碳纤维复合材料汽车零部件开发与应用前景

翁盛锋

摘要：现在汽车工业正在进步，方便了人们的日常流动，同时也带来了许多环境问题，因此，国家提倡轻型汽车化，这对降低节能具有重要意义。在这一趋势下，应用于汽车工业的碳纤维复合材料带来了汽车工业的新革命。

关键词：碳纤维复合材料;汽车零部件;应用前景;

简介：近年来，随着社会经济的发展，汽车制造业和制造业逐渐成为国民经济的支柱，随着汽车工业的发展，不同类型的建筑材料，如碳纤维复合材料开始应用，在众多汽车零部件的研制中得到了广泛的应用，满足了现代汽车工业低碳环保发展理念的要求，适应可持续发展趋势，实现汽车工业的创新发展。碳纤维复合材料性能好，生态效益好，汽车工业得到了许多厂家的支持，今后将具有重要的发展和应用价值。

一、碳纤维复合材料特点

1.具有很高的比模块强度。与传统金属材料相比，碳纤维复合材料的强度和模块化程度并不大，但比金属材料密度低得多，比金属材料密度低2.4 - 5.8倍，比金属材料的强度不少于1.6倍。因此，在相同的测量单位的质量下，可以产生更高的载波能力;当同时承载能力时，质量可能会更低。

2.对疲劳有很好的抵抗力。压力造成的材料破坏主要是内部裂缝进一步扩大的结果。在碳纤维和基质之间的复合材料中，碳纤维可以防止裂缝进一步发展。对于大多数金属材料来说，疲劳强度在拉伸时从3到5个部分不等，但是碳纤维复合材料可以达到7到8 / 10。

3.损坏的安全性更高。如果碳纤维复合材料被破坏，它不会像传统材料那样立即发生，而是通过许多环节，从最初的创伤到骨折，然后从骨折到粘附，最后是碳纤维破裂。如果断裂只是纤维的一小部分，那么负载可以从基质转移到重新分配，这是一个能量吸收过程，从而大大提高伤害的安全性。

4.有很好的折旧。从力结构的角度来看，它的自毁频率不仅与形状密切相关，而且与材料的次级模块成正比，因此自毁频率往往很高。此外，材料接口可以吸收大量的能量来提高振动阻尼。

二、碳纤维复合材料概念

从碳纤维的组成来看，碳含量超过95%，是一种具有高强度和模块化纤维的新材料。在碳纤维形成过程中，有机纤维，如石墨微晶体，沿着纤维轴排列，然后在处理后碳化和石墨化。碳纤维相比具有更好的金属铝，比如有更高质量的碳纤维相比，碳强度比钢更有纤维，具有良好的防锈性能在实际应用，不仅可以充分利用特征碳材料，但纺织纤维和灵活性，可以实现各种加工、使用更有价值。因此今后需要加强对这些材料的研究。与普通材料相比，零件自动化可以实现成本控制目标，因此生产汽车零件的碳纤维复合材料将具有广泛的发展前景。

三、碳纤维复合材料汽车零部件开发

1.更多高强度纤维。高强度碳纤维意味着碳纤维，每束碳纤维的根超过24k，具有较小的特性，是通用工业使用的碳纤维。大型丝绸纤维纤维生产是一项廉价的生产技术，其销售价格在50%到60%之间，生产率和价格比丝绸纤维纤维中的小纤维要高得多。例如，GL、德国、C30T050、大型碳纤维纤维，具有与T300相似的特性，成本只有1 / 4。碳纤维中的渗漏性很弱，一根线很容易形成缺陷和其他生产缺陷。与此同时，在折叠的过程中，很容易产生混乱的纱线和纱线断裂，这导致了更大的机械分散，导致在大线圈中产生碳纤维的困难。目前，国内外正在开发一项技术，以减少碳纤维的薄层，提高产品质量。

