碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能源汽車上的應(yīng)用形式及進(jìn)展.doc

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車上的應(yīng)用形式及進(jìn)展【摘要】：p ：近幾年來，伴隨著全球環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，和我國時(shí)代的不斷進(jìn)步，以及科學(xué)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，使得人們生活日益提高，高科技新材料不斷涌現(xiàn)，致使越來越多的人開始追求舒適，時(shí)尚以及全球環(huán)保意識(shí)的改變，其中要以新能汽車材料最為突出。文章將對新能汽車的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行詳細(xì)分析p ，并在此基礎(chǔ)上對其應(yīng)用形式及發(fā)展進(jìn)行闡述?！娟P(guān)鍵詞】：p ：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料;新能汽車;應(yīng)用中圖分類號(hào)：T0342+.742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（20_）09-0071-03現(xiàn)階段，汽車已經(jīng)幾乎進(jìn)入到每個(gè)百姓的生活中，成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭?/p>

2、可缺的生活用品，尤其是給人們的生活、出行等方面提供了非常大的便利條件，但是，其在帶來方便的同時(shí)，也面臨著資和環(huán)保等新問題。因此，針對汽車這種新問題，汽車制造商及有關(guān)專家普遍認(rèn)為，發(fā)展電動(dòng)汽車也就是新能汽車是大趨勢，勢在必行。換句話說，在汽車未來發(fā)展趨勢中新能汽車將是重中之中，傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)應(yīng)該把重心轉(zhuǎn)移到新能汽車方面，并重點(diǎn)研發(fā)制造新能汽車的材料。1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車上的出現(xiàn)目前，中國的新能汽車已經(jīng)發(fā)展到一定程度，可是新能汽車的電池密度、能量輸出等技術(shù)還有很多不足，這就使新能汽車的實(shí)際里航得不到提高，不能足夠滿足人們的需求。我國如今的市場，微型乘用車相對較多，但是在緊湊型方面，尤其

3、是緊湊型以上汽車方面，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上外資汽車企業(yè)的技術(shù)，所以想要在緊湊型及以上汽車擴(kuò)大規(guī)模，仍需提高技術(shù)，并還有很多方面需要再增強(qiáng)。在新能汽車中，汽車的自身重要其實(shí)也是影響新能汽車?yán)锖降闹匾蛩兀猿嗽谘芯侩姵?、發(fā)動(dòng)機(jī)等方面要加強(qiáng)提高之外，新能汽車車身自身重量方面也需要加強(qiáng)重視研究。而如今，碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（簡稱CFRP）在新能材料中比較受歡迎，因?yàn)檫@種材料強(qiáng)度硬、耐磨性高、抗震性好，基于以上優(yōu)勢，使得這種材料越來越收到新能汽車企業(yè)的青睞。2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車上的應(yīng)用情況2.1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車車身上的應(yīng)用如今，在全球新能汽車領(lǐng)域，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用已經(jīng)十分廣

4、泛，尤其是在西方新能汽車企業(yè)。如：現(xiàn)階段，外國的新能汽車企業(yè)，已經(jīng)把研究碳纖維車身技術(shù)運(yùn)用到汽車制造，開始把其從實(shí)驗(yàn)室拿出，并大量應(yīng)用到新能汽車的制造上。其中，最為突出的即為雷克薩斯的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)，將65的碳纖維增強(qiáng)塑料和35的鋁合金材料集合在一起，用于車身的制造，制造出的車身優(yōu)勢明顯，其材料制造的車身比一般的鋁制車身要輕將近100kg，而且硬度效果更好。與此同時(shí)，寶馬公司于在2021年的時(shí)候，就已經(jīng)推出Hommage全新概念車，這種車也是運(yùn)用輕量化碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，車的全部重量只有780kg。可以說，從目前的趨勢上看，今后碳纖維技

