碳纤维复合材料在汽车工业中的应用

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碳纤维在汽车领域的应用

碳纤维在汽车领域的应用

碳纤维在汽车领域的应用碳纤维是一种经过特殊处理的碳纤维,其具有极高的强度、轻量、高抗拉应力和高耐热性等特点,因此最近在汽车领域得到了广泛的应用。

一、碳纤维在汽车构造中的应用碳纤维在汽车构造中可以用来制造复合材料,比如车身、底盘和发动机等。

由于碳纤维具有超强的强度和高度的力学性能,因此汽车结构制造中使用碳纤维可以提高汽车的耐久性和承载力。

碳纤维也可以用来制造轮胎,由于碳纤维具有超强的耐热性,因此可以大大提高轮胎的耐磨性和耐久性,减少轮胎磨损,延长轮胎使用寿命。

碳纤维还可以用来制造汽车车架,由于碳纤维具有超强的抗拉强度和高度的稳定性,因此可以极大地提高汽车的安全性和耐久性,大大减少汽车车架受损的几率。

二、碳纤维在汽车动力系统中的应用碳纤维可以用来制造汽车发动机,由于碳纤维具有超强的耐热性和耐磨性,因此可以大大提高发动机的耐久性,延长发动机使用寿命,提高汽车的发动机效率。

碳纤维还可以用来制造汽车变速箱,由于碳纤维具有超强的强度,因此可以提高变速箱的承载能力,减轻变速箱受到的外力,延长变速箱的使用寿命。

碳纤维还可以用来制造汽车车轮,由于碳纤维具有超强的抗拉强度和高度的稳定性,因此可以极大地提高汽车车轮的耐久性和承载性,延长汽车车轮的使用寿命。

三、碳纤维在汽车安全系统中的应用碳纤维可以用来制造车辆安全气囊,由于碳纤维具有超强的抗拉强度和高度的稳定性,因此可以大大提高安全气囊的承受能力,更好地保护乘客免受伤害。

此外,碳纤维还可以用来制造汽车底盘,由于碳纤维具有超强的抗拉强度和高度的稳定性,因此可以大大提高汽车底盘的承载能力,更好地保护汽车免受外力的破坏。

综上所述,碳纤维在汽车领域的应用非常广泛,可以大大提高汽车的耐久性和安全性,极大地丰富了汽车制造业的技术水平。

碳纤维的应用可以更好地满足人们对汽车性能的要求,为人们提供更安全和舒适的出行服务。

碳纤维复合材料在汽车上的应用

碳纤维复合材料在汽车上的应用

碳纤维复合材料在汽车上的应用随着汽车工业的不断发展和技术的不断进步,碳纤维复合材料在汽车制造领域中的应用越来越广泛。

碳纤维复合材料以其优异的强度、轻量化特性和耐腐蚀性能,成为了汽车制造中的重要材料之一。

碳纤维复合材料在汽车上的应用可以实现汽车的轻量化。

传统的金属材料相比,碳纤维复合材料具有更高的比强度和比刚度,可以在减少重量的同时保持车辆的结构强度,提高汽车的燃油效率。

轻量化设计不仅可以减少燃油消耗,还可以减少排放,降低对环境的影响。

碳纤维复合材料具有优异的抗腐蚀性能,可以延长汽车的使用寿命。

在恶劣的环境条件下,传统金属材料容易受到腐蚀的影响,导致汽车零部件的损坏。

而碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能,可以有效地抵抗酸碱腐蚀,延长汽车零部件的使用寿命。

