3.复合材料
汽车上使用复合材料的零件主要有仪表板、门护板、顶盖内护板、地毯、座椅及包裹架护板,它们基本上是由表皮、隔音减振部分和骨架部分组成。这类零件除满足一定的使用功能外,能使人感到舒适美观。复合材料生产工艺简单、成本低廉、适用性强而且发展比较迅速,将是汽车内饰材料的主要发展方向。汽车用复合材料有汽车橡胶制品、塑料、工程塑料、玻璃纤维、碳纤维以及内饰材料。
(1)橡胶 橡胶工业是汽车工业的重要配套产业,汽车工业也是橡胶制品的主要市场。一辆汽车除了钢材之外,还使用了许多橡胶制品,约占汽车总成本6%左右。全球每年消耗生胶量的70%以上用于汽车行业,其中60%用于轮胎,40%用于非轮胎橡胶制品,即汽车橡胶制品,包括各种胶管、传动带(V带、同步带)、密封制品(油封、密封条、垫圈等)、减振橡胶及安全制品等多种橡胶配件。每辆汽车需要的橡胶配件100~200种,数量200?500个。近年来,特种橡胶如氟橡胶(FKM)在汽车上的推广应用,使其成为汽车用特种橡胶中用量增长最快的胶种之一。在汽车工业中,FKM主要用于发动机阀杆密封、气缸套密封、离合器密封、燃油泵密封及燃油胶管内层胶等。氢化丁腈橡胶(HNBR)耐热、耐油性能优异,并耐老化及耐多种介质,是丁腈橡胶(NBR)的换代产品,目前在高性能汽车配件中应用日益广泛,主要用于汽车同步带底胶、高性能V带底胶、汽车各种胶管内层胶、接触燃油的密封件等。丙烯酸酯橡胶(ACM)价格较为适中,耐热油和热氧老化性能优良,近年来成为汽车工业着重开发推广的一种密封材料,主要用于耐高温油封、减振部件和液压胶管。TPE在汽车上的最大用途是密封条。
(2)塑料 塑料由于重量轻、耐腐蚀、易加工,一直被汽车工程界所重视。塑料主要应用于汽车衬套、装饰件及车身某些部件上。汽车用塑料的主要类型包括通用工程塑料、塑料合金和增强塑料。塑料在汽车中用于仪表板、车门内板、顶棚、副仪表板、杂物箱盖、座椅及各类护板等内装件,而后逐渐向外装件、结构件和功能件扩展,如车身外板、后阻流板、保险杠、车轮罩、前后翼子板、举升门,以及油箱、散热器水室、风扇叶片、发动机进气管和气门室罩盖等。
(3)工程塑料 工程塑料尤其是高性能工程塑料具有良好的力学性能,耐热、耐腐蚀、寿命长、可靠性好,越来越广泛地用于汽车工业,前景非常看好。
(4)玻璃钢 玻璃钢具有很多优点,广泛用于保险杠、车顶盖、导流板、遮阳罩、电瓶托架、挡泥板、前脸部件、裙边部件及车身壳体等,玻璃纤维的应用有进一步扩大的趋势。
(5)改性PP材料 车身非金属材料中,目前使用最多的是改性PP系列材料。使用部件包括仪表板、车门护板、装饰面板等大型内饰部件和保险杠、水箱面罩、挡泥板等外装部件。以改性PP为主的聚烯烃材料占车用塑料使用量的50%以上
(6)ABS类材料 ABS的品种多,表面处理效果好,价格低,因此在车身材料中一直很受欢迎。
(7)SMC等玻纤增强材料 SMC综合性能远超过其他工程塑料,并且是可以在线喷漆的材料,在商用车车身开发中一直占有重要的位置。
4.陶瓷新材料
工程陶瓷目前有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC) 、硅化钨(WSi2)、二氧化锆(ZrO2) 、三氧化二铝(A12O3)等。工程陶瓷主要应用在发动机上。工程陶瓷不是不堪一击的普通陶瓷,它具有良好的综合性能,因此用它代替金属材料能大幅度提高热机效率,降低能源消耗,从而达到汽车轻量化效果。目前,工程陶瓷已用于制造发动机和热交换器零件。
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、提高易损件寿命以及完善汽车智能性功能都具有积极意义。车用陶瓷已引起工程材料科学领域的关注,主要应用为陶瓷发动机、热敏陶瓷传感器、车用催化净化器的陶瓷载体、尾气净化蜂窝陶瓷材料载体、柴油车排气净化陶瓷蜂窝过滤器和陶瓷汽车制动器刹车片以及车用陶瓷轴承等,车用陶瓷新材料的研究和开发应用前景广阔。
汽车上使用的智能陶瓷产品,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。由于其综合性功能的发挥,可使汽车产品在行驶时感知与响应外界环境的变化,使汽车产品拥有自检、自测、自诊断、自修复和自适应等诸多性能。