鋁基復合材料在汽車領域中的應用
發布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-03-17
鋁基復合材料由于具有高比強度、高比模量、高熱導率、低熱膨脹系數、良好的耐磨和耐疲勞性、低密度、良好的尺寸穩定性等優良的力學性能和物理性能，而受到了各國汽車制造企業的青睞，已成功應用于汽車工業領域的許多方面，并取得了快速的發展和良好的經濟效益。
輕量化、高性能、安全環保已成為當今汽車發展的主流方向，因此輕量化新材料的開發和應用越來越受到全世界的關注。鋁基復合材料由于具有高比強度、高比模量、高熱導率、低熱膨脹系數、良好的耐磨和耐疲勞性、低密度、良好的尺寸穩定性等優良的力學性能和物理性能，而受到了各國汽車制造企業的青睞，已成功應用于汽車工業領域的許多方面，并取得了快速的發展和良好的經濟效益。
一、發動機活塞
日本本田汽車公司成功應用鋁基復合材料制造了發動機活塞環槽、先把增強體硅酸鋁纖維或氧化鋁纖維制成環狀物置于鑄模內，然后澆鑄鋁合金制成錠，再擠壓成活塞環槽，其性能和壽命均優于傳統的鑄鐵鑲塊環槽。該公司后來又推出氧化鋁纖維增強活塞頂的鋁活塞。英國AE公司先推出了陶瓷纖維增強鋁基活塞，隨后又將整體采用碳化硅顆粒增強鋁基復合材料鍛件的發動機活塞成功地應用于法拉利一級方程式賽車上，效果非常好。我國東南大學研制了陶瓷纖維增強鋁基復合材料活塞，并將其應用于汽車發動機、大馬力柴油機上，使活塞壽命提高了3~5倍，發動機功率也明顯提高，汽車油耗和尾氣排放大大減少；與普通鋁合金材料相比，這種陶瓷纖維增強鋁基復合材料的高溫抗拉強度提高了20~40%，線膨脹系數降低了20%.
二、制動盤
由于鋁基復合材料的耐磨性、導熱性好，最高工作溫度可達450°C，美國FORD公司已研制出SiC/Al復合材料制動盤，并將其批量用于高級轎車；Ktus公司也將鋁基復合材料應用于一種低容量運動轎車的前、后輪制動盤。德國、日本等研制的鋁基復合材料制動盤，也已在火車、地鐵、城郊列車等線路上得到應用。
三、氣缸套
傳統的氣缸套材料主要是灰鑄鐵，但目前所用的各種鑄鐵氣缸套材料，其強度一般僅為210~260MPa。德國某公司在內燃發動機鋁合金氣缸套內壁上涂覆過共晶Al-Si合金，其涂層通過熱噴涂獲得、由固態Al、Si沉積物、金屬間相和氧化物構成，可提高材料的耐磨性。德國還采用激光熔覆工藝在鋁合金氣缸筒內表面堆積一層厚度約0.8mm的高硅層，應用于高檔汽車的發動機。美國某公司采用激光在Al基氣缸套內表面熔覆Si和Mo的混合粉末，原位生成納米級MoSi2，形成第二相增強顆粒層，提高了材料表面的硬度及延展性。
四、連桿
近年來，日本豐田技術研究所研制了不銹鋼纖維強化鋁合金連桿、碳化硅晶須和顆粒強化鋁合金連桿和氧化鋁纖維強化鋁合金連桿，并在其新式輕型特種車輛的高性能試驗發動機上裝上了多晶氧化鋁纖維強化鑄鋁連桿，這種連桿比鋼質連桿約減重30%，抗拉強度和疲勞強度高，線膨脹系數小，可完全滿足連桿工作性能的要求。
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