碳纖維復合材料汽車零部件開發與應用前景

翁盛鋒

摘要：現在汽車工業正在進步，方便了人們的日常流動，同時也帶來了許多環境問題，因此，國家提倡輕型汽車化，這對降低節能具有重要意義。在這一趨勢下，應用于汽車工業的碳纖維復合材料帶來了汽車工業的新革命。

關鍵詞：碳纖維復合材料;汽車零部件;應用前景;

簡介：近年來，隨著社會經濟的發展，汽車制造業和制造業逐漸成為國民經濟的支柱，隨著汽車工業的發展，不同類型的建筑材料，如碳纖維復合材料開始應用，在眾多汽車零部件的研制中得到了廣泛的應用，滿足了現代汽車工業低碳環保發展理念的要求，適應可持續發展趨勢，實現汽車工業的創新發展。碳纖維復合材料性能好，生態效益好，汽車工業得到了許多廠家的支持，今后將具有重要的發展和應用價值。

一、碳纖維復合材料特點

1.具有很高的比模塊強度。與傳統金屬材料相比，碳纖維復合材料的強度和模塊化程度并不大，但比金屬材料密度低得多，比金屬材料密度低2.4 - 5.8倍，比金屬材料的強度不少于1.6倍。因此，在相同的測量單位的質量下，可以產生更高的載波能力;當同時承載能力時，質量可能會更低。

2.對疲勞有很好的抵抗力。壓力造成的材料破壞主要是內部裂縫進一步擴大的結果。在碳纖維和基質之間的復合材料中，碳纖維可以防止裂縫進一步發展。對于大多數金屬材料來說，疲勞強度在拉伸時從3到5個部分不等，但是碳纖維復合材料可以達到7到8 / 10。

3.損壞的安全性更高。如果碳纖維復合材料被破壞，它不會像傳統材料那樣立即發生，而是通過許多環節，從最初的創傷到骨折，然后從骨折到粘附，最后是碳纖維破裂。如果斷裂只是纖維的一小部分，那么負載可以從基質轉移到重新分配，這是一個能量吸收過程，從而大大提高傷害的安全性。

4.有很好的折舊。從力結構的角度來看，它的自毀頻率不僅與形狀密切相關，而且與材料的次級模塊成正比，因此自毀頻率往往很高。此外，材料接口可以吸收大量的能量來提高振動阻尼。

二、碳纖維復合材料概念

從碳纖維的組成來看，碳含量超過95%，是一種具有高強度和模塊化纖維的新材料。在碳纖維形成過程中，有機纖維，如石墨微晶體，沿著纖維軸排列，然后在處理后碳化和石墨化。碳纖維相比具有更好的金屬鋁，比如有更高質量的碳纖維相比，碳強度比鋼更有纖維，具有良好的防銹性能在實際應用，不僅可以充分利用特征碳材料，但紡織纖維和靈活性，可以實現各種加工、使用更有價值。因此今后需要加強對這些材料的研究。與普通材料相比，零件自動化可以實現成本控制目標，因此生產汽車零件的碳纖維復合材料將具有廣泛的發展前景。

三、碳纖維復合材料汽車零部件開發

1.更多高強度纖維。高強度碳纖維意味著碳纖維，每束碳纖維的根超過24k，具有較小的特性，是通用工業使用的碳纖維。大型絲綢纖維纖維生產是一項廉價的生產技術，其銷售價格在50%到60%之間，生產率和價格比絲綢纖維纖維中的小纖維要高得多。例如，GL、德國、C30T050、大型碳纖維纖維，具有與T300相似的特性，成本只有1 / 4。碳纖維中的滲漏性很弱，一根線很容易形成缺陷和其他生產缺陷。與此同時，在折疊的過程中，很容易產生混亂的紗線和紗線斷裂，這導致了更大的機械分散，導致在大線圈中產生碳纖維的困難。目前，國內外正在開發一項技術，以減少碳纖維的薄層，提高產品質量。

