汽车复合材料的历史和现状

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汽车新型材料

汽车新型材料

汽车新型材料随着汽车工业的发展,对汽车材料的要求也越来越高。

传统的金属材料在汽车制造中占据主导地位,但随着科技的进步,新型材料的应用逐渐成为汽车制造的新趋势。

新型材料的应用不仅可以减轻汽车自身重量,提高燃油效率,还可以提高汽车的安全性能和舒适性。

本文将介绍几种目前在汽车制造中逐渐得到应用的新型材料。

首先,碳纤维复合材料是一种重量轻、强度高的新型材料,被广泛应用于汽车制造中。

它的密度只有钢铁的四分之一,却具有更高的强度和刚度,因此可以大幅减轻汽车的自重。

同时,碳纤维复合材料还具有优异的抗腐蚀性能和疲劳寿命,能够有效延长汽车的使用寿命。

目前,越来越多的汽车制造商开始将碳纤维复合材料应用于汽车车身、底盘等部位,以提高汽车的整体性能。

其次,铝合金材料也是一种被广泛应用于汽车制造的新型材料。

相比于传统的钢铁材料,铝合金材料具有更轻的重量和更高的强度,能够有效减轻汽车的自重,提高燃油效率。

此外,铝合金材料还具有良好的导热性能和抗腐蚀性能,能够提高汽车的散热效果和延长使用寿命。

目前,许多汽车制造商已经开始将铝合金材料应用于汽车发动机、车轮等部位,以提高汽车的整体性能和经济性。

另外,塑料复合材料也是一种在汽车制造中得到广泛应用的新型材料。

塑料复合材料具有重量轻、成型性好、抗腐蚀等优点,能够有效减轻汽车的自重,提高燃油效率。

与此同时,塑料复合材料还具有良好的吸音性能和冲击吸能性能,能够提高汽车的舒适性和安全性。

目前,许多汽车制造商已经开始将塑料复合材料应用于汽车车身、内饰等部位,以提高汽车的整体性能和舒适性。

综上所述,新型材料的应用已经成为汽车制造的新趋势。

碳纤维复合材料、铝合金材料和塑料复合材料等新型材料的应用,不仅可以减轻汽车的自重,提高燃油效率,还可以提高汽车的安全性能和舒适性。

随着科技的不断进步,相信新型材料在汽车制造中的应用将会越来越广泛,为汽车工业的发展带来新的动力和活力。

汽车车身材料的发展趋势

汽车车身材料的发展趋势

汽车车身材料的发展趋势随着科技的不断进步和人们的需求不断变化,汽车车身材料也在不断发展和改进。

从最早的钢铁车身到现在的复合材料,汽车车身材料在轻量化、安全性和环保性方面有了巨大的进步。

本文将从这几个方面探讨汽车车身材料的发展趋势。

一、轻量化是汽车车身材料的发展方向之一。

轻量化能够减少汽车的重量,降低能耗,提高燃油经济性。

传统的钢铁材料在车身上占据了很大的比例,但其密度较高,重量较大。

为了实现轻量化,汽车制造商开始探索使用新型材料,如高强度钢、铝合金和碳纤维等。

高强度钢具有优异的强度和韧性,可以减少车身重量并提高碰撞安全性。

铝合金具有较低的密度和良好的成形性能,能够有效减轻车身重量。

碳纤维是一种轻质高强度的材料,具有优异的抗拉强度和刚度,但成本较高,限制了其在大规模生产中的应用。

二、安全性是汽车车身材料发展的另一个重要方向。

汽车车身在碰撞事故中起到保护车内乘员的作用。

传统的钢铁材料在碰撞时具有较好的塑性变形能力,但也存在一定的局限性。

为了提高车身的安全性,汽车制造商开始研发新型材料和结构设计。

高强度钢具有更好的抗撞性能,能够吸收和分散碰撞能量,提高车身的刚度。

同时,汽车制造商还采用了复合材料和蜂窝结构等新技术,提高车身的强度和刚度,进一步提高了车身的安全性能。

三、环保性是汽车车身材料发展的另一个重要方向。

随着人们对环境保护意识的增强,汽车制造商开始关注汽车的环保性能。

