲劳耐久度、耐腐蚀性。

从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板。

从强度角度可忽而分为：普通钢板、低合金高强度钢板、普通高强度钢板、和先进高强度钢板等。

近来汽车生产中铝等轻质材料不断增加，但是高强度钢，镀锌薄钢板，超细晶粒钢，不锈钢还是占据着不可替代的地位。刚强度钢相对普通钢来说具有高强度、质量轻、成本低、安全性能高等。镀锌薄钢板具有良好的抗腐蚀能力、是通过冷轧钢——加热——冷却至镀锌温度——镀锌——冷却——矫直。超细晶粒钢具有优良的抗疲劳性能、较高的强度以及良好的低温韧性等优点。不锈钢与普通钢相比，其高温强度大，抗腐蚀性好，密度小，能减少车身质量的45%，成型过程简单，节省加工费用。

镁合金在汽车上的应用镁的优点是刚性好，质量轻；低的融化粘滞性和良好的填住成型；可回收利用；可大规模生产；储量丰富。适用于离合器外壳、引擎阀罩壳、变速箱外壳、变速箱上盖、发动机罩盖、方向盘、座椅支架等。1.首先是镁合金的价格回归到有竞争力的水平。目前镁价格已经处于合理区间并在2009以来保持相对稳定。2.中国对汽车油耗的管理正趋于严格。国家《第三阶段乘用车燃料消耗量评价方法及指标》标准即将于今年公布。据了解，第三阶段标准制定的油耗限值比第二阶段下降20%。到2015年，全国平均乘用车燃油消耗量将降为7L左右。与前两个阶段最大的不同是，第三阶段标准不再以单一车型为评价对象，而是将汽车企业作为整体进行评价。这与美国CAFE（公司平均燃料经济性）法有些类似。汽车企业将会更加重视轻量化。3.新能源汽车将会是中国汽车业发展的重点，对轻量化要求更高。4.中国汽车轻量化有很大潜力：自主轿车平均比发达国家同类轿车重8%-10%，相同自重下，安全性差2-3个等级；商用车平均重10%-15%。5.2010年1-3月，中国汽车产量455.45万辆，同比增长76.99%预计全年产量达到1500万辆。根据规划，2015年汽车总产量达到2500万辆，摩托车产量达到3800万辆。6.中国自主品牌的汽车产量正在逐步增加，乘用车自主品牌达到180个，2009年已经达到乘用车总产量的44%。据尚轻时代调查，国内主要的汽车企业都已经采用镁合金零部件，并制订了未来扩大用镁合金的发展计划。

钛合金在汽车上的应用：钛合金属于新型结构材料。具有优异的综合性能，密度小，比断韧性断强度高，抗腐蚀性能优异，在高温下能保持较高的强度。用于制造汽车可以减轻汽车发动机的质量、提高汽车车速、降低平均油耗，在改善发动机性能上有很大优势。钛合金是一种新型结构及功能材料,它具有优异的综合性能,密度小,比强度高。钛的密度为4.51g/cm3,介于铝(2.7g/cm3)和铁(7.6g/cm3)之间。钛合金的比强度高于铝合金和钢,韧性也与钢铁相当。钛及钛合金抗蚀性能好,优于不锈钢,特别是在海洋大气环境中抵抗氯离子的侵蚀和微氧化气氛下耐蚀性好,钛合金的工作温度较宽,低温钛合金在-253℃还能保持良好的塑性,而耐热钛合金的工作温度可达550℃左右,其耐热性明显高于铝合金和镁合金。同时具有良好的加工性、焊接性能。钛在汽车上的用途主要分两大类,第一类是用来减少内燃机往复运动件的质量(对作往复运动的内燃机零件来讲,即使减少几克质量都是重要的);第二类是用来减少汽车总质量。根据设计和材料特性,钛在新一代汽车上主要分布在发动机元件和底盘部件上。在发动机系统,钛可制作阀门、阀簧、阀簧承座和连杆等部件;在底盘部件主要为弹簧、排气系统、半轴和紧固件等。据资料介绍,除了上述所举重点外,还有:发动机部件的摇臂、悬簧、活塞销、涡轮增压器转子、紧固件、挂耳螺帽、车挡支架、门突入梁、制动器卡钳活塞、销轴栓、离合器圆板、压力板、变速按钮等等。降低钛合金成本的途径：尽管钛及钛合金早在上个世纪50年代就进入了汽车制造领域,但发展比较缓慢,其原因主要是价格因素,为了满足汽车行业用钛,钛工业者在熔炼、加工,制造等方面进行了大量的工作。以满足汽车业的需求。钛金属熔点高,化学性质十分活泼,与O、H、N、C等元素有极强的化学亲和力,致使纯钛提取困难。工业上普遍使用的Kroll镁还原法生产海绵钛。Kroll镁还原法生产海绵钛工艺复杂,能耗高,周期长,并且不能连续生产,同时需用大量的金属镁作还原剂,生产成本较高。钛合金价格高的另一个原因是合金化元素价格较高。随着钛冶炼技术的进步,将钛在生产、加工过程中所产生的边角余料、废屑等残料经系列处理后作为炉料添加,实现循环生产,是降低原材料成本有效方法。实践表明,每利用1%的残钛,可使钛锭生产成本降低0.8%。如果采用电子束冷床炉、等离子束冷床炉进行熔炼,不仅可以改善钛锭的冶金质量,同时可以大量使用回收炉料,有效降低铸锭成本。

陶瓷材料：陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物质经过粉碎混炼、成型和煅烧制的。汽车上使用智能陶瓷产品，包括功能材料、驱动系统与反馈系统相结合的智能材料系统或结构。有汽车减震装置、汽车智能雨刷、汽车有源消声陶瓷材料。汽车发动机，过去都用合金钢制造，汽缸工作温度只有1000℃左右，而且还要用水冷却。汽缸的活塞销，由于耐高温摩擦性能较差，压缩效率下降较快，因而成了新型汽车工业的拦路虎。1980年日本五十铃汽车公司采用氮化硼陶瓷汽车发动机（DE），这种新型发动机的温度可达到1300℃~1500℃，不要水冷却，再加上它的密度只有钢的一半（钢为7.9，氮化硅为3.2），所以，汽车重量减轻。它不仅可节省30%的热能，而且工作效率提高了15%~20%。陶瓷DE是在燃烧室和活塞的部分表面用比金属更加耐热的陶瓷材料，从而提高了零部件的耐热性，进一步简化了冷却系统，除可减少冷却损失，提高热效率外，还可使DE更加紧促，使自身重量减轻。将来会出现副燃烧室、活塞头、汽缸衬套、汽缸头、增压转子等陶瓷部件与零件。这些部位可以采用氮化硅结合碳化硅或部分稳定氧化锆等特种陶瓷材料。机械强度则必须达到抗折强度为500MPa以上，热膨胀系数≤3.5*10-6/℃。上述陶瓷材料基本上即能满足这些要求。尤其是部分稳定氧化锆陶瓷不仅强度高达1000MPa，而且热导率也比其它材料低很多。在燃气涡轮发动机方面，家用轿车为实现与柴油机同量的燃烧费用，涡轮进口温度要高达1350℃，而可以忍耐这一高温的只有碳化硅及氮化硅陶瓷材料。目前，汽车与材料专家们都对碳化硅与氮化硅材料寄予厚望，并确认将来汽车涡轮的转子、定子使用上述特种陶瓷材料最为理想。用陶瓷材料作结构主体的陶瓷发动机的实用化，促进汽车的轻量化和小型化。预计2014年，陶瓷汽车发动机投入批量生产。陶瓷制动器，陶瓷制动器在碳纤维制动器的基础上制造而成。一块碳纤维制动碟，最初由碳纤维和树脂构成，它被机器压制成型，碟片表面会有规则的小孔，背面是螺旋发散线状的沟槽，用于散热。压制成型之后，趁着碟片仍有一定温度，马上被送入高温炉，高温定型。炉膛内充满氮气，温度接近1000℃，在这种情况下，所有非碳有机物都将转化成碳，因此这道工序也叫碳化。尽管碳化工序后，炉膛的温度继续提升至1420℃，此时碳蝶会表现出强大的“亲和力”，甚至能够吸收液化的硅，当它冷却之后，得到的硅碳化物表面，硬度甚至接近钻石。碟片内的碳纤维结构使它坚固耐冲击，而坚硬耐腐蚀的的材质，也让碟片极为耐磨。据测算，一副陶瓷制动碟，能用上30万公里。在2001年奔驰SLR概念车就采用了一项当时最新的主动安全系统——陶瓷刹车盘。这种刹车盘不会因水浸而降低性能，而且减速非常快，即使是像SLR这样动力巨大的车，都被它管束得服服帖帖，而且刹车过程还很均匀，绝不突然，让人有理由相信这种新技术前景广阔。SLR的前刹车卡钳是名厂“布伦博”的8活塞式，同样也是新产品。2001年奔驰新款敞篷SL系列跑车将率先采用质轻而坚固的陶瓷刹车盘，奔驰计划达到制动系列行使10万公里以上免维护的目标。保时捷的陶瓷制动系统（PCCB），其制动碟表面的摩擦系数在制动初段比铸铁高25%，这样在急刹车时，车子无需额外的制动辅助技术，单靠制动器便能迅速提供充足的制动力。陶瓷制动器采用6活塞的制动卡钳，在活塞与制动片之间，装有陶瓷隔热体，用以防止制动时产生的高热传入液压组件和制动液，这套刹车系统更可以在800℃高温下正常工作。