碳纤维复合材料还可以提高汽车的安全性能。

碳纤维复合材料具有良好的吸能性能,可以在碰撞事故中有效地吸收冲击能量,保护车辆内部乘客的安全。

与传统金属材料相比,碳纤维复合材料具有更好的吸能性能,可以减少碰撞事故对车辆和乘客造成的损害。

除此之外,碳纤维复合材料还可以提高汽车的外观设计和性能表现。

碳纤维复合材料具有高强度、高刚度和优异的外观质感,可以为汽车提供更加时尚、动感的外观设计。

同时,碳纤维复合材料的优异性能也可以提升汽车的加速性能、操控性能和稳定性能,提升驾驶体验。

碳纤维复合材料在汽车上的应用具有广阔的发展前景和重要意义。

通过在汽车制造中广泛应用碳纤维复合材料,可以实现汽车的轻量化、节能减排,提高汽车的安全性能和外观设计,为汽车工业的可持续发展做出贡献。

相信随着技术的不断进步和应用的不断扩大,碳纤维复合材料在汽车制造领域中的地位将会日益重要,为汽车行业带来更多的创新和发展机遇。

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。

cfrp成型技术在汽车轻量化中的应用-概述说明以及解释

cfrp成型技术在汽车轻量化中的应用-概述说明以及解释

cfrp成型技术在汽车轻量化中的应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述碳纤维增强塑料(CFRP)作为一种轻质高强度复合材料,在汽车轻量化领域发挥着重要作用。

随着汽车工业的迅速发展和对环保、节能的需求日益增长,CFRP材料正逐渐成为汽车制造业的热门选择。

本文将重点探讨CFRP成型技术在汽车轻量化中的应用,通过对其基本原理、优势以及具体应用进行研究和分析,旨在为读者提供更深入的了解和认识。

随着技术的不断进步和应用的不断拓展,CFRP在汽车制造中的地位将不断提升,为汽车行业的可持续发展注入新的活力。

文章结构如下:1. 引言:1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文:2.1 CFRP成型技术的基本原理2.2 CFRP在汽车轻量化中的优势2.3 CFRP成型技术在汽车制造中的具体应用3. 结论:3.1 总结3.2 展望3.3 结论每个部分将详细探讨CFRP成型技术在汽车轻量化中的应用,并对其基本原理、优势以及具体应用进行深入分析和讨论。

最后总结文章内容,并展望CFRP成型技术在未来的发展趋势和应用前景。

1.3 目的本文旨在探讨CFRP成型技术在汽车轻量化领域的应用,分析其基本原理、优势以及具体应用情况。

通过对CFRP在汽车制造中的应用进行深入研究,旨在为汽车制造企业提供更多关于轻量化技术的参考,促进汽车制造业的发展和创新。

同时,通过本文的撰写,也旨在普及和推广CFRP 成型技术在汽车行业的应用,引领汽车制造业向更加节能环保和高效的方向发展。

2.正文2.1 CFRP成型技术的基本原理碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种由碳纤维和树脂共同构成的高强度、轻质材料。

CFRP成型技术是指将碳纤维和树脂进行特定的配置和加工,以制造出具有特定形状和性能的零部件和构件。

其基本原理包括以下几个关键步骤:1. 碳纤维预处理:首先对碳纤维进行表面处理,以增强其与树脂的粘接性和机械性能。

通常采用的预处理方法包括表面氧化、涂覆树脂等。

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。

复合材料在汽车中的应用

复合材料在汽车中的应用

复合材料在汽车中的应用
随着汽车工业的发展,复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛。

复合材料的优点在于其轻质、高强度、耐腐蚀性强、抗疲劳性好等诸多方面,使得它在汽车设计中成为了不可或缺的材料。

复合材料可以用于汽车车身、内饰、底盘、发动机等部件。

其中,碳纤维复合材料在汽车轻量化方面有着突出的表现,通过使用碳纤维复合材料制造汽车的车身和底盘,可以大幅度降低汽车的重量,从而提高燃油效率和行驶性能。

同时,使用碳纤维复合材料还可以提高汽车的安全性能,因为碳纤维的强度和刚性比钢铁高出很多,能够更好地吸收碰撞力和保护车内乘客。

除了碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等也被广泛应用于汽车制造中。

例如,玻璃纤维复合材料可以用于汽车内饰、仪表板、门板等部件的制造,具有防火、抗腐蚀等优点;芳纶纤维复合材料可以用于汽车制动系统和发动机盖等高温部件的制造,具有耐高温、抗冲击等优点。

