汽车用碳纤维复合材料的发展趋势及问题

 

碳纤维复合材料被广泛使用在今天的高性能汽车车身上，目前还没有可替代的材料能够既有高强度，高硬度，抗冲击，又重量轻，耐腐蚀，寿命长；自动化加工技术应用，降低了铺层成本，改善了积层质量，提高了生产效率；设计制造合并零部件－降低制造成本；热塑塑料研发，旨在降低材料成本及改善可回收性；低温固化/非热压罐固化工艺的发展，旨在减少对热压罐工艺的依赖，降低制造成本。 

 

发展中的一些问题 

 

碳纤增强环氧树脂复合材料在大型商用飞机和高性能汽车及F1赛车主承力结构件上的成功应用表明，复合材料完全可以取代金属被用于汽车车身结构中。 

 

然而，由于当前的材料和工艺设备昂贵，考虑到目前汽车生产的工艺链和产品链，以及材料可回收重复利用等问题，综合考量成本与效益，目前还不具备量产化的条件，导致碳纤增强环氧树脂复合材料在汽车结构件上的应用遇到很大的局限性，这使得高强度钢板及铝合金仍然是目前汽车承载结构的主流材料。 

 

作为一种完全有别于金属材料的新型材料，复合材料的汽车零部件的设计涉及结构设计、铺层设计及强度设计等多个方面，它离不开大量的计算和经验数据的积累。要实现复合材料汽车零部件的规模化生产，还需要制订相应的各种标准规范，包括材料的检验和测试标准以及生产工艺规范等。 

 

在实际的复合材料设计过程中，应根据材料的利弊特性，针对特定的结构形状，性能，成本要求，在结构设计早期即开始做具体的工艺方案，对遇到的问题，处理方法作尽可能细致的分析和规划，这是实现高水平复合材料结构设计的重要前提。 

 

因此复合材料车身结构是一个非常复杂的系统工程，目前，国外很多整车厂及协作厂已建有完整的复合材料工艺体系和设计体系，相比之下，国内的汽车企业在此方面还处于一个空白。随着复合材料在汽车工业应用的日益增多，建立专业的研发团队和制定相应的材料规范和工艺规范已成为国内汽车整车厂商的当务之急。