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碳纖維在汽車制造領(lǐng)域具有得天獨厚的突出優(yōu)勢
發(fā)布時間:2017-05-17
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 一、碳纖維從何而來?
       歷史上,重量級人物總有“高大上”的故事作為出場,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,使人類進入電燈時代,碳絲也第一次登上了歷史舞臺。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世紀。直至1950年代,碳絲再次粉墨登場,美國空軍由于要尋找耐燒熔材料,獲知碳熔點高達3,600度,并擁有耐高溫、高強度特性,將碳絲再次請進實驗室,并發(fā)明了一個吊炸天的名字:碳纖維。隨后,經(jīng)過不斷研發(fā)和改進,碳纖維“外柔內(nèi)剛”的獨特優(yōu)勢得到充分展示。

       碳纖維質(zhì)量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,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、航天器等領(lǐng)域,比如美軍F-35戰(zhàn)斗機;后來又在波音787等民用飛機、風力發(fā)電機葉扇、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
       隨著科技的進步,一些新技術(shù)、新材料逐漸應(yīng)用到了汽車領(lǐng)域,并對汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響,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

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阻尼,輕合金需要9秒才能停止震動,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,對于整車NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)的提升貢獻同樣很大,會大幅增強汽車行駛的舒適性。

可靠性
       碳纖維復(fù)合材料具有更高的疲勞強度,鋼和鋁的疲勞強度是抗拉強度的30-50%,而碳纖維復(fù)合材料可達70-80%,因此汽車上應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料對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)計性比金屬強,因此更易于車身開發(fā)的平臺化、模塊化、集成化。這樣碳纖維車身及金屬平臺的混合車身結(jié)構(gòu)對于傳統(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、碳纖維在中國汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景極為廣闊

       眾所周知,目前中國正在大力推進新能源汽車的發(fā)展,但是限于充電設(shè)施不完善、電池續(xù)航里程短、電動車售價偏高等問題,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、提高整車續(xù)航能力,已成為當下新能源車生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題。而實現(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。實驗表明,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。中國正在大力推進新能源汽車的發(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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