塑料：塑料是一种高分子材料，主要应用与前照面、保险杠、发动机罩、行李箱罩、顶盖一些车身骨架构建。有众多优点——质量轻、成型容易、缓冲能力强、耐腐蚀性强、改变内外饰。汽车工业的发展离不开汽车塑料化的进程，目前我国工程塑料自给率不足16%。据中国工程塑料协会估计，2010年自给率约为10%汽车行业是聚丙烯（PP）最大用户。聚丙烯用于汽车工业具有较强竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件材料，轿车中使用的均为改性聚丙烯产品，其耐热性可由80℃提高到145℃～150℃，并能承受一定时间的持续高温。据报道，日本丰田公司推出的新一代聚丙烯HEHCPP产品，可作为汽车仪表板、保险杠，比以TPO（聚烯烃热塑性弹性体）为原料的同类产品成本降低30%，改性聚丙烯用作汽车配件材料来源具有十分广阔的开发前景。汽车行业证券分析师比较看好改性塑料。“改性塑料是塑料制品行业中附加值最高的一类产品。”国内改性塑料行业处于起步阶段，发展前景广阔。业内人士称，在高端塑料制品领域，国内企业的主要瓶颈在于技术水平跟不上，产能较小。与改性塑料相关的上市公司有普利特、金发科技（600143）等。普利特的改性塑料基本为车用。尽管今年汽车销量增速与去年相比有所放缓，不过这不会影响到车用改性塑料的下游需求。汽车产量的增加和汽车轻量化发展趋势都在刺激汽车改性塑料产品需求的增加。国外汽车重量的20%源于改性塑料，而国内的比例是11%。金发科技是国内产品最齐全、产量最大的改性塑料生产企业，公司的销售收入中约40%来自家电、25%来自汽车。汽车轻量化，使包括聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、热固性复合材料、ABS、尼龙和聚乙烯等在内的塑材市场得以迅速放大。近两年，车用塑料的最大品种聚丙烯，每年都在高速增长。

最后，衷心祝愿中国汽车材料能够实现跨越式发展，达成中国汽车人汽车工业强国的梦想！

第四篇：汽车材料

汽车材料与金属加工

课程类别：专业基础必修课 学

时：50~80 学

分：3 考核方式：考试 课程性质、目的与任务：

《汽车材料与金属加工》是汽车类专业学生的必修专业基础课，是一门理论与实践紧密结合的课程。

本课程主要介绍了在汽车制造、运用、维修过程所使用的各种材料的成分、牌号、加工方法及应用，重点讲述了金属材料及其成型加工。

本教材内容翔实，实用性强，可以作为高职高专院校的汽车运用工程、汽车维修与保养、汽车检测与维修、汽车改装技术等相关专业学生的教学用书，也可作为汽车应用、维修、驾修人员及技术管理人员的参考资料。

第1章

金属材料力学性能

教学要求

1.掌握金属材料的力学性能指标 2.了解材料试验的原理和方法 3.掌握金属材料冲击韧性的概念

4.掌握材料硬度的概念和三种硬度表示方法 5.了解材料性能的表示方法

教学重点难点

利用刚度、强度、硬度和塑性等指标综合评价材料。

课时安排

4学时。

教学大纲

1.刚度、强度、塑性

1）拉伸试样的形状：拉伸实验标准式样横截面的形状有圆形、矩形和管型等几种，大多使用圆形。

2）拉伸试样的标距：式样有长式样和短式样两种。长式样的标距长度有100mm和 200mm两种，短式样的标距长度有50mm和80mm两种。长式样标距100mm、短式样标距50mm这两种应用最多。

3）拉伸试验曲线：OE—弹性变形阶段

ES—屈服阶段

SB—均匀塑性变形阶段

BK—断裂

4）刚度：刚度主要用于表现金属材料抵抗弹性变形的能力。

强度：强度主要用于表现金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。5）屈服点：屈服点就是指材料产生屈服时的最小应力。屈服强度：屈服强度表示金属发生明显塑性变形的抗力，它是机械设计的主要依据，也是评定金属优劣的重要指标。

6）抗拉强度：抗拉强度是指式样在拉断前所承受的最大应力。

7）断后伸长率：断后伸长率是指式样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比。8）断面收缩率：断面收缩率是指式样拉断后断口处的横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。

2.疲劳强度

1）疲劳破坏：零件、工具等即使在低于材料屈服强度的交变载荷作用下，经过一定的循环次数后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。

2）疲劳强度：疲劳强度是指金属材料经过无穷多次重复交变载荷作用而不发生疲劳断裂的最大应力。

3）提高疲劳强度的措施

A.材料方面 保证冶炼质量，减少夹杂物和热加工产生的气孔和疏松等缺陷。

B.设计方面 尽量使零件避免尖角、缺口和截面突变，以防止应力集中及所引起的疲劳裂纹。

C.工艺方面 降低零件表面粗糙度，并避免表面划痕、碰伤，防止这些地方形成疲劳裂纹；采用表面强化方法，如化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面图层等，降低材料表面形成裂纹的可能性。

3.韧性

1）冲击韧性：冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。

2）断裂韧性： 工程零件有时在应力低于许用应力的情况下也会发生突然断裂，称为低应力脆断。

4.硬度

1）布氏硬度：HBS 2）洛氏硬度: HR 3）维氏硬度: HV 主要概念

1.载荷:金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷

2.静载荷:静载荷指外力的大小和方向不变或变化很缓慢的载荷。3.冲击载荷:冲击载荷是指突然增加的载荷。

4.交变载荷:交变载荷是指大小和方向随时间作周期性变化的载荷。5.刚度: 刚度主要用于表现金属材料抵抗弹性变形的能力。

6.强度:强度主要用于表现金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力: 7.疲劳断裂: 零件、工具等即使在低于材料屈服强度的交变载荷作用下，经过一定的循环次数后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。

8.冲击韧性：

9.低应力脆断：工程零件有时在应力低于许用应力的情况下也会发生突然断裂，称为低应力脆断。

10.硬度：硬度是一个衡量材料性能的综合物理量，对于金属材料而言，它表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形、断裂或其他物质压入其表面的能力。

金属材料硬度的测定试验

1.实验目的

了解布氏硬度和洛氏硬度的测定方法。2.实验内容及步骤 1）布氏硬度的测定

布氏硬度的测定在HB-3000型布氏硬度机（见图1-1）上进行。操作前，首先应选定压头且擦拭干净，并将其装入主轴衬套中；然后选定载荷，加上相应的砝码；最后确定试验持续的时间，把圆盘上的时间定位器（红色指示点）转到与持续时间相符的位置上。具体操作步骤如下：

（1）接通电源，打开指示灯。

（2）将试样放在工作台上，顺时针转动手轮，使压头压向试样表面直至手轮打滑为止； 按动加载按钮，即加载开始，当达到所要求的持续时间后，圆盘转动即自行停止，尔后自动卸载。

（3）逆时针转动手轮降下工作台，取下式样用读数显微镜测出压痕直径d值，查表即得出HB值。

2）洛氏硬度的测定

洛氏硬度的测定在HR-150A型洛氏硬度机（见图1-2）上进行，其操作顺序如下：（1）选择压头和载荷，并将压头装入实验机。

（2）将试样放在式样台上，顺时针转动手轮，使试样与压头缓慢接触，直到表盘小指针指至“0”为止，此时已预加载荷10kg，然后将表盘大指针调至零点。

（3）按动按钮，加主载荷。当表盘中大指针反向旋转若干格并停止时，保持3-4秒再顺时针旋转摇柄，直到自锁为止，即卸除主载荷。此时大指针退回若干格。指针所指的位置为洛氏硬度值，HRA、HRC读外圈黑刻度，HRB读内圈红刻度。

