近年来汽车行业的科技水平发展程度逐渐提高,汽车行业进入高速发展阶段,然而随之而来的环境和能源问题也日趋加重。轻量化技术变成了各个汽车企业提升市场竞争力的关键,作者根据近些年来汽车轻量化技术现状进行综述,主要介绍了包括轻量化材料(高强度钢、镁合金、铝合金、钛合金、塑料及复合材料)、现阶段应用于汽车制造的先进加工工艺(激光焊接技术、液压成形技术)以及发展逐步成熟、显著提高轻量化成果的结构优化(尺寸优化、形状优化、形貌优化、拓扑优化、多目标多学科优化)的使用现状以及对其发展趋势的探讨。

7050铝合金厚板是飞机的主体结构材料,其高向性能大的差异是材料应用的技术瓶颈.为寻求减小材料高向性能差异的技术途径,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、常温拉伸实验,对比研究了单级、双级固溶处理对200 mm厚7050铝合金超厚板高向组织与力学性能的影响.研究表明：在热轧态板材中,1/4厚层与中心层含有大量粗大S相与Al7Cu2Fe相;单级固溶处理所得的厚板中仍有很多未溶的第二相,时效后抗拉强度在1/4厚层最低,强度沿板材厚度方向先降低后升高再降低;双级固溶处理后大量AlZnMgCu相与S相的溶解使各厚度层的第二相百分数均显著下降,其中1/4厚层的第二相百分数由2.45%下降到0.51%,时效后的抗拉强度达到561 MPa,比单级固溶提高了12.5%;双级固溶处理后板材的中心层抗拉强度最低.双级固溶提高了厚板的整体力学性能,同时高向性能差异减小.

通过低成本成分设计,在控制轧制的基础上,应用直接淬火＋回火工艺制得抗拉强度1 500 MPa级经济型低合金高强高韧钢,测定了该合金成分体系的连续冷却转变曲线,研究了不同回火温度对直接淬火钢组织与力学性能的影响.结果表明：随着回火温度的升高,试验钢抗拉强度逐渐下降,屈服强度先升高后降低,-40℃冲击功则呈现出先升高、后降低、再升高的趋势.回火温度为200℃时,试验钢获得了最优的综合力学性能,抗拉强度达到1 730 MPa,屈服强度为1 400 MPa,-40℃冲击功为43 J.

为了优化快速成形零件组织和力学性能,利用脉冲等离子焊接快速成形工艺制备了Inconel625合金薄壁零件.采用扫描电镜、透射电镜研究了固溶温度对成形零件组织的影响规律.结果表明：沉积态组织以胞状枝晶为主,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,同时,在枝晶间隙析出大量的Laves相和少量的MC碳化物.经过720℃/1 h的固溶处理,金相组织没有发生明显变化,但导致γ″（Ni3Nb）相的析出.经850℃固溶处理,组织中的Laves相部分被溶解,生成了针状δ相.当固溶温度升高到980℃,Laves相几乎完全溶解,δ相发生了部分回溶.而经过1 080℃固溶处理,消除了元素的偏析和Laves相,但再结晶导致晶粒严重长大.980℃是最佳的固溶处理温度.

为了研究9Ni钢热处理过程中的组织演变和合金元素配分对强韧化的影响,采用QT（Quenching＋Tempering）和QLT（Quenching＋Lamellarizing＋Tempering）工艺对9Ni钢进行了热处理,并详细分析了热处理过程中组织和成分配分的变化规律.结果表明：奥氏体化淬火后存在极少量的残余奥氏体（γR）,主要富C和Si.580℃回火1 h时,QT工艺条件下原奥氏体晶界上逆转奥氏体（γ＇）能富C、Si、Mn和Ni元素,晶内的γ＇中无明显Ni和Mn富集;QLT处理后,合金元素发生了配分,所有富合金元素相中均富集C、Si、Mn和Ni元素.两相区保温后实现增韧归因于：板条马氏体基体的大角度晶界比例增加、晶粒细化;组织结构得到优化;增加了γ＇形核点,使得γ＇量增加,导致马氏体基体净化程度进一步提高.

利用热膨胀仪对实验预硬型塑料模具钢的不同热处理工艺进行模拟,并对其组织及原奥氏体形貌进行观察,同时用扫描电镜及透射电镜对组织内的碳化物进行能谱分析,研究发现,晶粒度对实验钢淬透性影响很小.880℃保温得到的铁素体组织的晶界处存在碳的Cr-Mn-Fe型化合物,少部分碳化物中还发现有Mo元素的存在,碳化物中出现Mo元素后,Cr及Mn元素含量也随之增加.这些碳化物容易诱发铁素体形核并长大,而硼元素难以抑制此类铁素体的生成.920℃保温碳化物溶入基体后,铁素体将不再产生.

为了实现粘弹性材料在高频段上的声学参数测量,提出一种自由场测量方法,通过测量目标的水下散射声场指向性,计算目标散射场声压的前几阶勒让德系数,建立以目标的材料声学参数为变量的数学模型,并运用遗传算法进行参数反演.仿真结果表明以铝球的杨氏模量（E）为例,不存在声场误差的情况下反演精度可达0.0014%,铝球散射场的实验数据也提供了较高的参数反演精度.将此方法应用于中高频段上某种成分的粘弹性材料参数测量,成功地获取了其在此频段上的声学参数.提高目标散射场的测量精度有利于目标材料反演精度的提高.此方法避免了对声压相位的测量,减少了影响精度的因素.

建立了带壁厚偏差管坯液压胀形的力学模型,揭示了不同轴向应力状态下壁厚偏差对管坯成形的影响规律,给出了带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径设计的标准。针对某重型卡车桥壳预成形管坯的液压胀形工艺,进行了3种不同壁厚偏差管坯在不同典型加载路径下的有限元模拟,结果表明:内压升高至最大保持恒定,管坯薄壁侧均在合模前发生开裂且薄壁侧与厚壁侧变形差异较大;内压先升高后降低,管坯厚壁侧均失稳形成褶皱且薄壁侧与厚壁侧变形差异较小;内压先升高后降低再升高时,管坯均成形且符合工艺要求,确定了适用于带壁厚偏差管坯液压胀形的加载路径。在专用液压机上进行了液压胀形试验,试验结果与数值模拟所得规律一致。

随着能源和环境问题日益严峻,对汽车轻量化的需求愈发强烈,高比强度铝合金板在车身中的应用成为重要发展方向.铝合金板在室温下较低的成形性促使人们将各种成形技术引入到汽车制造领域.本文简述了适用于铝合金板件小批量生产的超塑性成形和板材液压成形等特种成形技术,重点介绍了适用于铝合金构件大批量生产的热处理-冲压一体化技术,包括带中间退火-冲压一体化技术、温冲压、W态下冲压和热冲压,阐明了它们的发展历史和现状,指出铝合金板热处理-冲压一体化技术控形控性的关键,最后比较了不同技术的优缺点,并展望了铝合金板冲压技术未来应重点开展的工作.

为了研究纳米锑颗粒作为润滑油添加剂的润滑摩擦学性能,充分发挥其减磨、抗磨效果,采用CFT-1型材料性能测试仪对比研究了不同载荷下纳米锑粒子作为液压油添加剂的摩擦学性能,通过SEM对试样摩擦表面进行了形貌分析,利用EDX进行了磨痕表面元素分析.结果表明：不同载荷下纳米锑颗粒在液压油中的最佳添加量不同,重载荷下纳米锑粒子表现出优良的抗磨减摩性能;纳米锑粒子在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能,这是由于磨痕表面形成了含锑元素的表面膜,起到良好的抗磨减摩效果.