碳纤维复合材料在汽车领域的6个成功尝试

说到碳纤维复合材料在汽车领域的6个成功尝试经过这些年的探索，碳纤维复合材料在汽车领域已经有了6个不错的尝试，效果令人欣喜。

碳纤维复合材料在汽车领域的6个成功尝试

碳纤维复合材料作为材料界的新星，这些年收到的关注和青睐不胜枚举，从航空航天、到军工装备、再到汽车领域，甚至是医疗领域也有它的身影。不过目前碳纤维复合材料还没有真正融合于这些行业，更多的还只是在探索和尝试。经过这些年的探索，碳纤维复合材料在汽车领域已经有了6个不错的尝试，效果令人欣喜。碳纤维复合材料因为自身高强度的性能，在部分零部件的更新换代中取得了不错的成绩，但也因为性能的开发尚未成熟，因此还无法覆盖汽车的整体，下面的这6种成功尝试，包含了车身、内饰、底盘等多个部分。碳纤维复合材料在汽车领域的6个成功尝试1、碳纤维汽车车身碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度，是制造汽车车身的最轻材料。预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身减轻质量40%～60%，相当于钢结构质量的1/3～1/6。英国材料系统实验室曾对碳纤维复合材料减重效果进行研究，结果表明，碳纤维增强聚合物材料车身重172kg，而钢制车身质量为368kg，减重约50%。目前赛车和部分改装车大多选用碳纤维复合材料车身，在降低重量的同时，因复合材料碰撞时减少了碎片的产生，从而提高了安全性。应用实例：宝马i3碳纤维座舱减重50%，通用超轻概念车采用碳纤维车身和底盘减重68%；斯巴鲁WRX STItS采用CFRP车顶，相比钢板减重80%2、碳纤维汽车轮毂作为保证汽车行驶安全的重要部件之一，轮毂不仅要承受整车重量和载重，还要传递驱动和扭矩。这对汽车轮毂的质量要求极高。汽车轮毂要具有较高的强度和抗冲击性，较好的耐热和导热性以及较好的耐久性和安全性。碳纤维复合材料具有优异的力学性能、耐热性和耐久性，可替代金属作为轮毂材料。同时，碳纤维材料的使用使得轮毂质量得到降低，有助于减少车轮转动惯量，使车辆拥有更快的启动、停止以及转向速度。应用实例：福特新一代野马Shelby GT350R配备了碳纤维轮毂。其重量仅为8.6kg，而一般铝合金轮毂重量要达到15kg；瑞典柯尼赛格的Agera车型整个轮毂上除了轮胎气门嘴，其余部件均为碳纤维打造。在降低约20kg的簧下质量的同时，还保证了坚固和安全。3、碳纤维刹车系统应用汽车制动器衬片主要使用石棉材料，制动时易摩擦产生高温，出现性能的热衰退，而产生的石棉粉尘有致癌危害。碳纤维复合材料的比强度高、耐磨性好、耐热性好，应用在汽车刹车片上，可作为石棉的替代品。碳纤维制动盘可以在50m内将车速由300KM/h降到50Km/h。碳纤维制动盘可承受2500℃的高温，且性能稳定。应用实例：Porsche AG等车采用碳纤维制动盘，能在50m内将车速从300km/h降到50km/h。4、碳纤维内外饰应用碳纤维复合材料具有较好的强度、韧性、耐热性和耐老化性，可改善传统塑料制品脆性高、耐久性不好的缺点，作为汽车内饰材料使用。碳纤维复合材料还具有较高的强度和刚性、较好的抗冲击性，可作为金属材料的替代品运用于汽车外饰构件。同时，碳纤维复合材料具有较好的吸振效果，对撞击有较大的缓冲作用，且减少撞击碎片的产生，提高了安全性。此外，碳纤维内外饰材料的使用，除了达到汽车轻量化效果，还简化了零件制造工艺，降低了零件加工、装配、维修费用，降低生产成本。应用实例：宝马M4配备了碳纤维质地的前后保险杠；改装版奔驰G50在外部套件、内外饰等多处使用碳纤维复合材料，在减重的同时动力也得到升级。5、碳纤维传动轴应用汽车传动轴的受力情况比较复杂，尤其要承受很大的扭矩，对材料性能要求较高。碳纤维增强复合材料具有各向异性、比强度高和比模量相对较低的特点，替代金属材料作为传动轴可较好的满足使用需求。碳纤维传动轴不仅可减轻重量60%，而且具有更好的耐疲劳性和耐久性。应用实例：丰田86碳纤维传动轴仅5.53kg，减重50%；兰博基尼第六元素概念车使用碳纤维活塞连杆取代钢制连接件，重量减轻40%-50%。6、碳纤维进气系统应用碳纤维复合材料作为汽车进气系统材料，一方面可减轻重量，达到轻量化的效果；另一方面，碳纤维材料易加工成各种曲面形状，且表面较为光滑，可有效提高进气效率。应用实例：福特FalconXR6 Sprint轿车采用100%碳纤维制造的进气系统。碳纤维进气管重235克，而塑料进气管则为438克；宝马E82 135i配备的碳纤维高流量进气系统，使用高规格制程的双面碳纤维风箱与管路，可有效隔绝热源，提供了更稳定的冷空气来源，提升燃烧效率，释放高转速马力。通过以上资料介绍，我们可以进行简单的总结。首先碳纤维复合材料应用在汽车领域是可行的，并且已经得到了证实；其次只有汽车的部分位置使用了碳纤维复合材料替代；另外研究碳纤维汽车领域应用，需要投入较大的经济和精力，这也是目前碳纤维汽车领域应用并不广泛的原因；最后碳纤维复合材料进入汽车行业，给汽车轻量化，甚至高铁、航空等这些与民生相关的领域指明了可行的方向。