传统的钢铁材料在生产和回收过程中会产生大量的二氧化碳和废弃物,对环境造成一定的影响。

为了减少环境污染,汽车制造商开始使用可回收和可循环利用的材料,如铝合金和碳纤维等。

铝合金具有良好的回收性能,可以减少能源和资源的消耗。

碳纤维具有较长的使用寿命和较低的环境影响,是一种环保的材料。

汽车车身材料的发展趋势主要包括轻量化、安全性和环保性。

轻量化能够减少汽车的重量,提高燃油经济性;安全性能能够保护车内乘员的安全;环保性能能够减少对环境的污染。

随着科技的不断进步和人们对汽车的需求不断变化,相信未来汽车车身材料会继续发展和改进,为人们带来更加安全、环保和高效的出行方式。

复合材料在汽车上的应用

复合材料在汽车上的应用

复合材料在汽车上的应用随着汽车工业的发展,复合材料在汽车上的应用越来越广泛。

相比传统的金属材料,复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐疲劳、噪音低、耐高温等优异性能,因此受到了广泛的关注和应用。

前段大量使用的复合材料之一是碳纤维复合材料。

这种材料具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀等优点,可制成车身、座椅、悬挂系统等零部件,以减轻汽车重量,提高燃油经济性。

许多高性能跑车、超级跑车以及电动车都使用了碳纤维车身,以提高车辆的动力性能和续航里程。

碳纤维还可以用于制造轮毂、刹车盘、变速箱、发动机纵梁等高强度部件,以提高汽车的性能和安全性。

除了碳纤维复合材料外,另一种较为常见的材料是玻璃纤维复合材料。

这种材料可以制成车身板、前保险杠、后保险杠、引擎罩等外壳结构件,具有较好的耐撞击性和仿真效果。

由于玻璃纤维复合材料的成本较低,应用领域比碳纤维复合材料更为广泛。

除了车身和外壳结构件之外,复合材料还可以用于汽车底盘、悬挂系统、排气系统、内饰件等零部件。

碳纤维增强聚酰亚胺材料可以用于制造悬挂系统的上下臂等部位,以提高汽车的行驶稳定性和操控性能。

而玻璃纤维复合材料可以用于制造排气系统的中段管道和消音器等部位,以降低噪音和提高耐腐蚀性。

复合材料内饰件如门板、座椅罩、天窗罩等,也可以用来美观、轻量化、提高舒适性。

通过使用复合材料,汽车的零部件重量可降低30%至70%,有助于提高燃油经济性并降低排放。

在未来,复合材料在汽车上的应用将会更加广泛。

同时也要注意复合材料的加工和生产成本,以及回收再利用问题,进一步推动汽车工业的绿色环保发展。

随着科技的不断发展,复合材料在汽车工业的应用前景越来越广阔。

在汽车行业中,除了玻璃纤维和碳纤维复合材料,还有许多其他类型的复合材料,如复合材料板材、复合材料密封件等,都可以应用到汽车的不同部位。

复合材料板材可以用来替代金属板材,制成车门、车顶、引擎罩、尾门或后盖等车身结构件。

这种板材在抗撞击性、耐腐蚀性、耐热性和耐疲劳性等方面都具有优良性能,同时也比同等强度的金属材料更轻,可以减轻车辆的总重量,提高燃油经济性和行驶稳定性。

我国汽车材料的应用及未来发展趋势

我国汽车材料的应用及未来发展趋势

我国汽车材料的应用及未来发展趋势随着我国经济不断发展,汽车产业也稳步增长,成为国民经济中一个重要的支柱产业。

而作为汽车制造的重要组成部分,汽车材料的应用和发展趋势备受关注。

本文将从我国汽车材料的现状及应用、未来发展趋势等方面展开阐述。

一、我国汽车材料的现状及应用1. 金属材料金属材料一直是汽车制造的主要原材料之一,包括钢铁、铝合金、镁合金等,广泛应用于汽车车身、发动机、底盘及其他部件的制造中。

