碳纤维复合材料是汽车轻量化的不二之选,无论是从性能考虑,还是从环保出发,汽车模具生产轻量化都已成为一种必然趋势,而材料的选择是至关重要的。众所周知的顶级方程式赛车车身就整体使用的是碳纤维复合材料。随着技术的发展,这种材料逐步普及,已经开始运用于普通汽车上。
一、汽车轻量化已势不可挡。
减轻车重是人们一直在追求探索的。汽车变轻,一方面能提高车辆性能,另一方面更能满足节能环保的需求。如果将现在汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换,车体重量可减轻40-50%,车子的提速和转向等性能显著提升。此外,当前我国机动车污染物排放量已超4,500万吨。研制轻量化汽车是实现我国低碳经济的迫切需求。数据显示,汽车每减重10%,燃油消耗可节省7%,目前钢铁材料约占车体重量的3/4,如果汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换,车体重量可减轻300kg,燃油效率提高36%,二氧化碳排放量可削减17%。若减重20%-30%,每车每年CO2排放可减少0.5T,不仅减少了使用成本,更加绿色环保。
二、碳纤复合材料是必然选择。
碳纤维是由化纤和石油经特殊工艺制成的纤维,除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外,它强度更高,质量轻,更耐腐蚀。它的密度不到钢的1/4,但抗拉强度却是钢的7~9倍,抗拉弹性也高于钢,在2000℃以上的高温惰性环境中,是唯一强度不下降的物质。在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性出类拔萃。而且它外形柔软,可加工成各种织物。从使用的角度看,碳纤维不存在腐蚀生锈的问题,比普通金属耐用。在极端气候条件下,碳纤维的性质几乎不发生变化。使用碳纤维制造车身,可以省去高成本、繁琐的涂装工艺。难怪有人说,碳纤维几乎是目前可知的最能让汽车减重的完美材料。。
三、碳纤维复合材料技术发展备受关注。
碳纤维复合材料有两个关键技术吸引了OEM厂商的关注。一是模块化生产,碳纤维复合材料具有良好的可塑性,可加工成各种零部件,也可以制成一体式的整体结构。例如,汽车座位需要焊接50~60个部件,若用整碳纤维复合材料,可实现一次加工成型,不仅加工时间短、降低了成本,并且精度有保证。二是生产工艺-树脂转移模塑成型(RTM)技术的发展应用,能大幅提高零件成型速度,将传统成型的几天时间缩短为几分钟,具有效率高、成本低、绿色环保等优点。宝马、奥迪、帝人等公司都已试验或运用了此项技术。采用更新的成型技术可以使碳纤维产品能达到A级表面的要求,拓展了碳纤维复合材料在汽车上的使用范围。
碳纤维复合材料在汽车的应用。
因而,在汽车轻量化已成趋势化发展的情况下,碳纤维复合材料技术的运用为汽车轻量化提供了最佳选择,已成为变革路上的必然之选。据悉国内的康得复合材料有限责任公司与德国科研人员携手合作,正在致力于此项技术的研发生产,并取得了一定的成果。 |
