4.8　汽车新材料

汽车是机电产品中的占用和消耗资源大户，占用和消耗资源即意味着占用和消耗材料。汽车用材有以下特点：

（1）用量巨大。汽车制造业每年用去全世界24%的钢铁产量，58%的橡胶产量，汽车消耗世界46%的石油产量^[171]，从广义上讲，燃料也是汽车消耗的材料。汽车用材量之巨是其他任何机电产品都望尘莫及的。

（2）种类、规格繁多。汽车用材的种类涵盖了黑色金属、有色金属、合金、有机高分子塑料和橡胶、无机玻璃和陶瓷、复合材料、专用织物、涂料、黏结剂、催化剂、捕捉介质、燃料、润滑油、工作液等，且材料的品种、规格比一般的机电产品多。

（3）材料的品质要求高。汽车是高速运动的机械，工作负荷、工作环境随机变化，有的部件常年在高温或腐蚀介质中工作。汽车的安全性要求很高，但为降低燃料消耗，部件必须轻量化，因而对材料提出了“精益”的要求。就整体而言，汽车用材的品质虽不能与航空材料相提并论，但比一般机电产品要求高。

材料是制造汽车的物质基础，材料技术是其他汽车技术的基础和先导，没有材料技术的进步，汽车技术的进步是不能想象的。热机必须用人造材料制造，所以从马车向机动车的跨越标志着造车用材从天然材料向人造材料进化。除了液体燃料之外，金属材料的技术进步也为戴姆勒-奔驰的发明提供了必不可缺的物质基础。没有高强度钢材，现代汽车就不能传递大扭矩、大功率，没有汽车薄板就压不出精美的车身。查尔斯·古德义（Charles Goodyear，1800—1860）发明硫化橡胶工艺，福特为提高T型车的耐久性而炼钒钢等轶事更在汽车史上传为佳话。有鉴于汽车用材的特点，汽车材料的技术水平不仅对汽车性能和品质起着不可替代的重要作用，而且对于节约资源和保护环境也起着不容忽视的作用。通用化学和材料系统实验室主任韦尔伯纳吉（Mark Verbrugge）认为，汽车的DNA之变正等待着发明新材料，焦点在储存和转换能源的材料，以及轻质材料。为提升汽车品质，节约资源和保护环境，汽车新材料正在朝向高强度、轻量化、高性价比、材料改性、易回收和可降解的方向发展。从终极的发展趋向展望，人造材料最终必将师法自然造化，具有天然材料的可循环利用功能。(https://www.daowen.com)

根据材料的使用功能，可分为结构材料和功能材料。结构材料系指那些主要利用材料的强度、硬度、韧性等力学性能来承受力学载荷的材料；一切不以利用力学性能为主要用途的材料则称为功能材料。功能材料主要用来产生、传递或隔绝电、光、声、热、磁，以及减摩、防蚀、装饰等。

图4-48是1997年和2011年典型车辆的材料构成比例的比较。图4-48表明，轻质材料、高强度材料的使用比例在上升，钢、铁的使用比例在下降。

图4-48　典型车辆1977年和2011年用材比例比较^[172]