（4）逆时针旋转手轮，取出试样，测试完毕。3.实验设备器材

1）布氏硬度机及洛氏硬度机 2）读数放大镜

3）试样：45#钢（正火态，规格为Φ30×10）及T10钢（淬火态，规格为Φ30×10）4.注意事项

1）要求试样表面平整，两端平行，用砂纸去氧化皮和油污 2）洛氏硬度机金刚石压头属贵重物件，质硬而脆，严禁碰击 3）加载时细心操作，以免损坏机件 4）遇故障及时报告指导教师

图1-1 HB-3000型洛氏硬度试验机结构图

1-指示灯；2-压头；3-工作台；4-立柱；5-丝杠；6-手轮；7-载荷砝码；

8-压紧螺钉；9-时间定位器（圆盘）；10-加载按钮

图1-2 HR-150A型洛氏硬度试验机结构图

1-支点；2-指示器；3-压头；4-试样；5-试样台；6-螺杆；7-手轮；8-弹簧；9-按钮；10-杠杆； 11-纵杆；12-重锤；13-齿杆；14-油压缓冲器；15-插销；16-转盘；17-小齿轮；18-伞齿轮

第2章

刚体材料及其在汽车上的应用

教学要求

1.掌握金属的结晶过程，了解金属的晶体结构

2.熟悉铁碳合金的基本相和组织，理解铁碳合金相图的含义 3.熟悉常用碳素钢的性能、牌号和用途

4.掌握热处理工艺的原理，以及各种热处理的工艺过程和用途

5.了解合金元素在钢中的主要作用，熟悉合金钢的性能、牌号和用途 6.了解粉末冶金工艺、特点及其应用

教学重点难点

金属晶格结构、组织和特点，常用金属材料的性能及其用途。

课时分配

4学时。

教学大纲

1.金属的晶体结构与结晶

1）晶体及其特点：

2）晶体的结构

3）面心立方晶格

4）体心立方晶格

5）密排六方晶格

6）点缺陷

7）线缺陷

8）面缺陷

9）合金

10）组元

11）合金系

12）相

13）组织

14）固溶体

15）金属化合物

16）结晶

17）金属的结晶过程

2.铁碳合金

1）铁素体

2）奥氏体

3）渗碳体

4）珠光体

5）莱氏体

6）铁碳合金相图

7）铁碳合金相图的应用

3.碳素钢

1）碳素钢的组成元素（硅、锰、硫、磷及其他元素）2）碳素钢的分类

3）普通碳素结构钢

4）优质碳素结构钢

5）碳素工具钢

6）铸造碳素钢 4.刚的热处理

1）钢在加热时的组织转变

2）珠光体转变

3）贝氏体转变

4）马氏体转变

5）过冷奥氏体的连续冷却转变

6）钢的退火

7）钢的正火

8）退后与正火的选用

9）淬火温度确定

10）保温时间的确定

11）淬火冷却介质

12）常用的催后方法

13）钢的淬透性及淬硬性

14）淬火缺陷及其预防措施

15）淬火钢回火的目的16）回火种类及应用

17）淬火钢回火时的力学性能变化

18）钢的表面淬火

19）化学热处理

20）真空热处理

21）形变热处理

22）表面气象沉积 5.铸铁

1）铸铁中石墨的作用

2）铸铁的石墨化

3）影响铸铁石墨化的因素

4）灰铸铁的成分

5）灰铸铁的牌号及用途

6）灰铸铁的热处理

7）球墨铸铁的成分

8）球墨铸铁的牌号及用途

9）球墨铸铁的热处理

10）可锻铸铁的成分

11）可锻铸铁的牌号及用途

12）可锻铸铁的热处理

13）蠕墨铸铁的组织特征

14）蠕墨铸铁的性能特点

15）蠕墨铸铁的牌号、力学性能和应用 16）蠕墨铸铁的热处理

17）耐磨合金铸铁

18）耐热合金铸铁

19）耐蚀合金铸铁 6.粉末铸铁

1）粉料制备

2）压制成型

3）烧结

4）后处理

5）粉末冶金的工艺特点

6）硬质合金

7）粉末冶金减磨材料

主要概念

1.铁碳合金 2.铁碳合金相图 3.退火 4.正火 5.淬火

6.钢的淬透性 7.回火

8.化学热处理 9.形变热处理 10.铸铁 11.球墨铸铁 12.可锻铸铁 13.合金铸铁

铁碳合金平衡组织观察试验

1.实验目的

1）了解金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理，掌握常用显微镜的使用方法 2）研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织

3）分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系

2.概述

铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。我们可根据Fe-Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织，如图2-1所示。

图2-1 按组织分区的Fe-Fe3C相图

铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe-Fe3C相图的理解。

从Fe-Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。

用浸蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。（1）铁素体（F）是碳在α-Fe中的固溶体。铁素体为体心立方晶体，具有磁性及良好塑性，硬度较低。用3~4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近于共析成分，铁素体呈断的网状分布于珠光体周围。

(2)渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3~4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦酸钠溶液浸蚀，则渗碳体能被染成暗黑色或棕红色，而铁素体乃为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。按照成分和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳体是由铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。

（3）珠光体（P）是铁素体和渗碳体的机械混合物，是一般退火处理情况下是由铁素体与渗碳体互混交替排列形成的层片状组织。经硝酸酒精溶液浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。在高倍放大时能清楚地看到珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体；当放大倍数较低时，由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度，这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线，当组织较细而放大倍数较低时，珠光体的片层就不能分辨，而呈黑色。高碳工具钢（过共析钢）经球化退火处理后还可获得球状珠光体。

（4）莱氏体（Ld/）是在室温时珠光体及二次渗碳体所组成的机械混合物。含碳量为4.3%的共晶白口铸铁在1148℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体，其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体，并在727℃以下分解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相同地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上难以区分。

3.铁碳合金分类 根据组织特点及碳含量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳素钢和铸铁三大类。1）工业纯铁

纯铁在室温下具有单相铁素体组织。含碳量<0.02%的铁碳合金通常称为工业纯铁，它为两相组织，即由铁素体和少量三次渗碳体组成。，如图2-2所示为工业纯铁的显微组织，其中黑色线条是铁素体的晶界，而亮白色基底则是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界体可以看到不连续的薄片状三次渗碳体。

图2-2 工业纯铁的显微组织

2）碳素钢

（1）亚共析钢。亚共析钢的含碳量在0.0218%～0.77%范围内，其组织由铁素体和珠光体所组成。随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多，两者的相对量可由杠杆定律求得。例如：含碳量为0.45%的钢（45钢）珠光体的相对量为 P（%）=0.45/0.77×100%=56%，铁素体的相对量为F（%）=(0.77-0.45)/0.77×100%=44%。

另外，也可通过直接在显微镜下观察珠光体和铁素体各自所占面积的百分数，近似地计算出钢的碳含量，即碳含量≈P×0.77%，其中P为珠光体所占面积百分数。例如：在显微镜下观察到有50%的面积为珠光体，50%的面积为铁素体，则此钢的含碳量C%=50×0.77/100=0.4%（室温下铁素体含碳量极微，约为0.008%，可忽略不计），即相当于40钢。如图2-3所示为亚共析钢（45钢）的显微组织，其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。

图2-3 亚共析钢（45钢）的显微组织

（2）共析钢。含碳量为0.77%的碳钢称为共析钢,它由单一的珠光体组成，组织如图2-4所示。

图2-4 共析钢

（3）过共析钢。含碳量超过0.77%的碳钢称为过共析钢,它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组成.钢中含碳量越多,二次渗碳体数量就越多。

如图2-5所示为含碳量为1.2%的过共析钢的显微组织。组织形态为层片相间的珠光体和细小的网络状渗碳体，经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体呈白色细网状，如图所示；若采用苦味酸钠溶液浸蚀，渗碳体就被染成黑色，而铁素体仍保留白色。

（a）侵蚀剂：4%硝酸酒精溶液

(b)侵蚀剂：碱性苦味酸钠溶液

图2-5 含碳量为1.2%的过共析钢的显微组织

3）铸铁

（1）亚共晶白口铸铁。含碳量<4.3%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁，如图2-6所示。在室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光、二次渗碳体和莱氏体。用硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠光体和斑点状莱氏体。

（2）白口铸铁。共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成。经浸蚀后，在显微镜下珠光体呈暗黑色细条及斑点状，渗碳体呈亮白色，如图2-7所示。

（3）过共晶白口铸铁。含碳量大于4.3的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，如图2-8所示。在室温时的组织由一次渗碳体和莱氏体组成.用硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下可观察到在暗色斑点状的莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。

图2-6 亚共晶白口铸铁显微组织

图2-7 共晶白口铸铁显微组织

图2-8 过共晶白口铸铁显微组织

4.试验方法

1）试验方法及步骤

（1）本实验中，学生应根据铁碳合金相图分析各类成分合金的组织形成过程中，并通过对铁碳合金平衡组织的观察和分析，熟悉碳钢和铸铁在金相显微镜下的组织特征，以进一步建立成分与组织之间相互关系的概念。