2.纤维混合技术。将碳纤维与其他纤维混合可以补充和有效降低生产成本。例如，高碳纤维成本低，但有一个低弹性模数的问题;纤维在潮湿和高温下，质量明显下降。因此，混合纤维的最佳结构可以通过多种制造方法、物种和百分比、纤维方向、层层叠叠序列和层层叠叠板获得。目标函数使用弯曲、成本、质量、玻璃纤维/煤炭纤维的强度和使用秤和方法实现多目标优化，实现一个目标，并提供更稳定、更合理的混合纤维结构。

3.综合材料设计技术。传统的汽车钢材通常需要通过更平坦、切割、模具等方式，通过焊接等技术将纸板类型的模板连接起来。但是，对于基于碳纤维树脂的复合材料，材料和结构是同时形成的，其形状和大小对制造过程的影响较小。因此，使用传统设计，生产理念很难充分发挥碳纤维复合材料的潜力。同时，从材料、结构、生产力、发展碳纤维复合材料纤维材料-结构-性能综合技术，不仅减少零件数量，简化生产过程和装配，但能充分利用材料的性能，在汽车零件部分方向发展中有至关重要的作用。使用碳纤维复合材料同时满足结构和使用需求是碳纤维复合材料的一个显著特征。在设计和生产碳纤维复合材料时，应充分利用轻质、高质量、高技术性能和其他特性来实现碳纤维复合材料、汽车部件结构制造整合性能。这对于降低结构质量、减少节点数量、简化组装过程和满足相关操作需求至关重要。

4.高成型效率。碳纤维复合材料在太空和航空工业中使用，广泛使用热压罐的形成方法来准备复合材料。高压锅技术有以下显著的优势：高纤维结构，高质量稳定性，简单。然而，热压罐的形成有很长的一段时间，耗电量很大，还有其他问题，很难满足汽车工业的大规模有效生产要求。与传统的热压罐铸造方法相比，技术和热模具的铸造效率高、成本低、实现自动化的容易以及其他明显的优势都适用于具有合成材料的汽车。其基本技术原理在于，腔内模块，按照结构和特征，增强纤维或初步商业化的细节，然后用胶水浇注设备专用系统树脂真空吸入或注射封闭腔完全浸透纤维、树脂硬化才能得到复合材料部件。热成形过程在一定的温度和压力下，基质液化，重新浸入纤维，因此准备特定的复合材料，热成型过程具有相对较短的成型阶段，易于自动化，可以使用传统的金属板来制造设备，它还适用于低成本的热塑性复合材料的生产过程，有效地用碳纤维复合材料制成零件。

四、碳纤维复合材料汽车零部件前景

近年来，社会经济发展提高了人们的生活水平，因此对汽车的需求逐渐增长，我们的国家逐渐成为大型汽车生产商和销售。在汽车制造中使用了更多的复合材料，但有些复合材料的使用范围有限，在汽车制造中不可能广泛使用。随着汽车工业的快速发展，汽车生产和生产越来越多地关注其环境和节能的发展影响，特别是近年来石油价格上涨，因此未来高强度、轻型碳复合材料必须占据重要的位置，有足够的发展空间，并带来其他相关技术和进展，确保汽车工业长期可持续发展。出于安全考虑，生产技术等等，碳纤维复合材料只适用于不那么需要的内部装饰，以及这种车身衬底，往往会导致材料的过多性质。在设计方法和加工技术时，B列、性别、轮毂等中的碳纤维复合材料。经常使用，材料，一般特性更广泛地使用。长期以来，基于手工生产的小型生产模型一直是汽车零件和碳纤维零件的主要制造过程，因此很容易在产品质量、高成本和低效率方面造成困难。随着使用碳纤维复合材料、汽车部件和需求附件不断增加，碳纤维复合材料必须转化为自动化、数字、智能、主要是大规模生产模型、促进低成本和有效生产过程。

总的来说，碳纤维复合材料与传统金属材料相比具有明显的优势，其强度、单位模块化、疲劳性、抗压强度、减震、各向异性、模具舒适、腐蚀性。目前，这一节能和环境中心，不断提高科技水平的时期对发展和应用有着广泛的前景。

參考文献：

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