高强度钢材是近年来的研究热点,具有重量轻、强度高的特点,能够满足汽车节能、环保的需求。

2. 塑料材料随着汽车轻量化的趋势,塑料材料在汽车制造中的应用也逐渐增多。

如聚丙烯、聚氨酯等塑料材料在汽车内饰、外饰、发动机罩等部件中得到广泛应用,具有重量轻、耐腐蚀、成型性好等优点。

3. 复合材料复合材料由不同性质的材料组成,具有高强度、轻质、耐磨损等特点,广泛应用于汽车的车身结构、车轮、燃油箱等部件中。

我国复合材料行业发展迅速,为汽车制造提供了更多选择。

4. 其他材料除了上述材料外,玻璃、橡胶、陶瓷等材料也在汽车制造中得到广泛应用。

汽车玻璃在安全、节能方面发挥了重要作用,橡胶密封件在汽车减震、密封等方面发挥了重要作用。

二、未来发展趋势1. 轻量化材料的应用将继续增加随着汽车节能、环保的要求日益提高,轻量化材料在汽车制造中的应用将继续增加。

在金属材料方面,高强度钢材、铝合金、镁合金等将得到更广泛的应用;在非金属材料方面,各类复合材料、塑料材料的应用也会得到进一步推广。

2. 材料多样化发展未来,汽车材料的发展趋势将是多样化的。

传统材料的改进和新材料的开发将是今后的发展方向。

具有自愈合功能的新型涂料、具有自我修复能力的新型材料等将逐渐应用于汽车制造中。

3. 绿色环保材料将受到更多关注随着绿色环保理念的日益普及,绿色环保材料将受到更多关注。

在汽车制造中,可降解材料、再生材料等将成为未来的发展趋势,符合节能减排、循环利用的要求。

复合材料在汽车行业的应用研究

复合材料在汽车行业的应用研究

复合材料在汽车行业的应用研究在当今汽车工业的快速发展中,复合材料凭借其独特的性能优势,逐渐成为汽车制造领域的重要材料。

复合材料不仅能够减轻车辆重量、提高燃油效率,还能增强汽车的安全性和耐久性。

本文将对复合材料在汽车行业的应用进行深入研究。

一、复合材料的特点与分类复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成的一种多相固体材料。

其特点主要包括高强度、高刚度、低密度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能等。

常见的复合材料在汽车行业的应用主要有纤维增强复合材料和聚合物基复合材料。

纤维增强复合材料如碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP),具有优异的力学性能。

聚合物基复合材料则以其良好的成型性能和成本优势,在汽车内饰和非结构部件中得到广泛应用。

二、复合材料在汽车车身结构中的应用汽车车身是复合材料应用的重要领域之一。

采用复合材料制造车身结构,可以显著减轻车身重量,从而提高燃油经济性和降低尾气排放。

例如,一些高端汽车品牌已经开始使用碳纤维增强复合材料来制造车身框架和覆盖件。

碳纤维的高强度和低重量特性,使得汽车在保持结构强度的同时,大幅降低了整车重量。

此外,玻璃纤维增强复合材料也常用于车身部件的制造,如保险杠、车门和引擎盖等。

这些部件在碰撞时能够吸收能量,提高汽车的被动安全性。

三、复合材料在汽车动力系统中的应用在汽车动力系统中,复合材料也发挥着重要作用。

例如,复合材料可以用于制造发动机缸体、缸盖和曲轴等部件。

这些部件需要具备高强度、耐高温和良好的耐磨性,而复合材料的性能能够满足这些要求。

同时,复合材料还可以用于制造涡轮增压器叶片和排气管等部件。

由于其良好的耐热性和耐腐蚀性,能够延长部件的使用寿命,提高动力系统的可靠性。

