淺談碳纖維在汽車上的應用

劉威 劉紅英

摘 要：為減少燃油消耗，減少二氧化碳的排放，實現節能減排的目標，汽車輕量化已成為汽車產業發展的共識。具有輕質高強性能的碳纖維復合材料應用于汽車零部件的制造，替代傳統金屬實現汽車輕量化的目標。本文立足汽車產業，簡要探討碳纖維復合材料在汽車中的應用及相應存在問題等。

關鍵詞：碳纖維，輕量化，汽車產業

中圖分類號：U463.33 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

1引言

隨著汽車持有量的不斷增多，以及傳統發動機的排放，全球環境日益惡劣，節能減排了成了汽車發展的主要方向。碳纖維材料的出現，在降低車輛質量的同時，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%以上的高強度、高模量的新型纖維材料。碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，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。

碳纖維的比強度比傳統金屬材料高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;對有機溶劑、酸、堿的耐腐蝕性好;易于成型等諸多優越的性能。

3 碳纖維復合材料在汽車上的應用

碳纖維在汽車上的應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，可有效節約能源與保護環境。

4 臺架試驗

4.1樣件準備

4.2 臺架試驗及數據采集

根據表1中試驗方法，選用合適的試驗設備，并設計合理的工裝夾具。按照各個不同的試驗樣件的試驗方法進行試驗，采集試驗過程中的數據。

4.3 數據結果及分析

由表2可知，碳纖維材料件和鈑金件相比，前縱梁后延伸加強板抗彎強度增加了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%;頂蓋前頂梁抗彎強度增加了2.7倍，重量降低了44.48%。

5 結語

（1）采用碳纖維材料件可以降低車輛的整體質量，并保證車輛的安全性。

（2）在合理的設計結構下，碳纖維件可以適當地應用在車輛的某些部位上。

參考文獻：

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