（2）实验前学生应复习讲课中的有关部分并阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备。

（3）在显微镜下对各种试样进行对比观察和分析，在观察显微组织时，可先用低的放大倍数较全面地进行观察，找出典型组织，然后再用高倍数放大，对典型组织部分区域进行详细的观察。并确定其所属类型。

（4）绘出所观察到的显微组织特征图。画图时应抓组织形态的特征，并在图中表示出来。

（5）根据显微组织近似地确定亚共析钢（20钢或45钢）中的平均含碳量。2）实验设备及材料（1）金相显微镜。（2）金相图谱。

（3）各种铁碳合金的显微样品。5.实验报告要求

（1）写出实验目的。

（2）画出所观察样品的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数及各组织组成物的名称，说明其特征及形成过程。

（3）用箭头标明相组成物和组织组成物的名称于组织图外。（4）根据显微组织测定结果，计算亚共析钢样品之含碳量。

第3章

有色金属及其在汽车上的应用

教学要求

1.掌握铝及其合金的性能特点、分类、牌号和用途 2.掌握铜及其合金的性能特点、分类、牌号和用途

3.掌握滑动轴承的工作条件及对其组织、性能的要求，滑动轴承合金的分类、牌号、性能及应用 4.了解钛、镁及其合金的特点、分类及应用

教学重点难点

铜、铝及其合金的性能特点、分类、牌号及其用途。

课时安排

4学时。

教学大纲

1.铝及铝合金

1）工业用纯铝

2）不可热处理强化的变形铝合金 3）可热处理强化的变形铝合金 4）变形铝合金 5）铸造铝合金

6）铝合金在汽车工业中的应用 2.铜及铜合金

1）纯铜

2）普通黄铜

3）特殊黄铜

4）锡青铜

5）无锡青铜

6）白铜

3.滑动轴承合金

1）滑动轴承合金的性能要求

2）滑动轴承合金的牌号

3）锡基轴承合金

4）铅基轴承合金

5）铜基轴承合金

6）铝基轴承合金 4.其他有色金属与合金

1）工业纯钛

2）钛合金

3）工业纯镁

4）镁合金

5）锌及锌合金

主要概念

1.纯铝 2.铝合金 3.纯铜 4.铜合金 5.黄铜 6.特殊黄铜 7.青铜 8.锡青铜 9.无锡青铜

第4章

非金属材料及其在汽车上的应用

教学目标

1.了解非金属材料的种类

2.掌握各种非金属材料的基本性能、组成及分类 3.熟悉各种非金属材料在汽车上应用 4.了解各种汽车用非金属材料

5.掌握非金属材料的基础知识，学会恰当选材

教学重点难点

常用非金属材料的性能、组成、分类及在汽车上的应用。

课时分配

4学时。

教学大纲

1.高分子材料

1）塑料的性能

2）合成树脂

3）填料

4）增塑剂

5）稳定剂

6）着色剂

7）润滑剂

8）抗氧剂

9）通用塑料

10）工程塑料

11）特种塑料 12）热塑性塑料

13）热固性塑料

14）天然橡胶

15）合成橡胶

16）通用橡胶

17）特种橡胶

18）粘合剂的组成与选用

19）粘合剂在汽车上的应用 2.陶瓷材料

1）普通陶瓷

2）特种陶瓷

3）陶瓷的力学性能、物理性能、电性能及化学性能

4）氧化物陶瓷

5）非氧化物陶瓷

6）陶瓷应用与汽车传感器

7）新型陶瓷在发动机上的应用

8）陶瓷在制动器上的应用

9）陶瓷在减振器上的应用

10）陶瓷在汽车喷涂技术上的应用

11）玻璃的性能

12）平板玻璃

13）钢化玻璃

14）夹层玻璃

15）中空玻璃

16）防弹玻璃

17）玻璃在汽车上的应用 3.复合材料

1）纤维增强复合材料

2）颗粒复合材料

3）层叠复合材料

4）纤维增强复合材料在汽车上的应用

5）金属基复合材料及其在汽车上的应用

6）陶瓷基复合材料及其在汽车上的应用 4.摩擦材料

1）金属基摩擦材料

2）非金属基非石棉摩擦材料

3）半金属基摩擦材料

4）摩擦材料在汽车上的应用

主要概念

1.高分子材料 2.橡胶 3.复合材料 4.金属基复合材料 5.塑料 6.陶瓷 7.玻璃 8.涂料

第5章

汽车运行材料

教学要求

1.掌握汽油的主要性能指标、牌号及选用原则和方法 2.掌握轻柴油的主要性能指标、牌号及选用原则和方法 3.了解汽车其他燃料的性能指标、牌号及特点

4.掌握车用润滑油、润滑脂、齿轮油和冷却液等特点、牌号和选用方法 5.了解汽车轮胎的作用、特点和分类 6.掌握轮胎的规格和选配方法

教学重点难点

车用燃料、车用润滑材料和轮胎的性能特点、规格、及选用方法。

课时安排

10学时。

教学大纲

1.车用汽油

1）汽油的蒸发性 2）馏程

3）饱和蒸气压 4）汽油抗爆性 5）辛烷值 6）抗爆指数

7）改善汽油抗爆性的方法 8）汽油的氧化安定性 9）汽油的腐蚀性

10）汽油的清净性和无害性 11）车用汽油的质量要求 12）汽油的质量指标 13）汽油的选用原则 14）选用汽油的误区 2.车用轻柴油

1）轻柴油的燃烧性

2）轻柴油的蒸发性

3）轻柴油的低温流动性

4）粘度

5）轻柴油的腐蚀性

6）轻柴油的安定性

7）轻柴油的清净性

8）车用轻柴油质量要求

9）车用轻柴油的质量标准和牌号

10）车用轻柴油的选用原则

11）轻柴油选用时的注意事项 3.车用替代燃料

1）醇类燃料的特点及应用

2）天然气燃料的特点及应用

3）液化石油气的特点及应用

4）氢燃料的特点及应用 4.车用润滑剂

1）发动机润滑油及其工作条件

2）对发动机润滑油的要求

3）粘度

4）粘温性

5）低温操作性

6）抗氧化性

7）抗腐蚀性

8）清净分散性

9）我国的发动机润滑油的分类及规格

10）汽油机油的合理选用

11）柴油机油的合理选用

12）汽车齿轮油及其功用

13）汽车齿轮油的工作条件

14）极压抗磨性

15）抗氧化安定性

16）适当的粘度

17）防腐蚀性

18）汽车齿轮油的标准与分类

19）汽车齿轮油的选用

20）汽车齿轮油使用的注意事项

21）液力传动轴

22）润滑脂 5.汽车特种液

1）汽车发动机冷却液

2）汽车制动液 3）汽车空调用制冷剂

4）汽车减振器油 6.汽车轮胎

1）轮胎的功能及应用

2）外胎

3）内胎

4）垫带

5）无内胎轮胎

6）轮胎主要尺寸

7）轮胎扁平率

8）轮胎的层级

9）轮胎最高速度和速度级别符号

10）轮胎规格的表示方法

11）轮胎的胎侧标记

12）轮胎的合理选用与维护

13）绿色轮胎

14）智能轮胎

15）跑气保用轮胎

16）超轻量轮胎

17）低断面轮胎

18）仿生轮胎

19）安心双层轮胎

主要概念

1.汽车运行材料 2.汽油

3.汽油的蒸发性 4.汽油的抗爆性 5.汽油的氧化安定性 6.轻柴油的燃烧性 7.柴油的低温流动性 8.柴油黏度 9.发动机润滑油 10.润滑脂

11.汽车空调用制冷剂

汽车柴油机排气成分分析及测定试验

国际上汽车柴油机排气烟度的试验方法和测定仪器尚未统一。我国现行的标准采用自由加速烟度和全负荷烟度试验方法：2000年1月1日开始实施的国家标准GB3847—1999 将等效采用ECE R24.03规定的试验方法。国外典型的汽车柴油机烟度试验方法还有美联邦加载烟度循环以及欧洲Ⅲ规定的ELR(European Load Response Test)循环等。

1.烟度测量仪器

常用的烟度测量仪器有透光式烟度计和滤纸式烟度计。1）透光式烟度计

透光式烟度计是根据比尔-兰勃特（Beer-Lambert）定律制造的，其可分为全流和部分流两种。

（1）全流透光式烟度计。该仪器测量整个排气烟缕的不透光度，按仪器在排气管路中的安装位置可分为管端型（eng-of-line）和管内型（in-line）。

管端型的一种实例是USPHS（EPA）柴油机烟度计有美国公共卫生事业署研制；光源和光电池分别置于离排气接管口端一定距离的排气烟缕两侧。管内型的一种实例是Celesco107型烟度计；光源（脉冲发光二极管）和检测器（光电二极管）置于传感器架中烟气的两侧。根据比尔-兰勃特关系式，不透光度与有效光程长度有关，因此采用全流透光式烟度计测量时应根据柴油机排气管的大小选择相应得烟度计规格。

