碳纤维复合材料在汽车上的应用

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1、碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在汽车上的应用XIAOXINGMA13761675752▪isalenmara@163.com▪www.sibenscomp.com(施工中）1.复材在汽车上应用的历史和发展：碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP：CarbonFiberReinforcedPlastic），与传统钢材铝合金材相比，具有高强度、高模量，从纯材料密度角度（1.70～1.80g/cm3），可减重30%左右，同时具有相同的承力能力。这一材料体系在汽车上的应用发展源自这一材料体系在民用航空领域的巨大成功。碳纤维复

2、材本身轻，耐腐蚀，疲劳寿命长，全周期维修成本低，一旦全体系供应链产业链成熟，在轻量化领域，骨架结构承力结构上基本可以替代钢材和铝合金。航空上至汽车工业领域碳纤维复材产业的发展大致如下：（国内目前已有约40年的技术和产业化积累，汽车领域最近5年起步积累阶段，但增长率高，每年20%）1953年，科尔维特第一次将玻璃纤维复合材料在汽车上试用[10]。1976年左右，国际商业化应用于波音飞机B737的尾翼舵面、雷达罩、整流罩等次承力结构；福特汽车公司试验，将其车身、框架等160个部件用碳纤维复合材料制造，结果整车减重33％，汽

3、油的利用率提高了44％，同时大大降低了振动和噪音。国内刚刚起步开始研发，北京航空材料研究院（621）、北京航空特种工艺研究院（625）、北航作为先驱；汽车无应用；2000年左右，国际开始研发应用于机身、机翼等主承力结构；国内科研成果向航空转化，中航工业哈飞、沈飞、西飞为复材的首批试点单位，次承力结构商业化应用；汽车内饰部分起步；2009年年底，国际波音B787首飞，复材结构用量52%，飞机外表可见部分90%以上全部为碳纤维复合材料，碳纤维复材在飞机上的商业化应用成熟；国内哈飞复材生产线建设完成，其他主机厂开始大规模投入

4、兴建复材生产线，碳纤维复材纳入“十一五”、“十二五”发展规划；私营企业纺织行业转型，复材原材料、工装配套陆续兴建，国际贸易交易进入增长期。但国际国内，CFRP在汽车商业化领域的应用基本上为零，主要是碳纤复材成本和生产效率难于与汽车匹配，碳纤原材料产量严重不足。2009年，国际汽车上，BMW轻量化研发方案确立，提出每车要减重100KG以上的目标，提高燃油效率，排放减至7.5-12g/KM以下，美国提出30KM/升油的里程目标；国际最大的碳纤维生产商日本东丽与Daimler公司签订协议，首先用于MercedesBenz车上

5、，该公司所有车型减重10%以上；[1]【2009年11月，宝马与德国SGL集团签署协议，成立合资企业，致力于生产轻量电车和混合动力车用碳纤维复合材料。2011年2月，奥迪与福伊特签署协议，致力于实现纤维增强塑料复合材料的工业化量产。2011年10月，德戴姆勒和日本东丽合资建厂生产碳纤维强化塑料。2011年12月，通用汽车宣布与日本帝人公司签署协议。2012年4月福特陶氏合作开发汽车用低成本碳纤维复合材料。】[12]2015年，国际汽车，宝马7系全碳车身获“2015欧洲车身大奖”[2][8]，车身减重130kg，批量化全

6、面开展，复材生产效率将发展以匹配汽车生产，2016年上市销售。国内复材，“十三五”、“中国制造2025”、“新材料新工艺”、“智能制造”均有提及。碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在汽车上的应用Page22.汽车上有哪些部位采用复合材料？碳纤维复材应用的车种包括赛车、跑车、轿车、客车、货车、特种车辆等，部位包括受力骨架、车顶、底盘、侧板、车门、帽罩、保险杠、翼子板、轮毂、传动轴、板簧等。[1]碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在汽车上的应用Page3在宝马汽车[11]中有三十多种零部件使用了碳纤维复合材料（CFRP

7、），分别有：车身、底盘、车顶、车门、头盖、引擎盖、尾翼、压尾翼、中控台、装饰条、仪表盘、传动轴、特殊动力传动系统、座椅、座椅套垫、前扩散器、尾扰流板、后扩散器、后视镜外壳、悬挂臂、前唇、侧裙、侧格栅、车用箱包、导流罩、A柱、遮阳罩、散热器面罩、侧护板、低位踏板、副保险杠等外部和车身、内饰和外饰配件等系统。大众XLSport混动性能车也是采用的CFRP，即碳纤维增强复合材料制造的车身主体。从车身到发动机，碳纤维复材正在逐步取代金属材料。CFRP主要的应用[3]有：发动机系统中的推杆、连杆、摇杆、水泵叶轮，传动系统中的传动

8、轴、离合器片、加速装置及其罩等，底盘系统中的悬置件、弹簧片、框架、散热器等，车体上的车顶内外衬、地板、侧门等。碳纤维复材的整体化设计，可大幅度降低汽车自重达40～60％[1]。碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在汽车上的应用Page4但由于碳纤维成本过高，碳纤维增强复合材料在汽车中的应用有限[1]，仅在一些F1赛车、高级轿车、小