5、術(shù)在新能汽車領(lǐng)域的運(yùn)用還會(huì)更多。而且，隨著碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料不斷研發(fā)，其以后將不光用于新能汽車的車身制造，還將用于其他地方制造，如：目前，已經(jīng)有一些碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的新能車底盤，其應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的車底盤，可以提高汽車底盤的某些優(yōu)勢。除此之外還有許多碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車的應(yīng)用?？偟膩碚f，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料成為以后新能制造的全新高科技材料，汽車應(yīng)用其材料可以在碰撞時(shí)吸收更高的能量，大大提高了車的硬度。并可降低汽車總體重量，如用該材料制造的車身重要不超過850kg，而且包括了240kg的電池包。其不但降低了車身的重量，更提高了汽車的安全

6、系數(shù)，大大提高了汽車的綜合性能，由此可以看出碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車方面的作用。2.2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車輪轂上的應(yīng)用在新能汽車中，汽車的輪轂不但在承受著全部車身的重量。而且還起著傳遞驅(qū)動(dòng)和扭矩的重要作用，所以輪轂是保障汽車行駛安全最安全的重要部分。任何一輛汽車對輪載的質(zhì)量都有著很高的要求標(biāo)準(zhǔn)。新能汽車輪轂必須保證較高的強(qiáng)度和抗沖擊性，而且耐熱、導(dǎo)熱的要求都很高，還要有好的耐久性和安全性。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在這些方面都有著先天的優(yōu)勢，它的力學(xué)性能、耐熱性和耐久性都很強(qiáng)，完全可以在汽車制造中代替金屬材料。另外，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料提高新能汽車的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向速度。3碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

7、在新能汽車上應(yīng)用的新進(jìn)展汽車是人們目前工作生活中不可缺少的工具，而新能汽車則是隨著時(shí)代發(fā)展不斷演變的新產(chǎn)物，承載著新時(shí)代發(fā)展的需求，因此，人們對于新能汽車的綜合性能要求越來越高。近幾年來，隨著低碳環(huán)保意識(shí)、高新技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是當(dāng)前汽車輕量化的發(fā)展環(huán)境中，碳纖維復(fù)合材料（cFRP）憑借其超強(qiáng)韌性、能量吸收性能、輕柔性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐腐蝕與耐高溫等特性，成為了當(dāng)下新能汽車產(chǎn)業(yè)的原材料首選，在新能汽車上的應(yīng)用日漸普及。因此，就目前來看，新能汽車工業(yè)為了增強(qiáng)汽車綜合性能、輕化汽車重量，還會(huì)應(yīng)用多種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，如：碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、磺纖維復(fù)合材料替代金屬材料。在以后

8、制造新能汽車結(jié)構(gòu)件和覆蓋件的時(shí)候，使用碳纖維復(fù)合材料，可以將汽車的重量降70左右。與此同時(shí)，碳纖維的成本也是新能汽車制造企業(yè)青睞的一方面，也正因?yàn)槿绱耍絹碓蕉嗟男履芷囍圃炱髽I(yè)，都在制造汽車的時(shí)候應(yīng)用到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，包括很多高檔的汽車如奔馳，寶馬、奧迪、福特、大眾。本田、日產(chǎn)等，這些新能汽車制造商都在嘗試或是已經(jīng)開始使用各種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。所以，在未來，新能汽車制造企業(yè)在應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料方面，會(huì)更加地多，范圍會(huì)更廣。3.1碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（cFRP）具有材料強(qiáng)度硬、耐磨性高、抗震性好，等多種特點(diǎn)，并基于以上優(yōu)勢，使得這種材料越來越收到新能汽車企

9、業(yè)的青睞，應(yīng)用范疇最大。20_7年的時(shí)候，美國福特公司做了相關(guān)的研究，證明CFRP在新能汽車制造方面的可行性，研究報(bào)告指出，相對以往，CFRP的加工費(fèi)用降低60;相比焊接技術(shù)，粘接費(fèi)減少25.40。并且CFRP制造出的汽車結(jié)構(gòu)件韌性和抗沖擊性都很強(qiáng)。更能通過研究開發(fā)出新的優(yōu)勢l生能。與此同時(shí)，CFRP從基本性質(zhì)上來看有熱塑性和熱固性兩大類，目前，運(yùn)用比較多的是CFRP熱固性材料，尤其在美國和德國的新能汽車企業(yè)關(guān)于汽車零部件的制造中，片狀模塑料（SMC）的運(yùn)用非常廣泛。所以，從以后的前景來看，新能汽車的制造會(huì)更喜歡易回收，而且環(huán)保性較好的的熱塑性復(fù)合材料，而碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料則就符合這一標(biāo)

