浅谈碳纤维在汽车上的应用

刘威 刘红英

摘 要：为减少燃油消耗，减少二氧化碳的排放，实现节能减排的目标，汽车轻量化已成为汽车产业发展的共识。具有轻质高强性能的碳纤维复合材料应用于汽车零部件的制造，替代传统金属实现汽车轻量化的目标。本文立足汽车产业，简要探讨碳纤维复合材料在汽车中的应用及相应存在问题等。

关键词：碳纤维，轻量化，汽车产业

中图分类号：U463.33          文献标识码：A

1引言

随着汽车持有量的不断增多，以及传统发动机的排放，全球环境日益惡劣，节能减排了成了汽车发展的主要方向。碳纤维材料的出现，在降低车辆质量的同时，也保证了车辆的安全性，是汽车史上的一个里程碑。

2  什么是碳纤维

碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和汽车方面都是重要材料。

碳纤维的比强度比传统金属材料高2.4-5.8倍，比模量高1.6倍以上，因此能够承受更高的载荷;而密度只有钢的0.25倍，但抗拉强度却是钢的7-9倍;抗疲劳性能好，能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展;减震性好，有较高的自震频率，能吸收较大的振动能量;对有机溶剂、酸、碱的耐腐蚀性好;易于成型等诸多优越的性能。

3 碳纤维复合材料在汽车上的应用

碳纤维在汽车上的应用最主要是它所带来的汽车轻量化。目前钢铁材料约占车体重量的3/4，如果汽车的刚才部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻40%以上，同时，燃油效率将提高35%以上，二氧化碳排放量可削减15%以上，可有效节约能源与保护环境。

4 台架试验

4.1样件准备

4.2 台架试验及数据采集

根据表1中试验方法，选用合适的试验设备，并设计合理的工装夹具。按照各个不同的试验样件的试验方法进行试验，采集试验过程中的数据。

4.3 数据结果及分析

由表2可知，碳纤维材料件和钣金件相比，前纵梁后延伸加強板抗弯强度增加了1.5倍和1.6倍，重量降低了45.24%;门槛外板抗弯强度增加了3.1倍和3.4倍，重量降低了31.84%;顶盖前顶梁抗弯强度增加了2.7倍，重量降低了44.48%。

5 结语

（1）采用碳纤维材料件可以降低车辆的整体质量，并保证车辆的安全性。

（2）在合理的设计结构下，碳纤维件可以适当地应用在车辆的某些部位上。

参考文献：

[1]贺福 主编.碳纤维及石墨纤维.北京：化学工业出版社，2010：513-517.

[2]燕来荣，车用复合材料及其应用趋势，CAD/CAM与制造业信息化，2007（10）：18-22

[3]陈邵杰，先进复合材料在汽车领域的应用，高科技纤维与应用，2011，36（1）：11-17