总之,复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛,并且未来还有很大的发展空间。

汽车制造商将继续利用复合材料的优良特性来提高汽车的性能和安全性,以适应消费者对更加环保和高效的汽车产品的需求。

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碳纤维材料在汽车中的应用

碳纤维材料在汽车中的应用

碳纤维材料在汽车中的应用随着汽车工业的快速发展,碳纤维材料作为一种高性能材料,越来越多地应用于汽车制造中。

碳纤维材料以其轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等优势,在汽车领域发挥着重要的作用。

碳纤维材料在汽车制造中被广泛应用于车身结构。

传统的汽车车身主要由钢铁制成,重量较大,不利于节能和提高汽车性能。

而碳纤维材料具有重量轻、强度高的特点,可以有效减轻车身重量,提高汽车的燃油经济性和加速性能。

此外,碳纤维材料还具有良好的抗腐蚀性能,能够延长汽车的使用寿命。

碳纤维材料还被广泛应用于汽车的悬挂系统。

悬挂系统对汽车的操控性和行驶稳定性有着重要影响。

碳纤维材料具有良好的弹性模量和抗拉强度,能够有效提高悬挂系统的刚度和稳定性。

此外,碳纤维材料还具有良好的减震性能,能够提高汽车的行驶舒适性。

碳纤维材料还被广泛应用于汽车的制动系统。

制动系统是汽车安全性的重要组成部分,而碳纤维材料具有良好的热稳定性和耐磨性,能够有效提高制动系统的性能。

相比传统的金属制动系统,碳纤维制动系统具有更好的制动效果和更短的制动距离,能够提高汽车的制动安全性。

碳纤维材料还被应用于汽车的动力系统。

碳纤维材料具有良好的导热性能和耐高温性能,能够有效降低动力系统的温度,提高动力系统的效率和可靠性。

碳纤维材料还具有良好的电导性能,能够提高动力系统的电子传输效率。

碳纤维材料在汽车制造中的应用是一种趋势。

它不仅能够减轻车身重量,提高汽车的燃油经济性和加速性能,还能够提高悬挂系统的稳定性和制动系统的安全性,提高动力系统的效率和可靠性。

随着碳纤维材料技术的不断进步和成本的降低,相信碳纤维材料在汽车制造中的应用将会越来越广泛。

汽车制造商和消费者都将从碳纤维材料的优势中受益,推动汽车工业的发展。

新型材料在汽车制造中的应用

新型材料在汽车制造中的应用

新型材料在汽车制造中的应用近年来,随着科技的不断发展,越来越多的新型材料开始应用于汽车制造领域。

这些新型材料在提高汽车性能的同时,还能够降低车身重量,节能减排,成为了汽车工业发展的重要推动力。

一、碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂黏合剂构成的高性能材料。

它的特点是轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀、耐高温等。

因此,碳纤维复合材料逐渐应用于制造汽车车身、车顶、车门等重要部件,可以有效降低车身重量,并提高汽车的性能和燃油效率。

二、镁合金镁合金是一种轻量化材料,具有密度低、强度高、刚度高等优点。

在汽车制造中,镁合金被广泛应用于轮圈、引擎零部件、悬架系统等部件。

镁合金的使用可以降低汽车整体重量,提高行驶性能和燃油效率,同时对环境也具有一定的保护作用。

三、高强铝合金高强铝合金具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点,被广泛应用于汽车制造中。

高强铝合金制造的汽车零部件,如车门、车窗、车顶等,可以有效降低车身重量,提高汽车性能和燃油效率。

在汽车工业发展中,高强铝合金的应用已成为重要趋势之一。

四、镍氢电池镍氢电池是一种高性能的电池,在汽车制造中被广泛应用于混合动力车、电动车等新能源汽车中。

与传统的铅酸电池相比,镍氢电池具有电能密度更高、充电时间更短、循环寿命更长等优点。

随着环保意识的不断提升,镍氢电池将成为新能源汽车发展的重要驱动力。

五、石墨烯石墨烯是一种由碳原子构成的单层晶体,具有高强度、高导电性、高热导性等技术特点。

近年来,石墨烯在汽车制造中已得到广泛应用。

石墨烯可以有效提高车轮胎子内的热导率和导电性能,使汽车制动更加灵敏和更好地适应高速行驶等复杂路况。

六、纳米涂层技术纳米涂层技术是一种新兴的汽车制造技术,它将纳米级材料涂覆在汽车表面上,以提高汽车的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等性能。

