汽车材料是指汽车生产制造以及运行过程中所用到的材料。汽车材料按用途主要分为汽车工程材料和运行材料。现代汽车车身除满足强度和使用寿命的要求外,还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需要。在传统的钢制车身的轿车整车质量中,钢铁大约占80%)铝占3%,树脂为4%。随着技术的进步,汽车车身材料和维修工艺发生了较大的变化。
一、汽车材料的发展方向
早期的汽车用材料以铁和钢为主,辅以少量有色金属和皮革、木材等,反映了当时人类所应用材料的技术水平。但近年来,为了适应汽车安全、节能、环保的发展趋势,满足汽车舒适性、经济性和可回收性的需要,要求汽车减轻自重以实现轻量化的要求,因此,汽车制造过程中钢铁材料的用量有所下降,而有色金属、非金属材料和复合材料等新型材料所占比例逐步增加。各种新型材料的广泛应用,促进了汽车性能的提高和汽车工业的快速发展。
1辆汽车多达上万个零件,用于汽车的材料品种和规格多达4000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。各类材料,要求质量轻、强度高、刚度好、易加工、寿命长、耐腐蚀、耐震动、无污染、可回收。
金属材料主要包括钢板、铸铁等重金属材料;铝、镁、钦等轻金属及其合金材料、泡沫金属等材料。非金属材料主要有工程塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶、非金属泡沫材料、非金属复合材料等。随着汽车技术的发展,未来汽车材料除金属材料、非金属材料外,复合材料和纳米材料也将获得广泛应用(现代车身材料比例图见图1)。
二、汽车车身常用材料的分类及主要性能要求
汽车材料已从车身设计、零部件的选择和制造到各类材料的回收利用,形成成熟的产业化技术,汽车的高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和非金属材料、复合材料已得到广泛应用(各类材料用途见表1)。