10、準(zhǔn)。3.2碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料屬于化學(xué)合成材料，是由多種化學(xué)物質(zhì)通過一系列的加工，同時(shí)及各種化學(xué)反應(yīng)和制造。這種材料耐高溫，耐腐蝕，硬度高和耐磨損，強(qiáng)度和韌性更好，所以目前的運(yùn)用領(lǐng)域很多。目前在新能汽車制造等領(lǐng)域就已經(jīng)大量應(yīng)用，比如：汽車剎車片、離合器零件等。因此，在從今后趨勢上看，還會(huì)大量的應(yīng)用。其中，在新能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的制造上，使用結(jié)構(gòu)陶瓷替代金屬材料，重量會(huì)大大降低，不但節(jié)能，而且環(huán)保性更強(qiáng)。但是因?yàn)樘沾杉庸さ臅r(shí)候難度較高，脆性高、容易裂，加上成本比較高。所以應(yīng)用不是很廣泛。3.3碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料這些年來，新能汽車制造行業(yè)在大量地應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合

11、材料。從碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的性能上看，具有以下優(yōu)點(diǎn)，如：強(qiáng)度高、比模量高等同時(shí)，它可以降低金屬的膨脹度，在目前的新能汽車制造業(yè)中，在零部件的制造中應(yīng)用較廣泛。因此，在新能汽車制造方面，金屬基復(fù)合材料主要用于強(qiáng)度大的零件，這樣可以降低車身重量，減少汽車耗能。在二十世紀(jì)七十年代的時(shí)候，曾有汽車制造企業(yè)用碳纖維復(fù)合材料制造車身、車架等，制造出的汽車車身整體減重33，油耗降低將近一半兒，而且振動(dòng)性也大大降低。所以，在以后碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料必將還會(huì)被廣泛應(yīng)用。3.4C/C復(fù)合材料C/C復(fù)合材料有著很好的高溫力學(xué)性，通過實(shí)驗(yàn)證明，在高達(dá)20_以上的溫度下，強(qiáng)度仍然不變，再有就是這種材料的韌性很

12、好。C/C復(fù)合制動(dòng)材料比鋼制動(dòng)材料的優(yōu)點(diǎn)更多，比如：密度低、熱容大、高溫強(qiáng)度高，制動(dòng)效果更好，使用壽命長等。同時(shí)，因?yàn)殡S著人們對新能汽車的要求一般包括兩方面，一是安全系數(shù)，二是舒適程度，所以c/C復(fù)合材料在未來會(huì)被廣泛應(yīng)用。有利即有弊，在c/C復(fù)合材料中除了前面的優(yōu)點(diǎn)也有一點(diǎn)弊端，如C/C復(fù)合材料最早的時(shí)候用于F1賽車、豪華車及高檔車的剎車和離合器構(gòu)件。但是由于c/C復(fù)合材料的成本比較高，所以在推廣起來存在難度。因此，在未來要是能降低價(jià)格，那么c/C復(fù)合材料肯定會(huì)替代石墨，成為新技術(shù)應(yīng)用的材料。4碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與未來新能汽車目前，由于碳纖維價(jià)格昂貴，限制了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車制造業(yè)的應(yīng)用。另外，因?yàn)樘祭w維增強(qiáng)復(fù)合材料本身存在的缺陷，如：規(guī)模小、質(zhì)量差等問題。所以，要增強(qiáng)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新能汽車制造業(yè)上的大量運(yùn)用，第一，要降低價(jià)格。隨著其他材料的大力發(fā)展，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一定會(huì)廣泛代替現(xiàn)在的汽車材料。第二，加強(qiáng)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用的研究創(chuàng)新，要提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的工藝性、性能指標(biāo)和質(zhì)量控制、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的補(bǔ)充技術(shù)等。最后，一定要廣泛應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。不要單單依靠研發(fā)團(tuán)隊(duì)，還要汽車制造業(yè)以及材料工業(yè)方面增加投人與研