纳米涂层技术可以大大提高汽车的使用寿命,降低维修成本,同时还可以提高汽车的节能减排能力。

结论在汽车工业的发展过程中,新型材料的应用已经成为趋势之一。

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《能源工程材料》课外拓展阅读报告《碳纤维复合材料在汽车工业中的应用》姓名:XX指导教师:XX学号:XXXXXXXX专业班级:XXXXXXXX2016年6月碳纤维复合材料在汽车工业中的应用摘要:节能减排是当前汽车工业可持续发展迫切需要解决的问题,采用碳纤维复合材料等轻质材料使汽车轻量化是一个有效的解决办法。

介绍了碳纤维复合材料的性能特点和在汽车上的应用现状,从材料、设计和成型工艺3个方面分析了其在国内汽车工业应用中的问题,提出了促进碳纤维复合材料广泛应用的发展建议,并展望了其在汽车工业中的应用前景。

进入21世纪以来,能源危机日趋严重,世界各国的排放法规日益严格,如何在保证安全性和动力性的前提下降低油耗和减少排放是目前汽车工业迫切需要解决的问题。

采用各种轻质材料取代金属等传统材料,使汽车轻量化是实现节能减排的重要途径。

碳纤维复合材料凭借轻质、高强度、高刚度、抗振性能好、抗疲劳、耐腐蚀等众多优点[1]越来越受到汽车工业的重视,在汽车中的应用也越来越多。

碳纤维及其复合材料是支撑国家高科技产业发展的关键材料,经过40多年的积累与发展,我国碳纤维及其复合材料研发拥有众多突破性进展,但在汽车领域的应用还远落后于航空航天和其他工业领域[2]。

因此有必要分析碳纤维复合材料在我国汽车工业应用中存在的问题,提出合理的发展对策,以适应汽车工业对材料发展的迫切需求。

1.碳纤维复合材料的性能特点和使用优势与金属材料相比,碳纤维复合材料具有许多优良性能,应用于汽车上有明显的优势,主要表现在:1)密度小,强度高,CFRP在常用材料中比强度和比模量最高,用于车身及底盘能在减轻车重的同时不损失强度或刚度,汽车安全系数不降低。

2)韧性好,具有良好的抗冲击性和能量吸收能力,用于车身及其结构件具有良好的碰撞安全性。

3)阻尼高,抗振性能好,用于车身、传动系统及发动机部件具有良好的减振、隔音效果,提高了乘坐舒适性。

4)抗疲劳性能极佳,用于承受疲劳载荷的汽车零部件能有效延长其使用寿命。

5)优秀的耐热性、抗腐蚀与抗辐射性能,在电动汽车和其他新能源汽车领域应用具有很强的竞争力。

6)成型工艺多,可设计性好,易于实现零部件一体化生产,极大缩短开发周期,节约成本。

2.碳纤维复合材料在汽车上的应用碳纤维复合材料用于汽车部件上不仅可以实现汽车轻量化,而且在安全性与乘用舒适性等方面也有很大提高,因此越来越受到汽车工业的重视,很多汽车制造商生产的高档、豪华轿车(如通用、宝马、大众、奔驰、福特、奥迪、本田、日产等)几乎都开始试用或已经采用了各种碳纤维复合材料。

1)碳纤维复合材料应用于汽车车身、底盘及承力部件,在保证安全性的同时具有十分明显的减重效果。

在各种材料制造的车身中碳纤维复合材料是最轻的,尤其是与钢制车身相比,轻量化效果达53%以上。

美国通用汽车公司1992年展出了由碳纤维复合材料制造车身的超轻概念车,车身质量为 191.0 kg,整车质量降低68%,节油40%。

兰博基尼汽车2011年推出了Mucilage 替代车型,该车采用了全碳纤维复合材料单壳体车身,质量仅有145.5 kg。

目前,碳纤维复合材料制成的车身结构件已在德国宝马公司开发的Z-9和Z-22系列中大量采用。

德国大众汽车公司的“2L车”CC1 研究项目,碳纤维复合材料用于车身的比例高达45%。

通用汽车公司采用碳纤维复合材料制成的Chevrolet Corvette Z06纪念版轿车的发动机罩盖,质量仅9.3 kg。

福特和保时捷的发动机罩也全部采用了碳纤维复合材料,在安全性不降低的前提下获得了极高的轻量化效果。

2003年,戴姆勒克莱斯勒公司研制的Dodge Viper跑车采用了碳纤维复合材料制造的挡板支架系统,每个支架质量仅1.93 kg,4个复合部件总重6.1 kg,与金属挡板支架系统相比,质量减轻了 18 kg,刚度提高了22%。

