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【碳纤维部件】汽车应用领域中的碳纤维部件

时间:2021-06-08点击次数:21信息来源:Rev1

 碳纤维复合材料拥有十分出色的力学性能,是一种在2000℃以上的高温惰性环境中唯一强度不会下降的物质。碳纤维复合材料作为一种高性能材料,其自身轻质高强、高弹性模量、耐疲劳等特性,在高端医疗、航天航空、工业、汽车等众多领域都得到应用,尤其是在汽车领域,无论是在车身、车门还是车内装饰,都可看见碳纤维复合材料的身影。


    汽车轻量化是汽车产业核心技术和重要发展方向,碳纤维复合材料不仅能够满足轻量化这一需求,在车辆安全性方面也具备一定的优势。目前碳纤维复合材料已经成为继铝合金、镁合金、工程塑料和玻璃纤维复合材料后汽车工业领域最流行、最具发展潜力的轻量化材料。 

    1、刹车片

    碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在刹车片上,但含有碳纤维复合材料的产品都格外贵,所以目前这种刹车片还主要应用在高档轿车上。碳纤维制动盘被广泛用于竞赛用汽车上,例如F1赛车上。它能够在50m的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h,此时制动盘的温度会升高到900℃以上,制动盘会因为吸收大量的热能而变红。碳纤维制动盘能够承受2500℃的高温,而且具有非常优秀的制动稳定性。

    虽然碳纤维制动盘具有性能卓越的减速性能,但是目前在量产的汽车上使用碳纤维制动盘却并不实际,因为碳纤维制动盘的性能在温度达到800℃以上时才能够达到最好。也就是说,必须在行驶了数公里之后,汽车的制动装置才能进入最佳工作状态,这对于大多数只是短途行驶的车辆并不适用。 

  2、车身、底盘

    由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,其适于制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料。

    国内某实验室也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量仅为180kg,而钢制车身重量为371kg,减重约50%。并且当生产量在2万辆以下时,采用RTM工艺生产复合材料车身成本要低于钢制车身。 

    3、轮毂

    德国的知名轮毂制造专家WHEELSANDMORE推出的“Megalight—Forged—Series”轮毂系列,采取两片式设计,外环为碳纤维材质打造,内毂为轻量化的合金,搭配不锈钢制的螺丝,较一般同尺码的轮毂可轻上约45%左右;以20寸的轮毂为例,Megalight—Forged—Series轮圈仅有6kg,较同尺寸普通轮毂约18kg的重量相比较,轻了一大截,但碳纤维轮毂的成本非常高,20寸的一组碳纤维轮毂售价约20万人民币,目前只出现在少数顶级轿车中。 

    4、电池箱

    采用碳纤维复合材料的电池箱可以在满足该要求的条件下实现压力容器的轻量化。随着环保汽车的开发,以氢为燃料的燃料电池汽车使用碳纤维材料制作电池箱已为市场所接受。依据日本能源厅燃料电池研讨会信息,2020年日本预计将有500万台汽车使用燃料电池。

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