淺談碳纖維在汽車上的應(yīng)用

劉威 劉紅英

摘 要：為減少燃油消耗，減少二氧化碳的排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，汽車輕量化已成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識。具有輕質(zhì)高強(qiáng)性能的碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于汽車零部件的制造，替代傳統(tǒng)金屬實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的目標(biāo)。本文立足汽車產(chǎn)業(yè)，簡要探討碳纖維復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用及相應(yīng)存在問題等。

關(guān)鍵詞：碳纖維，輕量化，汽車產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：U463.33 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1引言

隨著汽車持有量的不斷增多，以及傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的排放，全球環(huán)境日益惡劣，節(jié)能減排了成了汽車發(fā)展的主要方向。碳纖維材料的出現(xiàn)，在降低車輛質(zhì)量的同時，也保證了車輛的安全性，是汽車史上的一個里程碑。

2 ?什么是碳纖維

碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和汽車方面都是重要材料。

碳纖維的比強(qiáng)度比傳統(tǒng)金屬材料高2.4-5.8倍，比模量高1.6倍以上，因此能夠承受更高的載荷;而密度只有鋼的0.25倍，但抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7-9倍;抗疲勞性能好，能夠有效地阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展;減震性好，有較高的自震頻率，能吸收較大的振動能量;對有機(jī)溶劑、酸、堿的耐腐蝕性好;易于成型等諸多優(yōu)越的性能。

3 碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用

碳纖維在汽車上的應(yīng)用最主要是它所帶來的汽車輕量化。目前鋼鐵材料約占車體重量的3/4，如果汽車的剛才部件全部由碳纖維復(fù)合材料置換，車體重量可減輕40%以上，同時，燃油效率將提高35%以上，二氧化碳排放量可削減15%以上，可有效節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境。

4 臺架試驗(yàn)

4.1樣件準(zhǔn)備

4.2 臺架試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集

根據(jù)表1中試驗(yàn)方法，選用合適的試驗(yàn)設(shè)備，并設(shè)計(jì)合理的工裝夾具。按照各個不同的試驗(yàn)樣件的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，采集試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)。

4.3 數(shù)據(jù)結(jié)果及分析

由表2可知，碳纖維材料件和鈑金件相比，前縱梁后延伸加強(qiáng)板抗彎強(qiáng)度增加了1.5倍和1.6倍，重量降低了45.24%;門檻外板抗彎強(qiáng)度增加了3.1倍和3.4倍，重量降低了31.84%;頂蓋前頂梁抗彎強(qiáng)度增加了2.7倍，重量降低了44.48%。

5 結(jié)語

（1）采用碳纖維材料件可以降低車輛的整體質(zhì)量，并保證車輛的安全性。

（2）在合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下，碳纖維件可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用在車輛的某些部位上。

參考文獻(xiàn)：

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