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碳纖維在汽車制造領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的突出優(yōu)勢(shì)
發(fā)布時(shí)間:2017-05-17
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 一、碳纖維從何而來?
       歷史上,重量級(jí)人物總有“高大上”的故事作為出場(chǎng),碳纖維也不例外,那就是人盡皆知的愛迪生發(fā)明電燈泡故事。1861年,愛迪生讓碳絲作為燈絲材料成功發(fā)光45小時(shí),使人類進(jìn)入電燈時(shí)代,碳絲也第一次登上了歷史舞臺(tái)。不過,隨著燈泡中碳絲被鎢絲替代,碳絲被歷史丟在角落近一個(gè)世紀(jì)。直至1950年代,碳絲再次粉墨登場(chǎng),美國(guó)空軍由于要尋找耐燒熔材料,獲知碳熔點(diǎn)高達(dá)3,600度,并擁有耐高溫、高強(qiáng)度特性,將碳絲再次請(qǐng)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,并發(fā)明了一個(gè)吊炸天的名字:碳纖維。隨后,經(jīng)過不斷研發(fā)和改進(jìn),碳纖維“外柔內(nèi)剛”的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)得到充分展示。

       碳纖維質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并具有耐腐蝕、高模量特性。因此,碳纖維最先被應(yīng)用于軍用飛機(jī)、航天器等領(lǐng)域,比如美軍F-35戰(zhàn)斗機(jī);后來又在波音787等民用飛機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉扇、豪華游艇、醫(yī)療衛(wèi)生、休閑體育用品等諸多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

二、碳纖維在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀
       隨著科技的進(jìn)步,一些新技術(shù)、新材料逐漸應(yīng)用到了汽車領(lǐng)域,并對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,其中碳纖維材料在汽車上的應(yīng)用最為典型。

1、碳纖維給汽車制造帶來的突出優(yōu)勢(shì)

輕量化
       碳纖維應(yīng)用于汽車后,給汽車制造帶來最明顯的好處就是汽車輕量化,最直接影響的就是節(jié)能、加速、制動(dòng)性能的提升。一般而言,車重減小10%,油耗降低6%~8%,排放降低5~6%, 0-100km/h加速性提升8-10%,制動(dòng)距離縮短2~7m。

安全性
       車身輕量化可以使整車的重心下移,提升了汽車操縱穩(wěn)定性,車輛的運(yùn)行將更加安全、穩(wěn)定。碳纖維復(fù)合材料具有極佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是鋼的六到七倍、鋁的三到四倍,這進(jìn)一步保證了汽車的安全性。

舒適度
       碳纖維復(fù)合材料具有更高的震動(dòng)阻尼,輕合金需要9秒才能停止震動(dòng),碳纖維復(fù)合材料2秒就能停止,故碳纖維應(yīng)用在汽車上,對(duì)于整車NVH(噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度)的提升貢獻(xiàn)同樣很大,會(huì)大幅增強(qiáng)汽車行駛的舒適性。

可靠性
       碳纖維復(fù)合材料具有更高的疲勞強(qiáng)度,鋼和鋁的疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的30-50%,而碳纖維復(fù)合材料可達(dá)70-80%,因此汽車上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對(duì)于材料疲勞可靠性有較大提升。

提升車身開發(fā)水平
       由于碳纖維復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性比金屬?gòu)?qiáng),因此更易于車身開發(fā)的平臺(tái)化、模塊化、集成化。這樣碳纖維車身及金屬平臺(tái)的混合車身結(jié)構(gòu)對(duì)于傳統(tǒng)汽車車身結(jié)構(gòu)而言,可以做到模塊化、集成化,大大減少零件種類,減少工裝投入,縮短開發(fā)周期。尤其對(duì)于新入新能源汽車企業(yè),應(yīng)用碳纖維車身不僅可以節(jié)約沖壓、焊裝生產(chǎn)線及模、夾具的投入,減輕固定資產(chǎn)占資配比,優(yōu)化企業(yè)資產(chǎn)配置結(jié)構(gòu),而且在企業(yè)的市場(chǎng)宣傳上更具影響力。綜觀奔馳、寶馬、奧迪等高端品牌車企在產(chǎn)品線中對(duì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用布局,我們可以預(yù)見,碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用必然成為發(fā)展方向。


三、碳纖維在中國(guó)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景極為廣闊

       眾所周知,目前中國(guó)正在大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展,但是限于充電設(shè)施不完善、電池續(xù)航里程短、電動(dòng)車售價(jià)偏高等問題,制約著新能源汽車的推廣及普及。未來更好的推廣新能源汽車,除了要加快充電樁等配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)之外,有效降低新能源汽車整車成本、提高整車?yán)m(xù)航能力,已成為當(dāng)下新能源車生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題。而實(shí)現(xiàn)新能源汽車的輕量化,最佳的方式就是合理使用碳纖維材料。實(shí)驗(yàn)表明,采用碳纖維材料替代現(xiàn)有的鋼制車身,可以有效降低60%以上的重量,續(xù)駛里程相應(yīng)的提高20%以上。中國(guó)正在大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展,所以碳纖維材料在新能源汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用前景非常廣闊。(文章來源:碳纖維新視界)

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