此外,作为轻质高强材料,碳纤维复合材料也可应用在高强度承力结构件上,如碳纤维承重架、减振弹簧叶片等。

用碳纤维复合材料制造的板簧仅重14 kg,比钢制的轻 76%。

根据世界铝业协会的报告,汽车质量每减少10%,油耗可降低6%~8%,排放减少5%~6%,每降低消耗1 L燃油,将减少排放量,可见在汽车上使用碳纤维复合材料,提高燃油经济性,节能环2.45 kg的CO2保的作用非常明显。

1)碳纤维复合材料振动衰减系数大,吸振能力强,用于传动系统和发动机部件,不仅能减轻车的质量,还可以减少振动、降低噪声,从而增加乘坐舒适度。

奥迪Quattro系列、日本尼桑GTR和 Fairladyz车型、阿斯顿·马丁V8 Vantage Coupe车型和Mazda RX-8车型上已大量使用了碳纤维复合材料制造的传动轴。

基于碳纤维复合材料在可靠性、耐久性和强度等方面的优点,日本近年开始在制造汽车涡轮增压器压气机叶轮时用其替代铝合金,将叶轮质量降低48%,从而使转子惯量降低,加速性能提高,极大缩短涡轮增压器的响应滞后,对碳纤维进行表面处理,大幅提高了碳纤维复合材料的强度,为在发动机中应用碳纤维复合材料提供了很好的借鉴。

2)与金属材料相比,采用碳纤维复合材料制造车身可以省去复杂的金属模具、冲压、焊接及喷涂投资,综合生产成本要降低很多。

根据MSL的研究成果,在一定产量之内的汽车(低于2万辆),使用树脂传递模塑成型(RTM)生产的碳纤维复合材料车身比金属工艺的车身综合成本低,说明了小批量生产时碳纤维复合材料用于车身的经济优势,因此其在未来环保车型的开发中具有较强的竞争力和良好的社会效益。

不同生产批量情况下各种材料车身生产成本对比3.碳纤维复合材料在我国汽车工业应用中存在的问题经过40多年的研究和发展,我国已基本具备设计、制造碳纤维复合材料制品的能力和条件。

但与金属材料相比,碳纤维复合材料在设计、选材及制造工艺等方面均缺乏经验和数据积累,未能形成规模化生产。

碳纤维复合材料在汽车工业的应用不仅落后于欧美和日本,也远落后于我国航空航天和其他工业领域。

3.1 材料目前我国车用碳纤维复合材料存在的问题主要有:一是国产碳纤维基础研究工作薄弱造成原丝质量不高、性能不稳定、产品规格和品种少、价格高、难以进行表面处理,目前还无法大批量生产。

二是树脂基体的性能和质量不高、产品系列不全,产业规模较小。

三是碳纤维的高价格、低产量和树脂基体的小规模生产导致了碳纤维复合材料的价格比较高,从而部件制品的成本也较高。

四是连接困难。

碳纤维复合材料与金属部件的连接以及碳纤维复合材料部件间的连接,可以用机械连接、黏接或者两者并用。

仅靠黏接很难满足功能件的连接需求,采用机械连接(螺栓连接或铆接)又会影响制品的强度。

五是回收利用难。

目前国外有很多碳纤维复合材料的回收利用技术,如粉碎回填法、焚烧能量回收法和纤维分离法等,但在我国还没有大规模回收利用的成熟案例。

3.2 设计材料和结构是碳纤维复合材料同时具有的特性,是材料与结构的“复合体”,这在宏观、微观、细观等多种尺度水平上增加了设计自由度,并且其材料成型与结构成型是同时完成的。

