用納米鋁實現車身超輕量化.pptVIP

用納米鋁實現車身超輕量化,小組成員：王冬捷 凌鏝曉 覃山福,汽車工業(yè)發(fā)展產量的增多，汽車保有量的增多，在給人們出行帶來了方便的同時也產生了能耗、環(huán)境排放和安全3大問題。2008年中國汽車總產量達934.5萬輛，汽車保有量6467萬輛；據預測，2020年汽車保有量將達到1.5億輛。汽車的排放已是大中城市空氣的主要污染源，占污染份額超過75%，,節(jié)能減排刻不容緩！,如何提高汽車的節(jié)能減排水平？,汽車是以內燃機為動力的交通工具,之所以產生高能耗、高污染物排放,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。,提高發(fā)動機的綜合性能 車身輕量化 制動能量回收系統(tǒng) 新型燃料的開發(fā)利用 發(fā)展凈化汽車尾氣技術,汽車輕量化的技術內涵是： 采用現代設計方法和有效手段對汽車產品進行優(yōu)化設計，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降低汽車產品自身重量，以達到減重、降耗、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全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時汽車本身的造價不被提高，以免造成經濟上的壓力。,ATTENTION!,車身輕量化的優(yōu)點：,油耗顯著降低 汽車車身約占汽車總質量的30，空載情況下，約70的油耗用在車身質量上。 效率升高 有關研究數據表明，若汽車整車質量降低10，燃油效率可提高68；若滾動阻力減少10，燃油效率可提高3；若車橋、變速器等機構的傳動效率提高l0，燃油效率可提高7。 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。,汽車輕量化與材料密切相關 汽車輕量化要求一方面用高強度的材料，另一方面要用輕質材料，即強重比較高的材料，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能。,目前研制開發(fā)高強度高韌性鋁合金, 大致從以下幾個方面進行: Al - Cu - Mg (2000 系列) 合金:以杜拉鋁、超杜拉鋁著稱的2017、2024 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 Al - Zn - Mg - Cu (7000 系列) 合金:本系合金分為具有最高強度的Al-Zn-Mg-Cu合金、及不含銅溶接構造用Al-Zn-Mg合金。 Al - Mg - Si (6000 系列) 合金鋁基復合材料：本系合金具有良好的強度、及耐蝕性是構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，通常焊鉚釘、螺栓搭配使用。,鋁合金,鋁合金在轎車上應用圖示,Al - Mg - Si 合金,Al-Mg-Si 系合金密度低、耐腐蝕、焊合性好,具有良好的綜合機械性能。在烤漆溫度160180并保持2030分鐘時，合金的強度會顯著加強，這稱為“烘烤硬化性（Bake Harding,BH性）”充分利用這種BH性，可以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回彈更大，因此在沖壓成型時應盡量可能保持較低的耐力狀態(tài)，也就是盡量保持在較低的室溫沖壓成型。,鋁合金板材,沖壓成型,組裝,烤漆,沖壓成型性,彎曲加工性，焊接/接合性,BH性，防銹性,汽車車架的制造工藝,汽車車架制造過程中的溫度變化,鋁合金板材融化處理,汽車車架制造工藝流程,溫度,制造工藝流程,淬火,放置室溫中,沖壓成型，組裝,烤漆,汽車車架制造過程中的合金強度變化,鋁合金板材,汽車車架制造工藝流程,鋁合金強度,淬火,放置室溫中,沖壓成型，組裝,烤漆,納米集合形成,加工硬化,析出強化 （納米析出相）,制造工藝流程,放置室溫時，其BH性無法充分顯現，影響到材料特性的參差不齊與強度不足。這樣的現象可能與鋁合金中原子的集合體（納米集合體，大小約為12個納米）形成有關。,上圖為Al-Cu合金中納米集合體形成過程的模擬圖，圖中A1原子沒有表示出來，只顯示了Cu原子和原子間的空孔。Cu原了最初足隨機無序地散亂分布的，隨著時間經過它迅速聚合成微小的納米集合體(b)及(c)。只要添加進極少量的其他元素(超微合鑄)，就可以大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晶粒的大小、粒界構造組織的影響。 金屬多是多結晶體（由復數結晶聚合而成）結晶與結晶間存在分界，這一分界稱為結晶粒的粒界，它對金屬的形狀變化或強度產生影響，特別是粒界附近沒有析出物的領域即無析出帶（PFZ）的影響效果更大。 對于PFZ的形成、控制，一般認為納米集合體起了很大作用。,無析出帶（PFZ）,納米鋁合金就是通過納米工藝制造出的、具有全新概念內部組織的一種納米多晶合金。 納米多晶合金是指結晶粒內將復數的形狀和構造各不相同的納米析出物（超微析出物）進行分散，同時對PFZ的幅度及納米析出物的形態(tài)進行控制，而制備出的復合組織。,如果能夠成功地在納米水平實現鋁合金內部組織的最合理化，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，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、顯著減少廢氣排出