四、复合材料在汽车内饰中的应用汽车内饰对于舒适性和美观性有着较高的要求,复合材料在这方面也有着出色的表现。

聚合物基复合材料可以制成各种形状和颜色的内饰部件,如仪表板、座椅靠背和中控台等。

汽车车身材料应用现状与发展趋势

汽车车身材料应用现状与发展趋势

汽车车身材料应用现状与发展趋势汽车车身材料是指汽车的整个车身结构所使用的材料,包括钢铁、铝合金、碳纤维等材料。

随着科技的不断发展和环保意识的加强,汽车车身材料也在不断地更新换代。

目前,在汽车车身材料的应用中,钢材占据了主要的市场份额。

对于低端车型来说,普通的碳钢材质仍然是首选的材料。

但是,对于高端车型来说,高强度钢、先进高强度钢和再结晶钢等新型材料的应用越来越广泛。

这些材料具有重量轻、刚性好、防腐耐用、热稳定性和能耗节约等优秀特性,能够有效地提升汽车的安全性能和燃油效率。

除了钢材,铝合金在汽车车身材料中也有着广泛的应用。

铝合金是一种轻质、高强度的材料,具有良好的成形性和抗腐蚀性能。

因此,在高端车型中代码降低车身重量和提升燃油经济性方面,铝合金已成为首选的材料。

但是,铝合金的复合加工难度较高,成本也相对较高,这限制了它在低端车型中的应用。

随着全球经济的快速发展,碳纤维等新材料也开始应用于汽车车身中。

碳纤维具有较高的强度和刚度,同时也非常轻盈,同等强度下,其重量只有钢的1/5。

这些优越的性能使碳纤维在汽车车身中有着广泛的应用前景。

但是,碳纤维在加工和制造方面存在着一定的难度和成本问题,因此在当前阶段的应用仍然有一定的限制。

未来,随着环保和燃油经济性要求的不断提高,汽车车身材料将会更加趋向于轻量化和复合化。

使用新型材料,同时也需要满足强度和安全性的要求,以及生产成本的限制。

综合考虑各方面因素,汽车车身材料的未来发展主要有以下几个方向:一是材料轻量化。

随着汽车制造业环保和燃油经济性的要求日益提高,汽车车身材料的轻量化成为趋势。

轻量化是提升汽车能源利用效率和行驶性能的重要途径。

二是复合材料化。

汽车车身复合材料的应用是汽车轻量化与高于要求的强度、韧性等多种性能要求之间的一个完美协调的产物。

复合材料的高强度和轻量化是实现轻量化的重要途径。

复合材料的成本虽然比普通材料高,但随着其生产规模的不断扩大,成本也将逐渐降低。

复合材料在汽车上的运用研究【论文】

复合材料在汽车上的运用研究【论文】

复合材料在汽车上的运用研究由于大部分复合材料都是与目标产品同时形成的,所以很少有固定的复合材料型号等信息,采用相同原材料而不同种工艺或同种工艺不同参数所制造的复合材料性能也会有所不同,如果抛开成本因素,复合材料所涉及的专一方面性能指标比金属还要宽泛。

1.行业特点复合材料行业特点:原材料品种多,工艺方法繁多,成本跨度极大。

按每公斤价格而言,复合材料可以由几元到几千元以上不等,一般同等重量成本均高于钢铁。

很多材料配方和工艺方法原理简单,容易上手,但由于工艺自由度较多,真正的工艺参数系统性控制难度大,产品离散性较大,产品缺陷的可探测性差,所以用简易办法较难区分产品质量的好坏。

2.发展现状行业门槛低,个体户亦可从事经营生产活动;复合材料应用领域广泛,既可做花盆,也是航空航天等高科技领域不可缺少的材料。

国内缺乏高技术含量自主研发产品,配套设备设施也不健全,限制了复合材料行业的发展。

复合材料以其质量轻、强度高的特点,在汽车工业方面具有典型的应用,并占有突出的三大优势:一是自身减重;二是集成化功能,使系统减重;三是使系统的制造、安装和维修简化。

