汽車材料及輕量化趨勢

《汽車材料及輕量化趨勢》是2017年機械工業出版社出版的圖書，作者是韓維建、張瑞傑、鄭江。

基本介紹

• 中文名：汽車材料及輕量化趨勢
• 作者：韓維建、張瑞傑、鄭江
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2017年3月
• 頁數：276 頁
• 定價：50 元
• 開本：16 開
• ISBN：978-7-111-55937-5

內容簡介

作為提高汽車燃油經濟性的手段之一，輕量化並不是新鮮的技術名詞。從20世紀70年代以來，汽車輕量化以經有了長足的發展。由於為了滿足各國政府的安全法規、排放法規以及消費者對於個性化和舒適性的要求，各種零部件、子系統被逐步安裝到汽車上。這導致在過去三十年，汽車平均重量實際上在緩慢上升。近幾年世界各地燃油經濟性不斷加嚴的趨勢使汽車公司和零部件供應商進一步大力開展汽車輕量化研究，各種新材料、新技術層出不窮。但是，汽車輕量化不只是單純的減重，必須同時考慮性能、工藝、成本等因素。單一材料很難同時滿足各種汽車零部件的不同要求。因此，汽車輕量化的發展趨勢是多種材料的混合使用。為了確保在恰當的部位使用最合適的材料，工程人員有必要了解各種輕量化材料、加工工藝、相關的連線技術、以及最佳化技術。