2.纖維混合技術。將碳纖維與其他纖維混合可以補充和有效降低生產成本。例如，高碳纖維成本低，但有一個低彈性模數的問題;纖維在潮濕和高溫下，質量明顯下降。因此，混合纖維的最佳結構可以通過多種制造方法、物種和百分比、纖維方向、層層疊疊序列和層層疊疊板獲得。目標函數使用彎曲、成本、質量、玻璃纖維/煤炭纖維的強度和使用秤和方法實現多目標優化，實現一個目標，并提供更穩定、更合理的混合纖維結構。

3.綜合材料設計技術。傳統的汽車鋼材通常需要通過更平坦、切割、模具等方式，通過焊接等技術將紙板類型的模板連接起來。但是，對于基于碳纖維樹脂的復合材料，材料和結構是同時形成的，其形狀和大小對制造過程的影響較小。因此，使用傳統設計，生產理念很難充分發揮碳纖維復合材料的潛力。同時，從材料、結構、生產力、發展碳纖維復合材料纖維材料-結構-性能綜合技術，不僅減少零件數量，簡化生產過程和裝配，但能充分利用材料的性能，在汽車零件部分方向發展中有至關重要的作用。使用碳纖維復合材料同時滿足結構和使用需求是碳纖維復合材料的一個顯著特征。在設計和生產碳纖維復合材料時，應充分利用輕質、高質量、高技術性能和其他特性來實現碳纖維復合材料、汽車部件結構制造整合性能。這對于降低結構質量、減少節點數量、簡化組裝過程和滿足相關操作需求至關重要。

4.高成型效率。碳纖維復合材料在太空和航空工業中使用，廣泛使用熱壓罐的形成方法來準備復合材料。高壓鍋技術有以下顯著的優勢：高纖維結構，高質量穩定性，簡單。然而，熱壓罐的形成有很長的一段時間，耗電量很大，還有其他問題，很難滿足汽車工業的大規模有效生產要求。與傳統的熱壓罐鑄造方法相比，技術和熱模具的鑄造效率高、成本低、實現自動化的容易以及其他明顯的優勢都適用于具有合成材料的汽車。其基本技術原理在于，腔內模塊，按照結構和特征，增強纖維或初步商業化的細節，然后用膠水澆注設備專用系統樹脂真空吸入或注射封閉腔完全浸透纖維、樹脂硬化才能得到復合材料部件。熱成形過程在一定的溫度和壓力下，基質液化，重新浸入纖維，因此準備特定的復合材料，熱成型過程具有相對較短的成型階段，易于自動化，可以使用傳統的金屬板來制造設備，它還適用于低成本的熱塑性復合材料的生產過程，有效地用碳纖維復合材料制成零件。

四、碳纖維復合材料汽車零部件前景

近年來，社會經濟發展提高了人們的生活水平，因此對汽車的需求逐漸增長，我們的國家逐漸成為大型汽車生產商和銷售。在汽車制造中使用了更多的復合材料，但有些復合材料的使用范圍有限，在汽車制造中不可能廣泛使用。隨著汽車工業的快速發展，汽車生產和生產越來越多地關注其環境和節能的發展影響，特別是近年來石油價格上漲，因此未來高強度、輕型碳復合材料必須占據重要的位置，有足夠的發展空間，并帶來其他相關技術和進展，確保汽車工業長期可持續發展。出于安全考慮，生產技術等等，碳纖維復合材料只適用于不那么需要的內部裝飾，以及這種車身襯底，往往會導致材料的過多性質。在設計方法和加工技術時，B列、性別、輪轂等中的碳纖維復合材料。經常使用，材料，一般特性更廣泛地使用。長期以來，基于手工生產的小型生產模型一直是汽車零件和碳纖維零件的主要制造過程，因此很容易在產品質量、高成本和低效率方面造成困難。隨著使用碳纖維復合材料、汽車部件和需求附件不斷增加，碳纖維復合材料必須轉化為自動化、數字、智能、主要是大規模生產模型、促進低成本和有效生產過程。

總的來說，碳纖維復合材料與傳統金屬材料相比具有明顯的優勢，其強度、單位模塊化、疲勞性、抗壓強度、減震、各向異性、模具舒適、腐蝕性。目前，這一節能和環境中心，不斷提高科技水平的時期對發展和應用有著廣泛的前景。

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