（2）部分流透光式烟度计。这种烟度计又称为取样式烟度计。它测量的是连续通过气样管的一部分排气的不透光度，光源和检测器分别置于气样管的两端，排气的一部分通过取样管进入气样管。气样管的长度是固定的，烟度读数不受排气管直径的影响。为使烟度计中的气样压力保持在规定的范围内，仪器上带有压力调节器；为保证气样管中烟气的温度在规定范围内，并防止低温时排气中的蒸汽凝结和高温时仪器损坏，最新的型号带有加热和冷却装置

2）滤纸式烟度计

采用取样泵从排气流中抽取部分容积的排气，经过一定规格的滤纸过滤，气样中的炭粒沉积在滤纸上并染黑滤纸。采用光电测量装置测定染黑滤纸的反光强度。ISO10054标准规定，滤纸式烟度计单位采用FSN(Filter Smoke Number),标准有效过滤烟柱长度为405mm；并规定取样滤纸处样气标准温度为298K压力为100kPa.波许滤纸式烟度计规定标准取样体积为330立方厘米，有效过滤面积为8.15平方厘米；烟度单位为Rb。

我国行业标准HJ/T4—93《柴油车滤纸式烟度及技术条件》规定排气柱有效长度标准值为405mm实际允差±4mm；对样气取样温度和压力未作出规定。

柴油机烟度的测量还可以采用炭粒浓度直接测量法、摄影法、目测法等。

第6章

汽车美容材料

教学要求

1.能识别汽车美容材料的种类

2.了解汽车车身和内饰美容用品的性能和作用 3.具备正确选择、使用汽车美容用品的能力 4.了解车身美容的基本程序和护理工艺

教学重点难点

车身美容材料的特点、分类及其选用方法。

课时分配

4学时。

教学大纲

1.汽车美容护理材料

1）车身表面清洁剂 2）车蜡 3）研磨剂 4）抛光剂 5）增光剂 6）还原剂 7）底漆 8）腻子

9）二道底漆和中涂漆 10）皮革类专业保护剂 11）化纤类专业保护剂 12）塑料类专业保护剂 13）电镀件专业保护剂 14）玻璃专业保护剂

2.汽车美容分类及美容材料的选用 1）车身美容 2）内饰美容 3）漆面处理 4）汽车防护 5）汽车精品 6）一般美容 7）修复美容 8）专业美容 9）不脱蜡洗车液 10）增光洗车液 11）脱蜡洗车液

12）汽车美容蜡的选用

13）汽车美容除臭杀菌材料及设备的选用 3.汽车美容护理工艺 1）洗车 2）砂光 3）细研磨 4）除蜡 5）风干

6）清洗作业的美容护理工艺 7）汽车打蜡的美容护理工艺 8）汽车漆面划痕的美容护理工艺

主要概念

1.汽车美容 2.汽车一般美容 3.汽车修复美容 4.专业汽车美容

第7章

金属的铸造

教学要求

1.掌握砂型铸造的概念、造型方法和工艺设计 2.掌握铸件结构设计方法

3.了解几种特种铸造方法（失蜡、金属型、压力和离心等）的铸造工艺过程 4.了解铸造新技术及发展趋势

教学重点难点

常用的金属铸造工艺特点、铸造结构工艺设计要求。

课时安排

4学时。

教学大纲

1.砂型铸造

1）模样和芯盒 2）造型材料 3）造型和制芯 4）熔炼与浇注

5）落砂、清理与检验 6）手工造型及其工艺特点 7）机器造型及其工艺特点 8）制芯

9）合金的流动性及充型能力 10）铸件的凝固方式 11）铸造合金的收缩 12）铸造应力

13）铸件的常见缺陷

14）铸件浇注位置和分型面的选择 15）工艺参数的确定 2.铸件结构设计

1）铸造工艺对铸件结构设计的要求

2）合理铸造性能对铸件结构设计的要求 3.特种铸造

1）熔模铸造（失蜡铸造）

2）金属型铸造

3）压力铸造

4）低压铸造

5）离心铸造

6）各种铸造方法的比较

主要概念

1.铸造 2.砂型铸造 3.熔模铸造 4.金属型铸造 5.压力铸造 6.离心铸造

第8章

金属冲压

教学要求

1.熟悉金属板料的一般成型方法

2.掌握金属板料典型的成型工艺过程和特点

3.了解汽车车身件成型的方法和冲压技术在汽车制造中的应用

教学重点难点

冲压、弯曲和拉深工艺的过程分析及其应用。

课时安排

4学时。

教学大纲

1.冲压

1）冲裁及其变形应力

2）冲裁间隙 3）冲裁件的排样 2.弯曲

1）弯曲变形的过程

2）弯曲变形的特点

3）弯曲件的回弹 3.拉伸

1）拉伸变形过程

2）拉伸过程中的应力与应变

3）拉裂

4）起皱

5）拉伸时板料厚度的变化

6）拉伸时的硬化现象

4.冲压技术在汽车制造中的应用

主要概念

1.冲压成形 2.冲裁 3.排样 4.搭边 5.弯曲 6.拉深

第9章

金属焊接

教学要求

1.了解焊接的优缺点及应用范围

2.熟悉几种典型的焊接工艺（电弧焊、气焊和钎焊）的特点和过程

教学重点难点

焊接技术的应用范围和几种典型的焊接工艺特点及焊接过程。

课时分配

4学时。

教学大纲

1.焊接基础概述

1）焊接结构材料的选择 2）焊接方法的选择 3）焊接接头的工艺设计 4）焊缝金属 5）熔合区

6）焊接热影响区

7）焊接应力与变形产生的原因

8）防止与减少焊接应力及变形的措施 9）焊接变形的矫正方法

10）消除焊接残余应力的方法 2.手工电弧焊

1）焊接电弧

2）焊接过程

3）电焊条

3.其他焊接方法介绍

1）埋弧自动焊的焊接过程

2）汉斯与焊剂

3）埋弧焊工艺

4）埋弧焊的特点及应用 5）氩弧焊

6）二氧化碳气体保护焊

7）点焊

8）缝焊

9）对焊

10）摩擦焊

11）硬钎焊

12）软钎焊

4.现代焊接技术及其在汽车上的应用

1）等离子弧焊接与切割

2）电子束焊接

3）激光焊接

4）扩散焊接

5）焊接技术的发展趋势

6）焊接技术在汽车工业中的应用

主要概念

1.焊接

2.手工电弧焊 3.点焊 4.钎焊

第10章 金属切削加工

教学要求

1.掌握金属切削加工的基础知识

2.掌握几种常用的金属切削加工方法、加工工艺及其设备 3.了解几种特种加工方法和加工原理

教学重点难点

常用的金属加工方法（车削、钻削、磨削等）、加工工艺及其设备。

课时安排

8学时。

教学大纲

1.金属切削加工的基础知识

1）切削运动与切削中的工件表面 2）切削用量

3）切削层参数（公称厚度、公称宽度及公称横截面积）4）金属切削刀具 2.车削

1）车床

2）车削加工方法 3.钻削、镗削

1）钻头

2）扩孔

3）铰孔

4）镗床

5）镗孔方法

6）镗刀

4.铣、刨、插、拉加工 1）铣刀 2）铣削方式 3）刨削 4）插削 5）拉削 5.磨削

1）工件有中心支撑的外圆磨削 2）工件无中心支撑的外圆磨削 3）研磨 4）超精加工 6.特种加工

1）电火花加工

2）电解加工

3）超声波加工

4）激光加工

主要概念

1.金属切削加工 2.车削 3.钻削 4.扩孔 5.镗削 6.铣削 7.刨削 8.拉削 9.磨削

10.特种加工 11.电火花加工 12.电解加工 13.超声波加工

车刀几何角度测量试验

1.实验目的

1）熟悉车刀切削部分的构成要素，掌握车刀静态角度的参考平面、参考系及车刀静态角度的定义

2）了解车刀量角台的结构，学会使用量角台测量车刀静态角度 3）绘制车刀静态角度图，并标注出测量得到的各角度数值 4）巩固和加深对刀具几何角度定义的理解 2.实验内容

