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碳纤维在汽车制造领域具有得天独厚的突出优势
发布时间:2016-07-06
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一、碳纤维从何而来?
历史上,重量级人物总有“高大上”的故事作为出场,碳纤维也不例外,那就是人尽皆知的爱迪生发明电灯泡故事。1861年,爱迪生让碳丝作为灯丝材料成功发光45小时,使人类进入电灯时代,碳丝也第一次登上了历史舞台。不过,随着灯泡中碳丝被钨丝替代,碳丝被历史丢在角落近一个世纪。直至1950年代,碳丝再次粉墨登场,美国空军由于要寻找耐烧熔材料,获知碳熔点高达3,600度,并拥有耐高温、高强度特性,将碳丝再次请进实验室,并发明了一个吊炸天的名字:碳纤维。随后,经过不断研发和改进,碳纤维“外柔内刚”的独特优势得到充分展示。

碳纤维布

碳纤维质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并具有耐腐蚀、高模量特性。因此,碳纤维最先被应用于军用飞机、航天器等领域,比如美军F-35战斗机;后来又在波音787等民用飞机、风力发电机叶扇、豪华游艇、医疗卫生、休闲体育用品等诸多领域得到越来越广泛的应用。
 
二、碳纤维在汽车领域中的应用现状
随着科技的进步,一些新技术、新材料逐渐应用到了汽车领域,并对汽车工业的发展产生了深远影响,其中碳纤维材料在汽车上的应用最为典型。
 
1、碳纤维给汽车制造带来的突出优势
 
 轻量化
碳纤维应用于汽车后,给汽车制造带来最明显的好处就是汽车轻量化,最直接影响的就是节能、加速、制动性能的提升。一般而言,车重减小10%,油耗降低6%~8%,排放降低5~6%, 0-100km/h加速性提升8-10%,制动距离缩短2~7m。

安全性
车身轻量化可以使整车的重心下移,提升了汽车操纵稳定性,车辆的运行将更加安全、稳定。碳纤维复合材料具有极佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的三到四倍,这进一步保证了汽车的安全性。

舒适度
碳纤维复合材料具有更高的震动阻尼,轻合金需要9秒才能停止震动,碳纤维复合材料2秒就能停止,故碳纤维应用在汽车上,对于整车NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的提升贡献同样很大,会大幅增强汽车行驶的舒适性。

可靠性
碳纤维复合材料具有更高的疲劳强度,钢和铝的疲劳强度是抗拉强度的30-50%,而碳纤维复合材料可达70-80%,因此汽车上应用碳纤维复合材料对于材料疲劳可靠性有较大提升。

提升车身开发水平
由于碳纤维复合材料可设计性比金属强,因此更易于车身开发的平台化、模块化、集成化。这样碳纤维车身及金属平台的混合车身结构对于传统汽车车身结构而言,可以做到模块化、集成化,大大减少零件种类,减少工装投入,缩短开发周期。尤其对于新入新能源汽车企业,应用碳纤维车身不仅可以节约冲压、焊装生产线及模、夹具的投入,减轻固定资产占资配比,优化企业资产配置结构,而且在企业的市场宣传上更具影响力。综观奔驰、宝马、奥迪等高端品牌车企在产品线中对碳纤维复合材料的应用布局,我们可以预见,碳纤维复合材料在汽车上的应用必然成为发展方向。

碳纤维复合材料汽车
 
三、碳纤维在中国汽车领域的应用前景极为广阔
 
众所周知,目前中国正在大力推进新能源汽车的发展,但是限于充电设施不完善、电池续航里程短、电动车售价偏高等问题,制约着新能源汽车的推广及普及。未来更好的推广新能源汽车,除了要加快充电桩等配套基础设施的建设之外,有效降低新能源汽车整车成本、提高整车续航能力,已成为当下新能源车生产企业急需解决的问题。而实现新能源汽车的轻量化,最佳的方式就是合理使用碳纤维材料。实验表明,采用碳纤维材料替代现有的钢制车身,可以有效降低60%以上的重量,续驶里程相应的提高20%以上。中国正在大力推进新能源汽车的发展,所以碳纤维材料在新能源汽车领域中的应用前景非常广阔。(文章来源:碳纤维新视界)

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