而且,大部分复合材料部件具有减振降噪的效果。

从复合材料的内在特点而言,所有纤维增强复合材料,特别是连续纤维增强的复合材料部件,对微裂纹及轻微外伤的敏感性都非常弱。

采用这种复合材料制作结构件,安全性更高,可有效降低二次伤害的可能性和程度。

复合材料在汽车上的应用自开始制造汽车以来,复合材料便以各种形式应用于汽车中,树脂基复合材料正式应用于汽车中始于1953年。

世界上第一辆全复合材料车身的Corvette车由手糊工艺生产(见图1)。

复合材料在汽车上的应用分为几大类:覆盖件(内外饰)、结构件(以其力学性能为主要应用)、功能件(以其某些方面特殊性能为主要应用)。

当然,更多情况下都是多种性能同时应用的,只是在不同的场合中个别性能稍有突出而已。

复合材料在汽车上的应用是从覆盖件开始的,也是用量最大的一个类别,主要采用SMC(片状模塑料)、RTM和手糊等工艺制造。

复合材料大事年表

复合材料大事年表

复合材料大事年表一、复合材料的诞生和发展1. 20世纪初,人们开始意识到通过组合不同材料可以创造出具有新性能的材料。

2. 1940年代,第一批纤维增强复合材料问世,标志着复合材料的诞生。

3. 1950年代,随着玻璃纤维增强塑料的广泛应用,复合材料开始被工业界广泛采用。

二、复合材料在航空航天领域的应用1. 1960年,美国NASA开始使用复合材料制造航天器的结构部件,以降低重量、提高强度和刚度。

2. 1969年,阿波罗11号登月任务成功,标志着复合材料在航空航天领域的重要地位。

三、复合材料在汽车工业的应用1. 1980年代,汽车工业开始广泛采用复合材料制造车身和零部件,以减轻重量、提高燃油效率。

2. 1997年,丰田发布世界上第一辆使用碳纤维增强塑料制造的量产车辆,标志着复合材料在汽车工业的突破。

四、复合材料在建筑领域的应用1. 1990年代,随着人们对环境保护和可持续发展的重视,复合材料逐渐被应用于建筑领域。

2. 2008年,中国北京奥运会主体育场“鸟巢”采用了复合材料结构,成为建筑界的标志性作品。

五、复合材料在体育器材中的应用1. 1970年代,复合材料开始被运动器材制造商应用于高尔夫球杆、网球拍等产品。

2. 近年来,复合材料在滑雪板、自行车等体育器材中的应用越来越广泛。

六、复合材料在能源领域的应用1. 21世纪初,随着可再生能源的发展,复合材料在风能和太阳能领域得到了广泛应用。

2. 复合材料的轻量化和高强度特性使其成为风力发电机叶片和太阳能电池板的理想材料。

七、复合材料在医疗领域的应用1. 复合材料在医疗器械和人工器官的制造中发挥着重要作用,如人工心脏瓣膜、人工关节等。

2. 复合材料的生物相容性和可塑性使其成为医疗领域的理想材料。

八、复合材料在电子领域的应用1. 复合材料在电子领域的应用范围广泛,如电子元器件的封装材料、柔性显示屏的基底材料等。

2. 复合材料的导电性和耐高温特性使其成为电子领域的重要材料。

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汽车复合材料的历史和现状作为一种新型的轻量化材料,树脂基复合材料正日益成为汽车制造业中的新宠。

汽车复合材料的历史自开始制造汽车以来,复合材料,包括天然复合材料和人工合成复合材料便以各种形式应用于汽车中。

早在1908年,美国福特汽车公司第一款大批量开发生产的T型车,其引擎盖就是采用天然复合材料——木头制造而成的。

其后,很多汽车的车身框架、车底板和汽车装饰品等也均由木质材料制成。

在汽车制造史上,复合材料被大规模地应用于汽车部件生产的一个典型例子是汽车的轮胎。

众所周知,轮胎的橡胶基体中含有大约50%的碳黑,它不仅使轮胎呈黑色,更主要的是,碳黑的加入显著地提高了轮胎的耐磨性。

通过在轮胎纵向方向加入纤维和钢丝,还大大增加了轮胎的结构强度,这是典型的人工合成复合材料在汽车领域的应用案例。

尽管现代轮胎的制造技术己取得了巨大进步,但从福特公司T型车诞生以来,轮胎的基本配方和结构形式却一直都没有改变。

因此我们可以认为,汽车制造业的发展史,实际上也是复合材料在汽车上的应用史。

当然,本文主要介绍的是树脂基汽车复合材料,其历史应该追溯到树脂基复合材料诞生之后。

树脂基复合材料(以下简称“复合材料”)自1932年在美国诞生以来,至今已有近75年的发展历史。

然而,其真正批量化应用于汽车工业则始于1953年。

据资料记载,1951年,时任通用汽车公司车身设计负责人的Harley Early先生从通用汽车公司展示的玻纤增强复合材料概念车中得到启发,他憧憬着有朝一日能够设计出一款供批量生产的全玻纤增强复合材料车身的跑车,这款跑车可以结合所有欧洲汽车的优点。

很快,他的想法得到了通用汽车公司副总裁Harlow Curtice先生的支持。

1952年,通用汽车公司将一款原准备采用常规的钢材制造的跑车改为采用玻纤增强复合材料来制造,并将原名“Opel”改为“Corvette”,Corvette的英文原意是“轻巡洋舰”,其涵义充分表达了轻型、快速和操控性强的设计理念。

第一批Corvette车身采用手糊工艺制作而成:首先将剪切好的玻纤增强材料铺设在开放式的模具内,然后通过树脂浸渍、滚压赶泡、固化反应及脱模等一系列工序制作完成,这在当时是一种全新的车身制造工艺。

