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碳纤维汽车配件对汽车行业的影响

编辑:中山巾尚复合材料科技有限公司时间:2019-07-24

随着排放标准趋严及低碳生活被人们普遍接受,节能减排已成为汽车工业的重要研究课题,在能源革新有限的情况下,轻量化是解决问题的关键之一。碳纤维具有比模量和比强度高、减重潜力大、安全性好等突出优点,碳纤维汽车配件是汽车轻量化的优先选择。


欧洲铝协研究数据表明,若汽车整车质量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;具体从量来说,汽车重量每降低100kg,每百公里可节约0.6L燃油,二氧化碳排放可减少约10g/Km。自1953年世界上首辆全复合材料车身的汽车—GM Corvette制造成功以后,随着复合材料技术的不断进步,如今碳纤维复合材料在汽车车身、尾翼、汽车底盘、发动机罩、汽车内饰等各个地方。宝马i3大批量应用碳纤维复合材料,减重约250-350公斤,为量产汽车轻量化树立了成功榜样。                                                                                                                                        

随着汽车工业的不断发展,特别是在新能源汽车大行其道的今天,市场对汽车的轻量、节能、环保等需要提出了更高的要求,在汽车工业轻量化需求推动下,2009年以来全球汽车工业领域对碳纤维的需求量呈上升趋势,碳纤维复合材料在汽车工业领域应用比例的不断提高。据前瞻产业研究院保守估计,未来汽车工业领域的碳纤维需求量将保持7%的规模增速,按照这一增速预测,到2018年全球碳纤维在汽车工业领域的需求量将在8,600吨左右。


知名咨询调研机构Lux Research在2015年2月发布的报告称,随着材料技术的飞速发展,到2020年碳纤维复合材料的市场估值预计将达到60亿美元,到2025年,碳纤维复合材料将有望成为全球汽车市场的主流配置。


1. 轻量化


提高车体本身性能,减轻车体本身重量同时,节能省油。


2.安全性


同等体积,碳纤维本身拉伸强度是7-9倍,为了能有效的吸收相撞产生的动能,势必要以自身的碎裂来吸收抵消部分动能,避免传到给驾驶室。CFRP横截面上有成千上万个独立纤维,,即使有部分纤维由于过载而断裂,载荷会迅速重新分配到未被破坏的纤维上,不至于造成构件在瞬间完全丧失承载能力而断裂。


3.耐疲劳性


一般金属材料的疲劳破坏是没有明显征兆的突发性破坏,而CFRP具有良好的耐疲劳性,而且破坏前有明显的征兆。原因:增强纤维较细,缺陷少。基体塑性好,可以抑制裂纹发展。当然由于属于前沿材料,技术工艺,品控,还不成熟,还有待实践的检验。


4.减震能力强


(1)CFRP比模量大,自振频率高,不易出现共振。


(2)非均质多相体系,在纤维与基体 之间存在大量界面,由于界面对震动有反射和吸收的作用,所以CFRP震动阻尼强,能使震动很快衰减。


5.抗老化剂


CFRP中的碳纤维在500摄氏度以上才会被空气中的氧氧化,而且他被基体完全保护起来了。基体材料环氧树脂加入适当助剂抗老化性也是相当棒的,一般使用期为二十年。所以说CFRP车架会先是力学破坏,不用担心他的化学老化。


6.可设计性强


(1)新型材料——个性、炫酷、亮漆


(2)三种(混编、原纹理—斜、创意纹理)制作工艺,编织不同外形。


7.高温性能强


碳纤维可承受2000摄氏度左右高温,而强度不变,所以CFRP整体的耐温性取决于作为基体的环氧树脂,各种牌号的环氧树脂的耐热性是不一样的,助剂也会产生影响