碳纖維在輕量化汽車領域的應用

碳纖維具有高強度、高模量、耐腐蝕、密度小、耐疲勞等系列優異性能,尤其是其具有輕質高強特性,如碳纖維強度可達鋼鐵的8倍,但其密度僅為鋼鐵的1/4,因此輕量化效果明顯。在不同應用領域,碳纖維復合材料逐漸成為傳統金屬的替代材料。
 
  近年來,國內外汽車企業在汽車輕量化領域進行了大量實驗性工作,目前碳纖維復合材料已經在汽車多種零部件獲得應用,如汽車車身、底盤、車頂、車門、頭蓋、引擎蓋、尾翼、壓尾翼、中控臺、裝飾條、儀表盤、傳動軸、特殊動力傳動系統、座椅、座椅套墊、前擴散器、尾擾流板、后擴散器、后視鏡外殼、懸掛臂、前唇、側裙、側格柵、車用箱包、導流罩、A柱、遮陽罩、散熱器面罩、側護板、低位踏板、副保險杠等外部和車身、內飾和外飾配件等。
 


阿斯頓·馬丁 Valkyrie AMR Pro全碳纖維復合材料車身
 
  在輕量化汽車的外部結構件中,汽車車頂、發動機蓋、前后擾流板等結構件采用碳纖維增強熱塑性樹脂復合材料制造,主要成型工藝為預浸料或RTM,質量輕、剛度大,而且外觀美觀;而汽車行李箱蓋框架、分流器、車門及其附件等往往采用碳纖維增強熱固性樹脂基復合材料,主要應用部位及特性如下圖所示。
 


碳纖維及其復合材料在汽車外部結構件中應用
 
  在輕量化汽車內部結構中,A/B/C柱及柱加強板、座椅皮等使用碳纖維增強熱固性樹脂復合材料制造,制動盤、剎車片則采用短切碳纖維增強陶瓷材料制造,而對于一些電加熱座椅汽車,為了實現座椅高效快速加熱,直接采用碳纖維絲束,主要應用部件如下圖所示。
 


碳纖維及其復合材料在汽車內部結構件中應用