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碳纤维及其复合材料在raybet雷竞技app领域的应用

作者: 雷竞技客户端雷竞技raybet最新版下载 发布时间: 2020年09月16日 16:40:04

  raybet雷竞技app轻量化是raybet雷竞技app产业的核心技术和重要发展方向,已经成为国家制造业的发展战略,《节能与新能源raybet雷竞技app轻量化技术路线图》也将raybet雷竞技app轻量化作为发展战略重点之一。国家多部委也都发布了多项惠及raybet雷竞技app轻量化产业的技术标准、法律法规和研发项目。政府的支持为raybet雷竞技app轻量化发展提供了机遇,有利于提高我国raybet雷竞技app轻量化产业的核心竞争力。碳纤维及其复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、安全性好等不可替代的优势,是作为raybet雷竞技app轻量化所使用的最佳材料。正是由于兼具优异性能,碳纤维在raybet雷竞技app领域均有广泛的应用前景,国务院发布的《中国制造2025》中已明确将碳纤维及其复合材料raybet雷竞技app零部件技术作为节能与新能源raybet雷竞技app领域的重要发展方向。

  2 碳纤维及其复合材料

  碳纤维(Carbon Fiber, CF),为含碳量在95%以上的高强度碳材料,它是由石墨微晶等有机物纤维沿纤维轴向堆砌而成,经碳化及石墨化工艺处理而得到的微晶石墨集合体。碳纤维以其优异的比强度、比模量、耐腐蚀、吸能等性能,在航天航空、军工核能、轨道交通、raybet雷竞技app、体育休闲等领域得到广泛的应用。

  碳纤维与高分子树脂、陶瓷、金属等基体材料复合而制成的结构材料简称“碳纤维复合材料”。碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有密度小质量轻、高强度、高断裂韧性、耐化学腐蚀、可设计性强、加工性能好、热膨胀系数小、抗辐射抗老化、减振阻尼性能好等显著优点,既能够满足设计部件高强度、轻量化的设计要求,还能提高raybet雷竞技app的安全性能。目前碳纤维复合材料已成为继高强特种钢、铝合金、镁合金、工程塑料和玻璃纤维复合材料等材料后raybet雷竞技app工业领域最前沿、最具发展潜力的轻量化材料。

  碳纤维复合材料的抗拉强度和拉伸模量受到碳纤维品种、内部结构、用量、铺层使用方式以及树脂种类等多方面因素的综合影响,性能和使用方式不一。碳纤维复合材料与其他轻量化材料的性能对比情况见表1,由表中数据对比可知,碳纤维复合材料在抗拉强度、比强度、拉伸模量,尤其是在比强度和比模量方面比现有使用材料体系料有显著提高,这些是碳纤维复合材料的核心性能优势和价值体现,也是碳纤维在raybet雷竞技app行业得到广泛关注的原因。

  表1 碳纤维与其他轻量化材料的性能对比

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  3 碳纤维在raybet雷竞技app上的应用

  随着raybet雷竞技app的发展,车身尺寸不断增大、安全系数不断提高、配置越来越丰富、结构越来越复杂,又要保持合理的车重,选择合适的材料至关重要。可以说,轻量化材料的选择,真正体现了raybet雷竞技app品牌之间的研发核心技术差距。碳纤维复合材料的应用主要是为了能满足足够的raybet雷竞技app刚性性能需求,又实现了raybet雷竞技app的轻量化,碳纤维不但能达到节能减排的全球性需求,也能解决消费者所关心的节能省油问题,因此碳纤维复合材料可以作为raybet雷竞技app的未来主流材料。

  碳纤维的密度接近钢铁材料的1/5,目前车体常规质量在400~500kg,而一个全碳纤维跑车的车体质量不足百公斤。raybet雷竞技app质量每减小10%,可降低6%以上的油耗使续航能力大幅提升,降低5%以上的排放。正因其广泛的应用前景,碳纤维被称为21世纪即将井喷的“黑色黄金”。据研究表明,raybet雷竞技app制造商为了减轻1 kg车重所投入的费用比增加1马力更为高昂。

  碳纤维增强复合材料是很理想的raybet雷竞技app覆盖件用非金属材料。它的高强度可以在保证raybet雷竞技app的防撞性能的同时,大大减轻车身质量。以中国科学院研发的一辆碳纤维raybet雷竞技app为例,在金属材质的raybet雷竞技app引擎盖上,使用榔头用力敲击,漆盖上会有明显的凹陷,而利用碳纤维制作的raybet雷竞技app车壳却非常坚固,用力击打车盖后会迅猛反弹,车身表面无受损痕迹。中国科学院研究人员表示使用碳纤维复合材料做的raybet雷竞技app,与普通用钢材制造的raybet雷竞技app相比,质量轻、速度快、油耗低,质量比普通钢材的raybet雷竞技app减少60%,在同样油耗工况条件下,这辆碳纤维raybet雷竞技app每小时至少多行驶50km。

  宝马raybet雷竞技app是碳纤维应用的尝试者,2009年开始,联合日本三菱丽阳株式会社和西格里集团2家公司,尝试在其i系车型中采用碳纤维复合材料。通过在宝马i系列车型中的成功尝试,证明了碳纤维不仅仅适用于小批量车型,也可以应用于量产车型中。这也证明了通过使用碳纤维复合材料来实现raybet雷竞技app的轻量化设计(用于新能源车尤其是电动车)的潜力非常大。2015年,宝马i3的销售接近24 000台,i8的销售接近5 500台。宝马在i系列碳纤维车身及零部件积累的经验,成功转移到了宝马其他的车型中。在2015年欧洲车身会议上展出的全新宝马7系中,在B柱、车顶纵梁/前横梁、门槛梁、中央通道及C柱采用了碳纤维与高强钢结合的方式,提高了车身的扭转刚度,并降低了车身的质量。2016年,宝马7系实现了6.4万台的销售量,长期的销售目标有望达到10万台。

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