测量车刀的正交参考系、法平面及假定工作平面内的几何角度，并分别画图标注。3.实验原理和方法 1）原理

车刀的静态角度可以用车刀量角台进行测量，其测量的基本原理是：按照车刀静态角度的定义，在刀刃选定点上，用量角台的指针平面(或侧面或底面)，与构成被测角度的面或线紧密贴合(或相平行、或相垂直)，把要测量的角度测量出来。

2）方法

（1)校准车刀量角台的原始位置。用车刀量角台测量车刀静态角度之前，必须先把车刀量角台的大指针、小指针和工作台指针全部调整到零位，然后把车刀按图10-2所示平放在工作台上，我们称这种状态下的车刀量角台位置为测量车刀静态角度的原始位置。

（2)主偏角Kr的测量。从图1所示的原始位置起，按顺时针方向转动工作台(工作台平面相当于Pr)，让主刀刃和大指针前面a紧密贴合，如图2所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是主偏角kr的数值。

（3）刃倾角s的测量。测完主偏角kr之后，使大指针底面c和主刀刃紧密贴合(大指针前面a相当于Ps)，如图3所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是刃倾角s的数值。指针在0°左边为+s，指针在0°右边为–s处。

（4）副偏角kr的测量。参照测是主偏角kr的方法，按逆时针方向转动工作台，使副刀刃和大指针前面a紧密贴合，如图4所示，则工作台指针在底盘上所指示的刻度数值，就是副偏角kr的数值。

图1 用车刀量角台测量 车刀静态角度的原始位置

图2 用车刀量角台测量车刀主偏角

图3 用车刀量角台测量车刀刃倾角

图4 用车刀量角台测量车刀副偏角

（5）前面0的测量。前角0的测量，必须在测量完主偏角kr的数值之后才能进行。从图1的原始位置起，按逆时针方向转动工作台，使工作台指针指到底盘上r=90°—Kr的刻度数值处（或者从图2所示测完主偏角kr的位置起，按逆时针方向使工作台转动90°），这时，主刀刃在基面上的投影恰好垂直于大指针前面a（相当于P0)，然后让大指针底面c落在通过主刀刃上选定点的前刀面上（紧密贴合），如图1-6所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面前角0的数值。指针在0°右边时为+0，指针在0°左边时为–0。（6）后角0的测量。在测完前角0之后，向右平行移动车刀(这时定位块可能要移到车刀的左边，但仍要保证车刀侧面与定位块侧面靠紧)，使大指针侧面b和通过主刀刃上选定点的后刀面紧密贴合，如图6所示，则大指针在大刻度盘上所指示的刻度数值，就是正交平面后面0的数值。指针在0°的数值。指针在0°左边为+0，指针在0°右边为—0。

图5

用车刀量角台测量车刀前角

图6 用车刀量角台测量车刀后角

（7）法平面前角n和后角n的测量。测量车刀法平面的前角n和后角n，必须在测量完主偏角kr和刃倾角s之后才能进行。

将滑体（连同小刻度盘和小指针）和弯板（连同大刻度盘和大指针）上升到适当位置，使弯板转动一个刃倾角s的数值，这个s数值由固连于弯板上的小指针在小刻度盘上指示出来（逆时针方向转动为+s，顺时针方向转动为–s），如图7所示，然后再按前所述测量正交平面前角0和后角0的方法（见图6和图7），便可测量出车刀法平面前角0和后角0的数值。

图7 用车刀量角台测量车刀法平面前角和后角

4.实验组织运行要求 以学生自主训练为主的开放模式组织教学。5.实验器材 1）车刀量角台

2）直头外圆车刀、弯头外圆车刀、偏刀、切断刀 6.实验步骤

1）熟悉车刀量角台的使用 2）车刀量角台初始位置的调整 3）按照定义分别测量车刀的几何角度 7.思考题

（1）用车刀量角台测量车刀正交平面前角0和后角0时，为什么要让工作台从原始位置起，逆时针方向旋转r=90°–Kr的角度？

（2）在什么情况下需要测量车刀法平面前角n和后角n?为什么用车刀量角台测量车刀法平面前角n和后角n 时，小指针(即弯板)要旋转一个刃倾角s的数值？

（3）参照测量车刀主剖面前角0和后角0的方法，怎样利用车刀量角台测量出车刀副刀刃上的副前角0和副后角0。为什么车刀工作图上不标注副前角0？

（4）怎样利用车刀量角测量出车刀假定工作平面、背平面参考系的前角p(f)和后角p(f)？标注出p(f)和后角p(f)有什么用处？

（5）切断车刀有几条刀刃？哪条是主刀刃？哪条是副刀刃？应如何利用车刀量角台测量切断车切的主偏角Kr和副偏角Kr？

（6）45°弯头车刀在车外圆和车端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？

8.实验报告

写出实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果（将所测量得到的结果列表记录，按照所测角度画出外圆车刀的工作图，按照主剖面与法剖面刀具角度的关系式验证所测结果的正确性），思考题的讨论结果。

第五篇：汽车材料

陶瓷在汽车上的应用现状

陈小林

09车3 *** 摘要：近年来非金属材料在汽车上运用越来越多，其中，陶瓷材料越来越引起重视和研究，运用也越来越多，本文将介绍陶瓷在汽车上的应用状况！关键词：

陶瓷

刹车片

传感器

发动机

引言：陶瓷是古老而又新型的材料，通常分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类。传统陶瓷以天然硅酸盐矿物为原料烧制而成，也叫硅酸盐陶瓷。与之相区别，人们将近代发展起来的各种陶瓷总称为特种陶瓷，也称为新型陶瓷、高技术陶瓷或精细陶瓷。特种陶瓷以精制高纯的化工产品为原料，在化学组成、内部结构、性能和使用效能等各方面均不同于传统陶瓷。特种陶瓷具有各种优异、独特的性能，应用在汽车上，对减轻车辆自身质量、提高发动机热效率、降低油耗、减少排气污染、提高易损件寿命、完善汽车智能性功能都具有积极意义。在汽车上很早以前就在火花塞、窗玻璃、水泵的机械式密封中使用了陶瓷。而且作为排放对策，触媒载体、氧传感器、爆震传感器等功能陶瓷相继出现。目前，已有许多发动机零件采用结构陶瓷制造，不久的将来，陶瓷发动机将会出现。本文将介绍陶瓷在汽车刹车片、传感器、发动机上的应用！

1、陶瓷在汽车刹车片上的应用：制动系统是汽车的关键部件之一，而刹车片的综合性能直接影响到制动系统的稳定性和可靠性。汽车高速化要求越来越高，相应对制动摩擦材料以及结构也提出了更加苛刻的要求。目前国内已应用的摩擦材料中，无一能全面综合满足新的要求，因此导致一些赛车、进口车主要依靠进口来维持，这一状况己严重制约了汽车的制动性能乃至我国汽车业的高速发展。因此尽快研制开发新型摩擦材料已成为摩擦材料业的当务之急。由于现在汽车制动系统主要使用的半金属摩擦材料和无石棉摩擦材料刹车片存在噪音、振动、磨损率高、使用寿命短等问题，而可替代的碳／碳复合摩擦材料虽然性能优异，但其成本较高，通常只是在飞机上使用。而陶瓷材料具有比重小、熔点高、硬度大、化学稳定性好和耐腐蚀等优点，已被广泛地使用在摩擦材料上。因此，开发摩擦性能稳定、磨损率低、使用寿命长、无噪音和振动的新型陶瓷摩擦材料已经成为现在摩擦材料研究的一个热门领域。

(1)陶瓷刹车片是摩擦材料中的新品种，最初由日本刹车片企业于上世纪90 年代研制成功。陶瓷刹车片是由陶瓷纤维、不含铁的填料物质、胶黏剂和少量的金属所组成的，具有无噪音、无落灰、不腐蚀轮毂、使用寿命长、环保等优点。

(2)国内外汽车陶瓷摩擦材料的研究现状陶瓷作为摩擦学构件的研究和应用已成为当前国际摩擦学研究的前沿课题。目前，陶瓷摩擦学研究主要集中在Si3N4、SiC、ZrO2、Al2O3 等少数几种陶瓷上。而国内外陶瓷摩擦材料的研究主要有C/C-SiC 复合摩擦材料和Al2O3 基陶瓷摩擦材料。

