汽車工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)中首先形成全球產(chǎn)業(yè)的典型代表，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境的重視程度提高，汽車行業(yè)被視為重要能源消耗及環(huán)境污染的源頭之一，政策對(duì)汽車行業(yè)的節(jié)能減排要求也越來(lái)越嚴(yán)格，節(jié)能減排是近年來(lái)汽車行業(yè)產(chǎn)品優(yōu)化的主要方向。復(fù)合材料因?yàn)檩p質(zhì)高強(qiáng)等一系列優(yōu)異性能，已成為汽車輕量化發(fā)展的主要選材。隨著材料技術(shù)的發(fā)展、制造技術(shù)的更新迭代，復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

       美國(guó)能源部等部門和機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，汽車整體重量每下降10%，油耗可降低6%-8%，排放可降低5%-6%，可見汽車輕量化是減少油耗、保護(hù)環(huán)境的有效途徑。

       各種材料的主要應(yīng)用部件如下：

       碳纖維復(fù)合材料（CFRP）

       復(fù)合材料在汽車上運(yùn)用最多的地方就是車身，諸如引擎蓋、車架、車頂框架及加強(qiáng)筋、A/B/C/D立柱及車門、擾流板、頂板、翼子板等。

       材料特性：CFRP的密度約為1.6g/cm³，不足鋼材密度的1/4，同時(shí)擁有優(yōu)異的力學(xué)性能、環(huán)境耐候性、尺寸穩(wěn)定性、可設(shè)計(jì)性、高吸能效率及減震性，是最有發(fā)展前景的汽車輕量化材料。

       應(yīng)用比例：

       應(yīng)用簡(jiǎn)介：

       車身：美國(guó)通用汽車公司1992年展出了由碳纖維復(fù)合材料制造車身的超輕概念車，車身質(zhì)量為191kg，整車質(zhì)量降低68%，節(jié)油40%。蘭博基尼汽車2011年推出了Murciélago替代車型，該車采用了全碳纖維復(fù)合材料單殼體車身，質(zhì)量?jī)H有145.5kg。

       目前，碳纖維復(fù)合材料制成的車身結(jié)構(gòu)件已在德國(guó)寶馬公司開發(fā)的Z-9和Z-22系列中大量采用。德國(guó)大眾汽車公司的“2L車”CC1研究項(xiàng)目，碳纖維復(fù)合材料用于車身的比例高達(dá)45%。通用汽車公司采用碳纖維復(fù)合材料制成的ChevroletCorvetteZ06紀(jì)念版轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋，質(zhì)量?jī)H9.3kg。福特和保時(shí)捷的發(fā)動(dòng)機(jī)罩也全部采用了碳纖維復(fù)合材料，在安全性不降低的前提下獲得了極高的輕量化效果。

圖 寶馬i3碳纖維車身

       日本三菱人造絲公司的碳纖維快速固化預(yù)浸料用于生產(chǎn)斯巴魯翼豹（impreza)汽車的引擎蓋，使用后比原來(lái)鋼制引擎蓋輕63%，減質(zhì)量9.2kg。

       國(guó)內(nèi)快速固化復(fù)合材料已經(jīng)在電動(dòng)大巴車主承力結(jié)構(gòu)上得到驗(yàn)證和應(yīng)用，并與國(guó)內(nèi)多家碳纖維廠商及汽車廠商合作聯(lián)手推動(dòng)碳纖維復(fù)合材料在汽車零部件領(lǐng)域的應(yīng)用。

       傳動(dòng)系統(tǒng)：復(fù)合式混合傳動(dòng)軸一般有兩種結(jié)構(gòu)：一種是外層是金屬軸，內(nèi)層是復(fù)合材料；另一種是內(nèi)層是金屬軸，外層是復(fù)合材料。

       汽車新型復(fù)合材料傳動(dòng)軸主要由內(nèi)層復(fù)合材料，外層金屬材料組成。其中，鋁鎂合金、鋁合金等輕金屬材料主要用作外層材料，碳纖維主要用作內(nèi)復(fù)合材料。復(fù)合材料通過(guò)層層粘結(jié)的方法固定在金屬軸的內(nèi)表面，以保護(hù)復(fù)合材料不受油水雜質(zhì)、外部沖擊等損傷。

       內(nèi)層的碳纖維鋪層可以提高復(fù)合材料混合軸的固有頻率或提高傳動(dòng)軸的強(qiáng)度和剛度。為了解決熱殘余應(yīng)力，常采用在合金和碳纖維層之間增加玻璃纖維過(guò)渡層。                                                                    

        懸架結(jié)構(gòu)：懸架結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料，不僅可以降低汽車能耗，提高動(dòng)力性，還可提升汽車的操縱性和舒適性等整車動(dòng)力學(xué)性能。

       板簧：它是汽車懸架系統(tǒng)中的重要組成部分，復(fù)合材料板簧主要是指高強(qiáng)度、大儲(chǔ)能、耐腐蝕的復(fù)合材料所制作的汽車鋼板彈簧，由于該種材料同時(shí)具有衰減振動(dòng)、彈性彎曲的性能，所以在汽車板簧設(shè)計(jì)中有著明顯的利用優(yōu)勢(shì)。

       復(fù)合材料板簧的制造工藝，包括纏繞模型成型、高壓樹脂傳遞模型成型、SMC拉擠成型等，其中SMC拉擠成型工藝是以牽引力為作用力，使用模型模具固化浸潤(rùn)后的纖維帶、纖維布，從而連續(xù)生產(chǎn)斷面形狀不同的復(fù)合材料板簧。纏繞模型成型工藝則是在纖維材料預(yù)浸后，將其纏繞到模具上，隨后通過(guò)合模、固化等方式，產(chǎn)生復(fù)合材料板簧，而在汽車輕量化發(fā)展中，需要大規(guī)模生產(chǎn)復(fù)合材料板簧時(shí)，相關(guān)人員則可通過(guò)高壓樹脂傳遞模型成型工藝，批量化自動(dòng)生產(chǎn)復(fù)合材料板簧，滿足汽車輕量化發(fā)展基本要求。

       相較于傳統(tǒng)鋼板彈簧，復(fù)合材料板簧的彈性較高，能夠提高汽車舒適性，在使用中耐疲勞性能較強(qiáng)，疲勞壽命為普通板簧的8~10倍。同時(shí)復(fù)合材料板簧吸振能力強(qiáng)，振動(dòng)阻尼高，可在汽車行駛中通過(guò)自身阻尼減震性，保證整車平順性。再者，復(fù)合材板簧中包含較多獨(dú)立纖維，可形成靜不定體系，在板簧結(jié)構(gòu)中部分纖維斷裂后，汽車產(chǎn)生的荷載可自行移動(dòng)至其他纖維中，避免懸架結(jié)構(gòu)承載能力受損。                                           

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