先進復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

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  先進復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用
1．玻璃鋼的應(yīng)用
以玻璃纖維為增強體的復(fù)合材料即玻璃鋼為復(fù)合材料的重要品種之一，在汽車工業(yè)中早有應(yīng)用，且應(yīng)用近年來呈逐漸上升之勢。美國早于上世紀(jì)50年代中期開始了這一進程，如1953年美國的通用汽車公司研制了一個全玻璃鋼復(fù)合材料的跑車Corvette，此后玻璃鋼被  廣泛應(yīng)用在汽車的頂蓋、前端框架、后舉門、前后保險杠、前后翼子板、擋泥板、座椅骨架、底部護板、車門、進氣岐管、散熱器罩等結(jié)構(gòu)和功能部件上。據(jù)知國外玻璃鋼總產(chǎn)量的30%左右要用在以汽車    為核心的交通運輸領(lǐng)域。我國亦早于上世紀(jì)50年代始即開始了玻璃鋼在汽車上的應(yīng)用。80年代后北京中華汽車公司率先制造了玻璃鋼車身，90年代末珠海公牛高性能復(fù)合材料有限公司研制了一個全玻璃鋼轎車，并在西安投入量產(chǎn)，還在湖北二汽作了整車碰撞試驗，據(jù)說防撞效果優(yōu)于金屬的。山東武城制造過齊魯牌全玻璃鋼面包車，據(jù)說僅山東武城就有相關(guān)企業(yè)600多家，規(guī)模可見一斑?，F(xiàn)在玻璃鋼已廣泛用在我國的各種轎車、客車、貨車和特種汽車上，除了有“北京汽車玻璃鋼有限公司”等多家專門企業(yè)外，各大汽車生產(chǎn)廠家內(nèi)部多建有專門的復(fù)合材料生產(chǎn)車間部門，應(yīng)用呈逐漸上升的態(tài)勢。歐洲用量已達(dá)車體質(zhì)量的15%左右，我國僅為其半，還有較大發(fā)展空間。
但是玻璃鋼的模量低，剛度不足，不能用于主承力結(jié)構(gòu)，故在定義上不屬于先進復(fù)合材料，亦不是本文介紹的重點。下面本文將重點介紹以碳纖維為增強體的先進復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用的國內(nèi)外最新情況。
2．先進復(fù)合材料的應(yīng)用
先進復(fù)合材料由于其自身獨具的強度，剛度特性可以挑戰(zhàn)鋼用于汽車的主承力結(jié)構(gòu)，如受力骨架，車頂、底盤、側(cè)板、車門、帽罩、保險杠、翼子板、輪轂、傳動軸以至板簧等部位，車種則包括賽車、高檔跑車、轎車、客車、貨車及各種特種車上。如F—1賽車的車體結(jié)構(gòu)的75%即由碳纖維復(fù)合材料制成，采用硬殼式結(jié)構(gòu)（Monocoque）,整體成型，提高了加減速性能和安全性能。美國GM公司的Ultralite全復(fù)合材料高檔運動車，得競賽冠軍的太陽能賽車等均由先進復(fù)合材料制成。現(xiàn)世界上已有多臺全復(fù)合材料轎車問世，典型的如意大利研制的K200 Road 雙座全復(fù)合材料汽車，車體重僅300kg，號稱世界上最輕的雙人座轎車。該車采用整體成型技術(shù)，連接件鑲嵌在車體內(nèi)，用熱壓罐法一次成型。荷蘭人甚至研制了一個全復(fù)合材料超級巴士（Superbus）,該車15×2.5×1.5m,可乘24人，雙側(cè)各有8個門上下方便。該車為—電動車，車速達(dá)250km/小時，環(huán)保無污染。其主用材為T700—12K/環(huán)氧樹脂，采用真空輔助樹脂熔塑法成形（VARI），其結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造極類似于飛機的情況，英國AXON汽車公司研制了一個碳纖維的節(jié)能汽車，較鋼制車減重40%，油耗為35km/升，車速可達(dá)140km/小時，價格不高于金屬車，計劃2010年投入量產(chǎn)。復(fù)合材料制傳動軸和板簧可較對應(yīng)鋼制件減重50—60%，且有更好的減震阻尼特性，據(jù)說歐洲和日本有較多的應(yīng)用。碳碳基和陶瓷基復(fù)合材料還可用作高檔賽車和轎車的剎車盤。歐洲的EADS等公司還研制了汽車輪轂等制件。復(fù)合材料可生產(chǎn)出光滑亮麗的A級表面，甚至無防護涂層即可應(yīng)用。
美國專門成立有“汽車復(fù)合材料聯(lián)盟”ACA（Automotive Composites Alliance），系美國復(fù)合材料制造協(xié)會（ACMA）下屬的一個工業(yè)聯(lián)盟。其系統(tǒng)地研究了先進復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用的典型部件減重和成本情況，以及防腐、震動、噪音等方面的改進情況，結(jié)果認(rèn)為大有效益，值得繼續(xù)深入研究。

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