设计包括计算分析、试验验证等是碳纤维复合材料技术中非常重要的方面之一,国外碳纤维复合材料汽车设计已走向规范化和成熟化,但国内在这方面差距很大。

目前,国内缺乏专有的设计分析软件和材料性能数据库,也缺少设计经验和相关的设计标准。

部分汽车承力部件采用碳纤维复合材料需要借鉴国外汽车的设计规范,针对 RTM RTM RTM 3 0002 5002 0001 5001 000 10 2030 4050 6010 3不同工况载荷进行应力分析和碳纤维复合材料铺层设计,才能充分发挥碳纤维复合材料轻质高强的特性。

3.3 成型工艺汽车生产具有量大面广的特点,对成本和生产效率的要求很高。

据知,复合材料制件的总成本中,材料成本只占20%左右,制造成本占了 70%~80%。

虽然现有的复合材料工艺原则上均可用到汽车工业,但考虑到成本和效率因素,对于车用碳纤维复合材料应着重发展低成本快速成型方法(如RTM、罐外热压成型、纤维缠绕成型和拉挤成型等)。

国内复合材料低成本成型技术发展起步较晚,技术水平较低,产品品种和产业规模均有待提高。

对于某些关键成型技术(如RTM及高压RTM、罐外热压成型等高效成型工艺),我国与欧美等发达国家和地区相比还有一定差距。

4.促进碳纤维复合材料在汽车上广泛应用的对策碳纤维复合材料应用于汽车工业的前景十分广阔,为促进其在我国汽车工业的广泛应用,提出以下发展建议。

首先,以提高碳纤维原丝质量、降低价格为目标,集中科研力量进行技术和质量攻关,在引进消化吸收国外先进技术的同时,强化碳纤维的自主研发能力,克服壁垒,努力将碳纤维价格由 14~30美元/kg降到10美元/kg左右,为制造高性能低成本的碳纤维复合材料提供原料支持。

其次,建立以科研院所技术力量为支持、企业积极参与的碳纤维和树脂基体研发基地,根据市场需求进行品种开发,形成碳纤维和树脂基体的产品系列,扩大生产规模,与车用碳纤维复合材料制造形成产业链,以满足汽车工业大规模的产品需要。

第三,低成本的核心是低成本的制造技术,要加快发展高效低成本的碳纤维复合材料整体化成型技术,包括RTM及高压RTM、罐外热压成型、拉挤成型、纤维缠绕成型等;同时大力发展碳纤维复合材料机械化及自动化制造技术,对相关设备进行更新改造和引进,形成规模化生产能力,以满足汽车工业低成本的生产要求。

第四,加强碳纤维复合材料设计领域的技术建设,学习和借鉴国外先进的设计经验,研究车用碳纤维复合材料结构优化设计的新概念、新方法,发展或引进相关的设计分析软件,建立碳纤维复合材料性能数据库,建立和完善相关的设计标准和规范,发展将先进的计算机模拟方法与数据库技术相结合的智能化设计和验证系统,为碳纤维复合材料在汽车上的应用提供技术支撑。

第五,扩大对碳纤维复合材料的投入领域,碳纤维及其复合材料是多学科和多技术集成的高新技术产品,开发其在汽车工业的应用需要汽车工业和材料工业共同的合作与投入。

鉴于碳纤维复合材料的优良性能,今后在汽车工业的应用必将持续增长,国家要发挥总体规划领导和集中调控作用,建立科研机构、原材料制造商、成型加工商、最终产品制造商的协作,共同推进碳纤维复合材料在汽车工业的应用。

5.结语为实现节能减排的目标,使用碳纤维复合材料等轻质材料使汽车轻量化已成为汽车工业的共识。

尤其是在车身覆盖件、结构件上应用碳纤维复合材料,可使车质量降低超过30%。

正是由于碳纤维复合材料的优良性能和轻量化对汽车工业的深刻影响,随着碳纤维价格的不断降低和应用技术的发展成熟,碳纤维复合材料等轻质材料将会逐渐取代金属材料,成为车用材料的主力军。

参考文献[1]杨小平,黄智彬,张志勇,等. 实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展[J]. 材料导报, 2010,24(2):1-5, 10[2]竺铝涛. 汽车用碳纤维复合材料加工成型工艺研究进展[J]. 石油化工技术与经济, 2013,29(1):59-62.[3]曹永友,李青青,王强.碳纤维增强复合材料在汽车上应用的新进展[J].汽车工艺与材料,2008(10):54-57.。

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