(2).1 C/C-SiC 复合摩擦材料陶瓷基摩擦材料的典型代表是C/C-SiC 复合材料，即碳纤维增强碳化硅基体的C/SiC 复合材料。德国斯图加特大学和德国航天研究所等单位的研究 人员对C/C-SiC 复合材料应用于摩擦领域进行了研究，并研制出C/C-SiC 刹车片应用于保时捷轿车中，美国橡树岭国家实验室与Honeywell Advnanced composites公司HoneywellAireratf Lnading Systems 公司、Honeywell Commercial Vehicle systems 公司合作，正在研制低成本的C/SiC 复合材料刹车片，替代用于载重汽车的铸铁和铸钢刹车片。德国宇航院(DLR)的Walter Krekel 等人研究了C/C-SiC 复合摩擦材料的结构、制备及摩擦磨损等性能。他们先采用ZD 碳布叠层的方法制备C/C-SiC 摩阻材料，这种材料的特点是各向异性，即力学性能、热物理性能等在平行于碳布和垂直于碳布的方向上差异很大。由于 成本太高及轴向热导率太低造成摩擦性能的不稳定，发现它不适合用于制造刹车盘与刹车片。通过选取合适的纤维含量进行改进，Kreknel 采用反应熔体浸渗法工艺成功制备了不同种的C/C-SiC 刹车盘。同时他们认为对于汽车应用来说，采取碳布作为预制体是生产高性能刹车片的最佳选择，采用短碳纤维预制体加之合适的模压工艺是以后大批量生产C/C-SIC 刹车盘最有前途的一种方法。

(2).2 氧化铝基摩擦材料Al2O3 陶瓷价格低廉, 具有高弹性模量, 较好的耐磨性, 化学稳定性, 高温稳定和力学稳定等性能，是目前应用最广的结构陶瓷及功能陶瓷材料，近年来，开发以Al2O3 陶瓷为基体的摩擦材料己开始引起人们的关注。国外对于Al2O3 陶瓷作为摩擦材料的摩擦性能已有研究。L.Esposito 等人对低纯Al2O3 陶瓷的摩擦和磨损性能进行了研究。Scott L.McCOY 提到Al2O3 陶瓷由于它的来源低廉，高硬度及简单的操作工艺而被最常选为制动材料。K．Poser 等人在工业单晶Al2O3 表面嵌入TiN 粒子，研究了其在干摩擦条件下的性能。V.Ucar 和A.Miaroglu等人分别在Al2O3 陶瓷中添加SiO2/Mno2 和Cr2O3/SiO2 对他们的摩擦性能进行研究。Antonella Tucci 则研究了滑动系统中摩擦表面的第二相和物质转移。国内陈志刚、陈晓虎、刘苏等人先后以Al2O3 为基材通过添加不同种类的润滑组元研究了陶瓷基摩擦材料的组织组成、力学性能和摩擦磨损特性，为开发适于重载高速下使用的新型陶瓷摩阻材料提供科学依据。邓建新研究了Al2O3，Al2O3/TiB2 和Al2O3/TiB2/SiCW 在25 ℃ 到900 ℃ 时与合金滑动摩擦时的摩擦磨损特性。李雪源对增韧Al2O3 陶瓷与钢在无润滑条件下对磨的摩擦学性能进行了研究[6]。(3)关键的技术问题

目前，汽车陶瓷摩擦材料需要改进的几项关键技术问题:(3)、1 提高摩擦材料用粘结剂(树脂及橡胶)的性能与质量(如热分解温度高、热量损失小、游离酚含量低、软化点高、粒度细、韧性好等)，积极开发摩擦材料用新型 树脂;(3)、2 提高摩擦材料的热传导性，以加快摩擦热的传递，防止摩擦材料分解导致的性能降低;(3)、3 积极开发轻质和性能优越的多孔填料，以减小制品密度，降低制动噪声;(3)、4 提高粉碎、混料、热压及热处理(固化)等关键工艺设备水平，完善工艺操作和质量检测及控制手段，确保产品大批量生产质量的稳定性;(3)、5 减少摩擦片诱发制动噪声;(3)、6 提高制动摩擦片安全制动的剪切强度、耐压强度等。

（4）我国汽车陶瓷刹车片的现状及发展前景陶瓷刹车片具有无噪声、不腐蚀轮毂、耐用、环保等优点。日本和北美汽车市场现在使用非常广泛，欧洲新车型也开始装配陶瓷刹车片。国际市场对陶瓷摩擦材料的认可，加速了我国对陶瓷刹车片的研发。目前，国内主流刹车片企业已经具备了中高端陶瓷刹车片的自主研发与生产能力，并已为国外一些大汽车制造商配套，逐步进入国外中高端市场。但是，国内市场尚未得到很好的开发。原因在于首先陶瓷摩擦材料价格高，主机厂很难接受。其次国外对噪声、环保要求较高，陶瓷摩擦材料因其无噪声、耐用、环保等优点在国外备受青睐，而国内没有这方面的要求，消费者这方面的意识也比较欠缺。国内汽车刹车片的发展还停留在注重制动效果与安全性的阶段，没有发展到注重舒适性、环保性的阶段。陶瓷刹车片虽然短期内不太可能替代传统刹车片，但现代汽车正朝着高性能、高速度、安全舒适等方向发展，这就要求作为汽车重要组成部分的制动系统必须安全可靠，同时必须不断开发新的刹车材料以满足更严格的要 求，陶瓷刹车片必然成为今后的一个发展趋势。（4）展 望

新型汽车陶瓷刹车片，特别是耐高温、低噪音、无金属、无纤维刹车片的研究并进一步研制成功，可望会改变我国现有刹车片的应用状况，将具有非常重要的社会意义、经济意义和良好的发展前景，同时其深入的理论研究将具有重大的科学意义和理论价值。

2、陶瓷在汽车传感器上的应用：（1）、陶瓷传感器的简介：

车用传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电 子技术领域研究的核心内容之一。汽车电子化和自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大，因此，国内外都将车用传感器技术列为重点发展的高新技术。目前，电子零部件在平均每辆 高档车零部件成本中占有30％的比率，汽车传感器多达上百至数百只，以往安装在豪华、高档车或专用车辆上的先进传感器，现也纷纷落户在中、低档车上，陶瓷传感器就是其产品 之一。陶瓷是一种包含三种物相（单晶相、玻璃相、气相）的多相系统。陶瓷传感器采用标 准的陶瓷工艺或其某种变种工艺（溶胶-凝胶等）生产，完成适当的预备性操作之后，已成 形的元件在高温中进行烧结。其工作过程主要是作用在陶瓷基片和测量膜片上的差压引起电 容极板间电容值的变化并由位于陶瓷基片上的电极进行检测。（2）、陶瓷传感器的五大应用

（2）、1．检测汽车温度：

一辆汽车检测温度一般需用10 余只陶瓷温度传感器。例如，发动机电喷系统需要连续精确地测量冷却水温度、进气温度、排气温度的传感器，以便根据温度变化修正或补偿燃油喷射量，改变怠速转速控制目标值等，获得最佳空燃比；负温度系数NTC 热敏电阻的温度特性为一种指数函数，随温度升高电阻值减小，有负温度特性、灵敏度高、价格便宜等特点，常用作检测冷却水和进气以及机油温度传感器；NTC 热敏电阻由Mn、Cu、Ni、Fe 等过渡金属氧化物配方，经陶瓷烧结工艺制作，按配方的不同，主要分为二元系、三元系、四元系等材料。工作温度范围在-200℃～130℃的NTC 用于水温进气温度的检测，其结构是将NTC电阻装配在螺栓型金属外壳内，与电控单元的电阻串联。另一类以BaTiO3 为主要材料，与金属氧化物混合烧结制成的正温度系数PTC 热敏电阻，则用作汽车的液面水平传感器或低温启动加热元件。

（2）、2．检测汽车尾气

利用固体电解质气敏陶瓷材料，研制出用于汽车尾气监测的氧传感器，测定尾气排放中的氧浓度来检测发动机空燃比，除可节省燃油外，还能减少CO、NO2 等有害气体的排放量。ZrO2氧传感器因灵敏度高、可靠性好，在汽车的实际应用中大多数采用这种类型，其主要结构由产生电动势的U 形ZrO2 电解质敏感管以及起电极作用的衬套、电阻加热器、有废气进口的防护外壳、多孔陶瓷帽组成。ZrO2 管的内外表面涂覆有薄薄一层R，Pt 既作电极又具有电动势放大作用，以及R 涂覆在ZrO2 管上的催化作用，外电极是测量电极，内电极是参比电极。气体通过多孔陶瓷帽（扩散障）的气量小，排气温度低时，由电控单元给电阻加热器通电加热，保证氧传感器正常工作。ZrO 氧传感器安装在歧管或前排气管内，在400℃高温下，敏感管内外面存在氧浓度差时就会产生电动热，提供0～1V 的反馈信号，通过检测废气中的氧压比，非常适于空燃比的控制。按工作原理，可分为浓差电池型和电化学泵的极限电流型氧传感器，这两种结构类似，制造工艺相似，分别适宜理论空燃比和稀薄燃烧系统空燃比的控制。此外，TiO2、Nb2O5 和CeO2 等氧化物陶瓷氧传感器、薄膜和厚膜型氧传感器的研发及在汽车中的应用开发也在积极深入开展。汽车采用柴油发动机作动力时，除氧传感器外，用氮氧化物NOx 传感器进一步改善燃烧状态和废气再处理也是十分重要的。利用溅射法在氧化铝基板上形成约100μm 厚的ZnO 及SnO2 薄膜，然后加上电极，并在基板内侧装上加热器，构成NOx 传感器。NOx 在薄膜表面上吸附负电荷，NOx 浓度增加时，薄膜电阻增大，在3～15s 内即可检测出废气中的NOx浓度，灵敏度为5～800ppm。

