鋁基復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時(shí)間：2016-03-17
鋁基復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)度、高比模量、高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、良好的耐磨和耐疲勞性、低密度、良好的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能，而受到了各國汽車制造企業(yè)的青睞，已成功應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域的許多方面，并取得了快速的發(fā)展和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
輕量化、高性能、安全環(huán)保已成為當(dāng)今汽車發(fā)展的主流方向，因此輕量化新材料的開發(fā)和應(yīng)用越來越受到全世界的關(guān)注。鋁基復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)度、高比模量、高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、良好的耐磨和耐疲勞性、低密度、良好的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能，而受到了各國汽車制造企業(yè)的青睞，已成功應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域的許多方面，并取得了快速的發(fā)展和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
一、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞
日本本田汽車公司成功應(yīng)用鋁基復(fù)合材料制造了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)槽、先把增強(qiáng)體硅酸鋁纖維或氧化鋁纖維制成環(huán)狀物置于鑄模內(nèi)，然后澆鑄鋁合金制成錠，再擠壓成活塞環(huán)槽，其性能和壽命均優(yōu)于傳統(tǒng)的鑄鐵鑲塊環(huán)槽。該公司后來又推出氧化鋁纖維增強(qiáng)活塞頂?shù)匿X活塞。英國AE公司先推出了陶瓷纖維增強(qiáng)鋁基活塞，隨后又將整體采用碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鍛件的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞成功地應(yīng)用于法拉利一級方程式賽車上，效果非常好。我國東南大學(xué)研制了陶瓷纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞，并將其應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、大馬力柴油機(jī)上，使活塞壽命提高了3~5倍，發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)鋁基復(fù)合材料的高溫抗拉強(qiáng)度提高了20~40%，線膨脹系數(shù)降低了20%.
二、制動(dòng)盤
由于鋁基復(fù)合材料的耐磨性、導(dǎo)熱性好，最高工作溫度可達(dá)450°C，美國FORD公司已研制出SiC/Al復(fù)合材料制動(dòng)盤，并將其批量用于高級轎車；Ktus公司也將鋁基復(fù)合材料應(yīng)用于一種低容量運(yùn)動(dòng)轎車的前、后輪制動(dòng)盤。德國、日本等研制的鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤，也已在火車、地鐵、城郊列車等線路上得到應(yīng)用。
三、氣缸套
傳統(tǒng)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(qiáng)度一般僅為210~260MPa。德國某公司在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金氣缸套內(nèi)壁上涂覆過共晶Al-Si合金，其涂層通過熱噴涂獲得、由固態(tài)Al、Si沉積物、金屬間相和氧化物構(gòu)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(nèi)表面堆積一層厚度約0.8mm的高硅層，應(yīng)用于高檔汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。美國某公司采用激光在Al基氣缸套內(nèi)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(qiáng)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(shù)研究所研制了不銹鋼纖維強(qiáng)化鋁合金連桿、碳化硅晶須和顆粒強(qiáng)化鋁合金連桿和氧化鋁纖維強(qiáng)化鋁合金連桿，并在其新式輕型特種車輛的高性能試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上裝上了多晶氧化鋁纖維強(qiáng)化鑄鋁連桿，這種連桿比鋼質(zhì)連桿約減重30%，抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)小，可完全滿足連桿工作性能的要求。
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