【汽车碳纤维，汽车用的碳纤维是怎样的】
4，汽车碳纤维的定义 展开全部现今阶段，无论是从性能考虑，还是从环保出发，汽车轻量化都已成为一种必然趋势 。而碳纤维复合材料是汽车轻量化的不二之选，众所周知的顶级方程式赛车车身就整体使用的是碳纤维复合材料 。随着技术的发展，这种材料逐步普及，已经开始运用于普通汽车上 。一、汽车轻量化已势不可挡减轻车重是人们一直在追求探索的 。汽车变轻，一方面能提高车辆性能，另一方面更能满足节能环保的需求 。如果将现在汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻40-50％，车子的提速和转向等性能显著提升 。此外，当前我国机动车污染物排放量已超4,500万吨 。研制轻量化汽车是实现我国低碳经济的迫切需求 。数据显示，汽车每减重10%，燃油消耗可节省7%，目前钢铁材料约占车体重量的3／4，如果汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻300kg，燃油效率提高36％，二氧化碳排放量可削减17％ 。若减重20%-30%，每车每年CO2排放可减少0.5T，不仅减少了使用成本，更加绿色环保 。二、碳纤复合材料是必然选择碳纤维是由化纤和石油经特殊工艺制成的纤维，除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外，它强度更高，质量轻，更耐腐蚀 。它的密度不到钢的1／4，但抗拉强度却是钢的7～9 倍，抗拉弹性也高于钢，在2000℃以上的高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质 。在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃 。而且它外形柔软，可加工成各种织物 。从使用的角度看，碳纤维不存在腐蚀生锈的问题，比普通金属耐用 。在极端气候条件下，碳纤维的性质几乎不发生变化 。使用碳纤维制造车身，可以省去高成本、繁琐的涂装工艺 。难怪有人说，碳纤维几乎是目前可知的最能让汽车减重的完美材料 。展开全部碳纤维在汽车领域的应用率先从赛车开始，近年来在民用汽车中得到了广泛的引用 。涂着清漆，故意露出深沉的黑色编织花纹的碳纤维组件已不单单只是为了看上去拉风，“高碳”之风越刮越烈 。什么是碳纤维?一般碳纤维的密度为1750 kg/立方米，如此低的密度让其更是广泛被使用于大型飞机，例如空中客机的A350与A380，波音787均利用碳纤维复合材料来减轻耗油量 。另外大型风力发电机的叶片，赛车、高端自行车的车身均为碳纤维复合材料需求量增加的重要因素 。5，什么是碳纤维车身 就是用碳纤维制作的车身碳纤维 carbon fibre 含碳量高于90％的无机高分子纤维。其中含碳量高于99％的称石墨纤维 。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好 。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象 。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理 碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右 。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上） 。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型 。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％ 。用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维 。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料 。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料 。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等 。碳纤维由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维 。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 。碳纤维给汽车制造带来的突出优势 一、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 。二、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 。三、 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 。四、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 。五、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 。6，汽车碳纤维的特点 可软可硬的碳纤维既然是纤维织物材料，所以碳纤维可以被纺织成碳纤维布来从线变成面，同时保持着超轻、柔软、耐拉的特性，可是它如何变成坚硬的车体组件的呢?柔软的碳纤维布从纸般柔软到钢铁般强硬的质变过程，通过在模具中按纤维方向交错叠放碳纤维布，利用环氧树脂粘接剂将多层切割好的碳纤维布逐层站在一起，这一过程需要用5到10层甚至更多蹭薄如蝉翼的碳纤维布，粘合成加厚版碳纤维布 。这时它的柔韧性已经非常的差，几乎跟刚性材料差不多 。其原理就如同将一页纸完全粘贴成一叠厚厚的纸堆，纸堆就会变得坚固 。粘接好的半成品之后再采利用高温高压烤箱来使粘合后的体积进一步压缩、强化，最终出炉的将是组件的成品毛坯，进过去毛边、打磨、抛光等工序，亮闪闪的车身组件就加工好了 。这一过程看似简单，但是其中碳纤维布的成本以及工序成本，仍然使这一工艺无法大规模应用，所生产的产品也是异常昂贵 。全碳自行车架全碳车身的帕加尼Zonda R超级跑车帕加尼Zonda Cinques的碳纤维花纹完全不用车漆来修饰摸上去手感与塑料差不多，却有着钢铁一般强度和韧性的碳纤维组件，不仅能够帮助整车有效减重，更由于其昂贵的特性而变成奢华的象征 。以法拉利、兰博基尼、帕加尼等为代表的意大利超级跑车想必大家非常熟悉，为了追求轻量化，由于制造过程几乎不计成本，所以在车上大规模应用碳纤维组件甚至整车使用碳纤维材料完全不是难题 。碳纤维汽车组件轻量化程度之高爱恨交加的碳纤维说到爱恨交加，这是因为在F1方程式赛车领域，全车碳纤维已不是新鲜的技术 。分秒必争的激烈竞争以及日益严苛的比赛规则强迫各大车队去重视碳纤维技术的应用，可能出了动力系统之外余下的组件能用碳纤维实现的都已经实现 。赛车史上最令人扼腕惋惜的塞纳也正是由于在事故时，坚硬的碳纤维组件(一说是车轴)刺破了塞纳的头盔导致他当场离世 。2007年库比卡的惊魂一撞 。时过境迁，经过精密计算和加工的单体壳车体，能够满足F1方程式赛车在极端碰撞下不变形的技术要求，喜欢看F1的车迷朋友肯定会记得2007年加拿大站库比卡的赛车以超过300km/h的速度撞到防护墙，赛车被弹到空中掉落翻滚在赛道的另一头从，赛车基本粉碎，可是座舱保持完好，车内的库比卡事后检查只是扭伤了脚踝，竟然没耽误下一次的比赛 。奔驰SLR McLaren的碳纤维车体最前端的部分就是碳纤维溃缩柱在民用汽车领域，奔驰尝试应用碳纤维材料作为溃缩区域，首先在SLR McLaren上得到了应用 。呈尖塔状的碳纤维溃缩柱由无数根粗壮的碳纤维经过编织而成，虽然结构依旧无比坚硬，但是在设计上让它能够在正面碰撞时破碎成无数细小的碎片，来吸收大量的能量，并且碎片不会对人造成伤害，这一点非常类似于汽车钢化玻璃的破碎原理 。宝马已经开始尝试全碳车体在小型车上的应用只是相对于金属材料的可回收、可修复性来说，碳纤维的溃缩柱是一次性产品，高昂的价格让它目前只能应用在超级跑车领域 。人人买得起的碳纤维目前碳纤维材料在民用量产汽车，尤其是中档产品应用也十分广泛，很多厂商也已经开始提供碳纤维材料的小组件，如后视镜壳、内饰门板、门把手、排挡杆、赛车座椅、空气套件等，同时可以原装位安装到发动机舱的风箱、进气歧管等碳纤维改装件也是品种繁多 。碳纤维传动轴碳纤维汽车座椅因此，碳纤维材料在汽车领域的应用越来越多也越来越广泛，相信在不久的未来，汽车排放越来越“低碳”，而汽车本身则会越来越“高碳” 。
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