经过全员努力,1952年12月22日,通用汽车公司成功地完成了该车身的开发制造。

1953年1月17日,一辆锃亮的配有红色内饰的白色Chevrolet Corvette跑车在美国纽约的Waldorf宾馆首次向观众展示(如图1所示),这是世界上第一款全复合材料车身的两座位跑车,这一天也因此成为了汽车复合材料史上值得永远纪念的日子。

1953年6月30日,第一批试生产的300辆Corvette车在美国的Michigan投产。

1954年,其生产地被移至美国的St.Louis。

从1984年至今,Chevrolet Corvette车型一直在Bowling Green生产。

当年谁也没有预料到的是,Chevrolet Corvette车型现己成为世界复合材料汽车的典范。

自1953年推出此款车型以来,通用汽车公司目前己经售出了130万余辆。

而更重要的是,作为世界上第一辆全复合材料车身汽车,Chevrolet Corvette引发了一场世界范围内应用复合材料的热潮:从车头到车尾,从内饰件到外饰件,从A级表面的车身面板到结构组装件,从皮卡车厢到发动机气门盖、油底壳,从传动轴到板弹簧等部件,复合材料在各种汽车零部件的应用中均显示出了无可比拟的优势:更低的模具投资成本、更低的汽车重量、更高的设计自由度以及更高的零部件集成度等等,这些引起了汽车制造业对复合材料的广泛关注。

追述复合材料在汽车工业中的应用历史,至今己有54年,其成功案例已不胜枚举。

下面的一些典型案例简要地概述了国内外汽车复合材料的应用发展史。

1、国外汽车复合材料的应用历史自1953年Chevrolet Corvette两座位跑车作为世界上第一辆全复合材料车身的车辆被推出以来,在世界范围内先后又有多款采用了复合材料的汽车问世:1963年,Studebaker公司推出了全复合材料车身的Avanti跑车,在1964年生产了1000辆之后停产;1970年,第一个格栅面板(GOP)应用于Pontiac公司的Tempest车型中,显示了SMC材料部件良好的集成功能;1986年,Cummin公司开发的SMC气门盖成为第一个应用于发动机的引擎部件;1987年,Mercury Tracer公司展示了第一款高产量的复合材料保险杠,这是复合材料第一次应用于结构件;1989年,欧洲最先采用缠绕法制成了复合材料压缩天然气(CNG)气瓶,到目前为止,这种气瓶已在全世界范围内投入使用了至少80万套以上;1992年,复合材料板簧在美国正式投入商业化生产,广泛应用于重型卡车和牵引车上,重量仅为钢材板簧的1/3;1993年,VW公司首创Golf A3型汽车的GMT前端框架,日产量达到2000件;1995年,Ford公司的Taurus车型和Sable 车型首次采用了SMC散热器支架,Lincoln Continental车型首先采用了柔性的SMC翼子板;1997年,Corvette车型首先采用了三明治结构的复合材料轻型车底盘,该轻型车底盘于2003年应用到Cadillac XLR车型中;2002年,Renault公司推出了Avantime车型,其车身的90%采用了SMC材料,整辆汽车使用的SMC材料达到90kg,最大日产量为350辆(如图2所示);2003年,碳纤维的SMC复合材料首先成功批量应用于2003款的Dodge Viper车型(如图3所示)和mercedes Maybach车型的系列化生产中。