目錄

叢書總序

自序

推薦序

前言

第1章　緒論1

1.1　汽車材料的發展歷程1

1.2　汽車輕量化的驅動力及影響因素5

1.2.1　石油危機和油價5

1.2.2　燃油經濟性法規7

1.3　汽車輕量化趨勢10

1.3.1　輕量化材料10

1.3.2　汽車輕量化系統工程12

參考文獻14

第2章　先進高強鋼在汽車上的套用17

2.1　概述17

2.2　先進高強鋼的發展20

2.3　發展先進高強鋼的驅動力25

2.3.1　成本26

2.3.2　安全26

2.3.3　溫室氣體排放27

2.3.4　力學性能27

2.4　先進高強鋼29

2.4.1　雙相鋼32

2.4.2　復相鋼40

2.4.3　TRIP鋼44

2.4.4　馬氏體鋼50

2.4.5　TWIP鋼55

2.4.6　奧氏體不鏽鋼62

2.5　先進高強鋼的套用66

2.5.1　先進加工工藝66

2.5.2　先進高強鋼面臨的挑戰74

2.6　發展趨勢79

2.6.1　第三代先進高強鋼79

2.6.2　組織設計80

2.6.3　新工藝83

參考文獻88

第3章　鋁合金在汽車中的套用92

3.1　引言與概況92

3.2　鋁合金的命名系統97

3.3　鋁合金在汽車中的套用情況101

3.3.1　按照套用部位分類101

3.3.2　按照加工類型分類104

3.4　鋁合金套用後的輕量化效果108

3.5　鋁合金在汽車套用中的前景展望111

參考文獻112

第4章　鎂合金在汽車中的套用115

4.1　引言115

4.1.1　鎂合金概述115

4.1.2　鎂合金對汽車輕量化的意義118

4.2　鎂合金在汽車工業中的套用118

4.2.1　套用歷史118

4.2.2　套用介紹120

4.3　鎂合金在汽車套用上的局限性124

4.4　汽車用鎂合金的發展趨勢126

參考文獻127

第5章　塑膠131

5.1　車用塑膠材料發展概述131

5.1.1　塑膠材料的製備132

5.1.2　塑膠的分類134

5.1.3　塑膠的特性及套用143

5.1.4　塑膠成型工藝153

5.2　塑膠材料在汽車輕量化上套用的典型案例156

5.2.1　材料研究156

5.2.2　結構設計158

5.2.3　製造可行性分析161

5.3　汽車用塑膠發展趨勢164

參考文獻166

第6章　複合材料170

6.1　複合材料在汽車中的套用170

6.1.1　複合材料的種類及特點170

6.1.2　複合材料在汽車中套用的歷史和現狀173

6.2　汽車用複合材料的主要種類175

6.2.1　熱固性樹脂基複合材料175

6.2.2　熱塑性樹脂基複合材料183

6.2.3　金屬基複合材料188

6.2.4　其他複合材料194

6.3　汽車用複合材料面臨的挑戰及未來的發展方向197

6.3.1　汽車用複合材料面臨的挑戰197

6.3.2　汽車用複合材料未來的發展方向203

參考文獻204

第7章　現代車身連線技術206

7.1　概述206

7.2　熔化焊接207

7.2.1　電阻點焊207

7.2.2　雷射焊接212

7.2.3　氣體保護焊216

7.3　固相連線218

7.4　機械連線221

7.4.1　自穿刺鉚接221

7.4.2　無鉚釘鉚接223

7.4.3　自攻螺紋連線226

7.5　結構膠粘接228

7.6　金屬/非金屬材料連線方法簡介230

7.7　小結233

參考文獻235

第8章　輕量化最佳化設計技術237

8.1　概述237

8.1.1　最佳化設計技術237

8.1.2　輕量化最佳化設計分類238

8.2　結構拓撲最佳化238

8.2.1　結構最佳化分類238

8.2.2　結構拓撲最佳化原理239

8.2.3　輕量化拓撲最佳化套用案例241

8.3　汽車用材最佳化243

8.3.1　汽車用材背景243

8.3.2　汽車用材趨勢244

8.3.3　汽車用材與性能間的關係245

8.4　工藝設計最佳化249

8.4.1　輕量化工藝設計概述249

8.4.2　典型輕量化工藝250

8.4.3　輕量化工藝最佳化套用案例254

8.5　小結261

參考文獻261

作者簡介

主編簡介

韓維建

現任美國福特汽車公司亞太區研究與技術主管。自從1995年加入福特以來，在多個國家和地區組織了眾多的研究和技術項目。他在交通可持續發展系統分析、汽車輕量化、環境、能源、道路交通安全、政策制定，以及產學研結合等諸多領域都具有豐富的經驗和研究成果。

韓維建博士在俄克拉菏馬州的塔爾薩大學獲得機械工程博士學位和工程管理碩士學位，在四川大學獲得金屬材料工程學士學位。目前是上海交通大學的兼職博士生導師，並在清華大學和重慶大學聯合指導博士生。

韓維建博士曾獲太平洋地區經濟理事會環境銀獎、雲南省國際合作類科技進步獎、南京航空航天大學校長國際合作獎；在眾多汽車專業領域發表國際性論文、演講、講座等逾60篇次。

作者簡介

張瑞傑

現任北京科技大學新材料技術研究院副研究員。長期從事熱力學計算、鑄造與熱處理過程中的相變研究、多尺度材料微觀組織模擬與性能預測的研究工作。曾獲西北工業大學材料加工工程專業博士學位，之後在清華大學機械工程系從事多元合金的鑄造微觀組織研究的博士後研究。曾在美國福特汽車公司從事訪問研究員工作，主要從事車用鎂鋁合金的研發。

張瑞傑博士目前承擔了國家863課題、國家自然科學基金、北京實驗室建設項目、福特URP研究項目等十餘項項目，在多家國際期刊上發表文章30餘篇。

鄭江

現任重慶大學材料科學與工程學院重慶大學“百名青年優秀人才引進計畫”（簡稱重大“百人計畫”）研究員、博士生導師。研究領域包括：先進輕合金開發、金屬材料組織和性能預測。

鄭江博士曾獲得上海交通大學材料加工博士學位，重慶大學材料加工工程碩士學位，材料成型與控制工程學士學位。曾任美國密西根大學博士後及美國福特汽車研究院材料部門研發工程師，負責輕合金汽車部件性能預測的研究工作。

鄭江博士曾作為主研人員參與完成“十一五”國家科技支撐項目，並參與完成與通用汽車公司和日立公司的合作項目，在多家國際期刊上發表學術論文7篇，申請專利6項。