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碳纤维应用汽车轻量化需重视三个问题

来源:赛迪智库  作者:赛迪智库  投稿时间:2018-02-01

  汽车轻量化是未来发展的一个重要方向,采用先进材料是汽车轻量化的重要手段。目前,碳纤维材料因其优异的综合力学性能,已成为推动汽车轻量化的重要选择,车企与原材料供应商的合作日趋紧密。但整车安全结构与轻量化协同性差、材料破坏失效形式多样化、部分标准规范缺失等问题制约其发展,如何解决这些问题,值得深入研究。
 

  碳纤维及其复合材料是汽车轻量化主要选材之一。与高强度钢、铝合金、镁合金、高性能塑料等其它汽车轻量化材料相比,碳纤维及其复合材料具有更加优越的物理和机械性能。它有着最小的密度,最大的抗拉强度、耐疲劳性、耐冲击性、耐腐蚀性、减震性,实现汽车轻量化的同时,在车辆受到撞击时可充分吸收冲击能量,起到缓冲吸能的作用,大幅度提高人身安全。相比于低碳钢,碳纤维可在保证汽车强度和安全性能的前提下实现减重55%~60%,燃油效率提高30%~40%,是节能减排的重要手段。此外,碳纤维及其复合材料具有优越的可设计性,可根据不同要求制成产品,满足客户个性化设计需求。
 

  部分车企已提前行动,未来碳纤维应用潜力巨大。碳纤维已成功应用于车身和部分零部件的制备。德国宝马公司使用碳纤维增强复合材料,来加固BMW7系车顶横梁结构、B柱和C柱、底部侧围、中央通道和后部支撑,最大减重达130公斤,同时能适应各种安全标准。美国福特公司采用碳纤维轮圈装备野马ShelbyGT350R汽车,全车减重27公斤,显著提升了车辆操控性能、加速和刹车效能。我国奇瑞公司2016年开发了一款混合动力轿车,采用碳纤维复合材料制备车身和部分零部件,相比于全金属车身,减重48%,且车辆抗撞击性能和操控性能得到显著提升。使用碳纤维作为轻量化材料已渐成趋势。
 

  欧洲SAMResearch评估,2016年全球汽车轻量化领域碳纤维需求量为3.5万吨,预计到2020年需求量将超过5万吨,是最大的碳纤维应用领域之一。

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