（3）3．检测汽缸工作状态

基于压阻效应的压电陶瓷可以监测汽缸工作的状态。压电陶瓷爆震传感器由压电陶瓷振子、金属片、密封垫、金属外壳等构成。压电振子产生的电荷与发动机气缸发生的振动成正比，所产生的电压经屏蔽线进入电控单元，由此检测出7kHz 左右振动所产生的电压，电控单元根据这一电压的大小判断爆震强度，及时修正或相应推迟点火提前角消除爆震，使发动机在接近爆震、热效率最高、燃料消耗量最少的点火时刻工作，实现无爆震工作状态，保证发动机以最大可能的功率与经济指标运转。

（4）4．指导汽车安全驾驶

基于压阻效应的超声波传感器用作汽车倒车防撞报警装置，也被称为超声波倒车雷达或倒车声纳系统，尤其适用于加长型装载汽车、载重大货车、矿山汽车等大型车辆。超声波传感器通常由铝合金外壳、压电陶瓷换能器、吸声材料、引线电极所构成，具有水平方向特性宽，而垂直方向受到限制的方向性，原理上利用钡钛酸铅PZT 压电陶瓷在电能与机械能之间相互转换的正、逆压电效应，即在压电陶瓷上加一电信号，便产生机械振动而发射超声波，当超声波在空气传播途中碰到障碍物立即被反射回来，作用于压电陶瓷时，则会有电信号输出，通过数据处理时间差测距，计算能显示出车与障碍物的距离与危险相撞时及时报警，可准确无误地探测汽车尾部及驾车者视角盲区的微小障碍物，实用性相当强。为获得高的发射效率和接收灵敏度，发射接收全并在一起的自发圆盘弯曲振动换能器的超声波传感器是目前市场上的主流产品，具有很高的发射效率与接收灵敏度以及尖锐的指向性。超声波有一定的探测角度和范围，欲覆盖汽车后部整个区域，窄体车辆需装用2 只超声波传感器，而宽体车辆则需安装4 只或更多。陶瓷加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，利用碰撞惯性形成的惯性力会在压电陶瓷体内产生剪切力作用，由此发生与加速度成正比的电荷及电压，高精度、可靠，能快速分辨碰撞实况。将两枚压电陶瓷片通过内部的共同电极串联粘接起来，形成二极结构，安装在运动方向上并形成悬臂梁，并与外围电路厚膜集成制作在一个外壳内。用于检测汽车瞬间的低速或高速碰撞强度，转换成电信号输出，满足诊断控制多种算法要求，确保碰撞强度大时，安全气囊准确及时开启，提高汽车安全性能。

(4)5．检测汽车湿度

湿敏陶瓷的特点是测湿范围宽，响应时间较快，生产工艺较简单，是汽车湿度传感器的主要材料。适用于车窗玻璃防霜、结露和发动机化油器进气部分空气湿度的检测。湿度传感器的内部装有用金属氧化物系列陶瓷材料制成的多孔烧结体，利用烧结体表面对水分子的吸附作用来敏感湿度，其灵敏度取决于材料的气孔率及孔径，感湿特征量为电阻，呈负的湿敏特性。当烧结体吸附了水分子时，其电阻值会发生变化，由镀覆电极输出，湿度增加时阻值减少，相对湿度从0 变化为100％RH 时，传感器的电阻值将有数千倍的变化，由此检测出湿度变化。

(3)、陶瓷传感器的发展趋势

陶瓷传感器已有四十多年的历史。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和震 动的材料。陶瓷的热稳定性及厚膜电阻可以使它工作温度范围高达-40℃～125℃，而且具有 测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度大于2KV，输出信号强，长期稳定性好。高特性、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家陶瓷传感器有全面替 代其它类型传感器的趋势，在中国也有越来越多的用户使用替代扩散硅压力传感器。总之，随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛，汽车传感器市场需求将保持高速 增长，高稳定性、高精度、长寿命、无线化、集成化和网络化的传感器将逐步取代传统的传 感器，成为车用传感器的主流。3 陶瓷在发动机上的应用:（1）气门挺杆

日本五十铃汽车公司在柴油机上试验过氮化硅陶瓷挺杆，其关键技术在于将陶瓷片直接钎焊在钢挺杆体上的结构和工艺。福特公司已将喷射形成的陶瓷挺杆用于V8 发动机上。（2）气门

氮化硅陶瓷气门比钢质气门轻，有一定节油效果，并能减少有害物排放。硅粉直接氮化得到Si3N4，成本较低。德国采用冷挤压法生产氮化硅陶瓷气门。（3）气门加热技术

为使汽车发动机起动时完全燃烧，在其吸气侧安装了加热装置即气门加热器，以加热吸气，使燃料蒸发混合完全。吸气加热时，为控制好温度、提高装置的可靠性，用钛酸钡瓷系PTC（热敏电阻）制做气门加热器，使发动机一经发动即处于完全燃烧状态，从而发挥提高热效率、节能及净化排气等功效。（4）活塞。

用氮化硅陶瓷制造的陶瓷纤维活塞，耐磨性好，可以有效防止铝合金活塞由于热膨胀系数大而产生的“冷敲热拉”现象。直喷式柴油机活塞的陶瓷紊流圈利用了陶瓷材料的耐高温性能。从热效率、排放与噪声等方面综合考虑，带缩口或紊流圈的凹坑活塞比敞口凹坑活塞更有优越性。另外，热负荷的增加，使活塞材料的温度大约升高5" 6，所产生的附加热应力会使铝活塞的耐久性发生问题，而镶入一个陶瓷圈会得到较好的效果。（5）绝热发动机

为提高发动机的热效率，利用陶瓷耐热、耐磨、耐腐蚀、热膨胀系数小的特点，可以制造陶瓷绝热发动机。日本日野汽车公司开发了陶瓷发动机，该机气缸套、活塞、气门等40%的燃烧室零件用陶瓷材料制成，取消了散热器和冷却装置，提高功率10%，降低燃烧消耗30%!（6）陶瓷在柴油机微粒过滤器中的应用 陶瓷可用于柴油机微粒过滤器中，材料是镁铝硅酸盐，与作为汽油机催化反应器载体的材料相似。加工时妥善地选择材料的多孔度，可使滤清效率高达90%以上。过滤器再生温度高达01300，如果用金属过滤器，需要用耐热钢。此外，陶瓷过滤器还可以降低成本。（7）陶瓷在汽车催化转化器载体上的应用

在汽车催化转化器中，采用堇青石质蜂窝陶瓷作为催化剂载体，蜂窝型陶瓷载体呈多孔、质

2薄型结构，材料强度为100N/mm。堇青石耐高温、强度高、热膨胀系数低、体积质量小，适宜催化剂载体的环境。

4综上所述：陶瓷材料在汽车上的应用越来越多，其优点不言而喻。只是很多特殊陶瓷材料还有待研究目前，特种陶瓷在汽车上的应用并不广泛，其中的主要原因是如下：（1）制造工艺复杂、要求高。

（2）因特种陶瓷对原材料要求比较严格、工艺难

以掌握，使得各批制品的性能难以保持均匀一致。

（3）成本较高。

（4）可加工性差、脆性大、使用可靠性差。

随着科学技术的飞速发展，在未来的汽车制造业中，将会有更多的特种陶瓷、智能陶瓷制品被引入与采用到汽车上，而且一定会在汽车生产中得到广泛的应用。

参考文献：［1］ 李尹熙1汽车用非金属材料［M］北京：北京理工大学出版社，1999 ［2］ 王培铭1无机非金属材料学［M］上海：同济大学出版社，1999 ［3］ 金志浩1工程陶瓷材料［M］西安：西安交通大学出版社，2000 ［4］ 肖永清，杨忠敏1汽车的发展与未来［M］1北京：化学工业 出版社，2004 [5] 韩翎.陶瓷摩擦材料配方的优化(D).北京: 北京化工大学硕士学位论文,2006 [6] [盛钢，马保吉.制动摩擦材料研究的现状与发展[J].西安工业学院学报，2000，20（1）：127 [7] 王海庆, 孙玉璞, 戈春刚等.碳纤维刹车片[J].重型汽车,1996(2):21