2、国内汽车复合材料的应用历史我国复合材料的研究和开发始于1958年,但复合材料进入汽车工业则比较迟缓,尤其是大批量、标准化应用的历史更短。

在20世纪80年代后期到20世纪90年代末,“全塑中华汽车”的概念虽然曾经在国内汽车界轰动一时,但终究由于质量较差不能满足汽车工业的要求而半途夭折。

此后,国内陆续有一些汽车厂开发过全复合材料车身的客车车型,主要的工艺手段为手糊工艺,但都没有形成工业化大生产的局面。

随着以切诺基、依维柯、斯泰尔和桑塔纳等各类引进车型在中国的陆续投产,中国的汽车工业才真正开始引入和接触到与国际水平较为接近的塑料件和复合材料新技术。

同时,中国汽车复合材料的历史也开始有了实质的起步,迎来了以消化吸收为主要目标的新的发展时期,并在实践中逐渐获得了中国汽车工业的认可。

经中国汽车复合材料企业成功消化吸收并获得国产化应用的范例有:1996年,南京依维柯汽车有限公司的IVECO小客车SMC前保险杠由北京汽车玻璃钢制品总公司国产化供货;2000年,北京吉普汽车有限公司的切诺基吉普车SMC后举升门由北京汽车玻璃钢制品总公司国产化供货(如图4所示);2003年,中国重型汽车公司的斯泰尔王重卡SMC保险杠、面板等14种零部件由山东武城新明玻璃钢制品有限公司国产化供货;2004年,上海通用汽车有限公司的别克凯越车型GMT成套后座椅靠背骨架由上海耀华大中新材料有限公司国产化供货;2005年,上海通用汽车有限公司的别克GL8车型GMT前保险杠缓冲器支架由无锡吉兴汽车内饰件有限公司国产化供货;2006年,上海大众汽车有限公司的POLO、B5轿车GMT发动机底护板由上海耀华大中新材料有限公司国产化供货;2006年,一汽-大众汽车有限公司的宝来车型GMT前端框架由长春英利汽车部件有限公司国产化供货;2006年,一汽-大众汽车有限公司的宝来车型D-LFT车底部护板由长春英利汽车部件有限公司国产化供货;2006年,上海大众汽车有限公司的途安车型G-LFT前端框架由长春英利汽车部件有限公司国产化供货;2007年,一汽-大众汽车有限公司的迈腾车型GMT备胎仓由长春英利汽车部件有限公司国产化供货。

图4 北京Jeep 2500车型SMC后举升门汽车复合材料的现状尽管复合材料的许多优点使其很好地适应了汽车工业的发展要求,但其存在的一些缺点也是现代汽车工业所不能容忍的,如:原材料成本较高、弹性模量较低、材料特性分散性大、生产周期较长、可回收性差以及高温烘漆后易产生油漆爆破现象等。

经过50多年的不断探索和研究,近年来,复合材料的新材料、新工艺和新技术不断涌现,从而在很大程度上使上述问题得以改善,促进了复合材料在各类汽车中的广泛应用。

据统计,在欧美一些国家,汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33%左右,并保持持续增长状态。

目前,复合材料在车身外覆盖件上的应用已相当成熟,并开始向内饰件、半结构件及结构件等的应用方向发展。

近年来,汽车复合材料在应用和技术改进方面都发生了哪些变化呢?1、成本降低,效率提高,更具竞争优势在初级阶段,由于原材料成本和制造成本均很高,加之生产效率低、质量稳定性差等缺点,汽车复合材料并不被汽车工业所看好,因此一般只被用于小批量的、质量要求不高的非结构件产品。

随着复合材料技术的不断进步以及生产自动化程度的不断提高,复合材料零部件的产量呈增长之势。

以SMC为例,在与钢材的成本-产量进行对比的过程中,一个长期的研究数据表明,二者之间存在着一个交汇点,这个交汇点即为“基准产量”。

当某种SMC产品的实际产量低于此基准产量时,其成本价格低于同类钢零件,而超过此基准产量时,其成本价格则高于钢零件。

事实上,这个基准产量点是动态的,其总的趋势是向上移动。

据统计,20世纪70年代的基准产量约为3万件/年,20世纪80年代的基准产量约为7万件/年,到2000年则上升为15万件/年。

这表明,对于年产量在15万件以下的生产规模,相比钢材,SMC汽车复合材料更具竞争优势,这在欧美国家已得到了证实(如图5所示)。

图5 SMC与钢材的成本-产量比较2、设计、制造更具科学性复合材料是一种“可设计”的材料,即通过改变纤维或基体,可以在极大范围内设计材料的性能。

但是,以往用复合材料制造汽车零部件的过程却经常使好的设计无法实现,或不能以合理的成本制造出来。

例如,纤维在树脂基体中得不到准确排列或均匀分散,以及材料的局部力学性能和化学环境不能有效控制,造成制品的材料特性呈分散性大的缺点等,这些都是汽车工业所不能容忍的。

近年来,随着一些相关的设计和开发软件技术的进步,汽车复合材料的设计和制造变得更具科学性。

如ESI集团公司和VISTAGY公司等相继推出的汽车复合材料产品设计软件、仿真模拟软件和有限元分析软件等,对提高汽车复合材料产品的质量、缩短成型周期以及降低生产成本等发挥了重要作用。

目前,PAM-RTM成型工艺计算机模拟分析软件己得到了广泛应用,它能够对RTM生产过程中树脂的流峰、温度、压力场以及固化过程进行模拟预测,从而帮助获得合理的注射方案并缩短生产周期。

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