復合材料在汽車上的運用研究論文
由于大部分復合材料都是與目標產品同時形成的，所以很少有固定的復合材料型號等信息，采用相同原材料而不同種工藝或同種工藝不同參數所制造的復合材料性能也會有所不同，如果拋開成本因素，復合材料所涉及的專一方面性能指標比金屬還要寬泛。
1.行業特點
復合材料行業特點：原材料品種多，工藝方法繁多，成本跨度極大。按每公斤價格而言，復合材料可以由幾元到幾千元以上不等，一般同等重量成本均高于鋼鐵。很多材料配方和工藝方法原理簡單，容易上手，但由于工藝自由度較多，真正的工藝參數系統性控制難度大，產品離散性較大，產品缺陷的可探測性差，所以用簡易辦法較難區分產品質量的好壞。
2.發展現狀
行業門檻低，個體戶亦可從事經營生產活動；復合材料應用領域廣泛，既可做花盆，也是航空航天等高科技領域不可缺少的材料。國內缺乏高技術含量自主研發產品，配套設備設施也不健全，限制了復合材料行業的發展。復合材料以其質量輕、強度高的特點，在汽車工業方面具有典型的應用，并占有突出的三大優勢：一是自身減重；二是集成化功能，使系統減重；三是使系統的制造、安裝和維修簡化。而且，大部分復合材料部件具有減振降噪的效果。從復合材料的內在特點而言，所有纖維增強復合材料，特別是連續纖維增強的復合材料部件，對微裂紋及輕微外傷的敏感性都非常弱。采用這種復合材料制作結構件，安全性更高，可有效降低二次傷害的可能性和程度。
復合材料在汽車上的應用
自開始制造汽車以來，復合材料便以各種形式應用于汽車中，樹脂基復合材料正式應用于汽車中始于1953年。世界上第一輛全復合材料車身的Corvette車由手糊工藝生產（見圖1）。復合材料在汽車上的應用分為幾大類：覆蓋件（內外飾）、結構件（以其力學性能為主要應用）、功能件（以其某些方面特殊性能為主要應用）。當然，更多情況下都是多種性能同時應用的，只是在不同的場合中個別性能稍有突出而已。復合材料在汽車上的應用是從覆蓋件開始的，也是用量最大的一個類別，主要采用SMC（片狀模塑料）、RTM和手糊等工藝制造。復合材料用于覆蓋件的優點是耐沖擊性、耐候性、耐腐蝕、阻燃、行人保護以及豐富的造型設計等。
對覆蓋件的要求主要集中在外觀和尺寸以及成本上，而對材料本身等性能要求不高，導致這個領域競爭極其激烈，結果是成本下降的同時，質量也受到影響，在某種程度上這也是復合材料名聲不好的原因之一。結構件的應用在國內發展較緩慢，主要是由于這類部件的技術要求相對較高，不易掌握，企業缺乏相關設計以及驗收標準和測試驗證能力，在沒有足夠證據證明新材料、新部件符合要求的情況下，主機廠只能延用原來的材料。初期開發需要一定的投入，在國內，開發投入基本都由供應商承擔，開發成功后，其成果又很容易被竊取，這也是阻礙汽車用復合材料發展的因素之一。
功能件的應用狀況與結構部件有相似之處，目前應用雖然很多，但多數是合資車型，延用國外原有設計。國內缺乏自主設計能力以及相關的驗證能力，也缺乏相關標準。設計原型在國產化過程中，迫于技術水平所限或成本壓力，其材料體系、工藝技術有時也會發生變化，引起部件質量下降，最后很可能被歸結為材料本身的原因。中國的汽車用塑料平均每輛車在100kg以下，占塑料總產量的10%以下，而美國占15%，德國占18%，并且逐年增長。汽車塑化是目前比較熱門的話題，但我們知道，汽車也不可能被完全塑化，最終會達到一個理想的平衡狀態。
1.轎車上的應用
復合材料在轎車上的應用以SMC產品為主要代表，主要應用于車頂板、車頂外延板、側裙板、翼子板、機艙蓋板、保險杠、儀表板和內飾板等。應用實例如圖2～圖6所示。其中圖2富康行李箱蓋為粘接結構，RTM工藝成形。圖3奇瑞A5行李箱蓋為粘接結構，其外板采用SMC工藝，內板采用RTM工藝。圖4和圖5所示的零部件均采用SMC工藝成形。圖6中的寶來喜登2002年5月在東風出產，采用RTM工藝全塑車身，為國內全復合材料車身產品，整車使用復合材料136.5kg，外觀藍色部件全部為復合材料制造。碳纖維具有絕佳的韌性和抗拉強度，且重量只有鋼的1/4。輕量、高強的特性正是高性能汽車所需的。轎車前端模塊，采用LFT–D在線混煉壓制或LFT–D在線注塑工藝，可節省材料成本25%，如圖7所示。備胎艙采用LFT或GMT材料，具有良好的抗沖擊性和防腐性，單件減重可達45%（約4kg左右），設計自由度高、可制作出較復雜的形狀和結構。2009年，寶馬集團與西格里集團合資，建立了西格里汽車碳纖維公司，首款產品4門寶馬i3的碳纖維復合材料車廂采用RTM工藝成形（見圖8）。蘭博基尼的Aventador超級跑車車廂也由碳纖維復合材料制成。
2.客車上的應用
復合材料在客車上的應用主要包括前后圍、保險杠、頂圍、行李箱門板和整個車身等（見圖9和圖10）。
3.載貨汽車上的應用
復合材料在載貨汽車上的應用，主要包括高頂、面罩、保險杠、傳動軸、腳踏板、板簧、側裙板、翼子板、導風罩、導流板和導流罩等。國內自主研發8.6m自卸車車廂通過采用復合材料（見圖11），車的質量從原來的6.8t減至4.5t，承載50t以上，每年可為用戶增創7萬元左右的利潤。
復合材料的新應用
除以上所述，復合材料在其他汽車零部件上的應用也很多。例如，發動機的氣門室罩、齒輪室罩和油底殼等，都可以用復合材料制造（見圖12）。復合材料在汽車上的應用日益廣泛，隨著技術的發展，復合材料正在向新的種類發展（見圖13）。
復合材料的回收
對于樹脂基復合材料而言，定義為可回收材料是毫無疑問的，無論是熱固性還是熱塑性復合材料，回收技術上并不存在問題，只是回收方式不同。所有復合材料的回收難度普遍要比單一材料大，回收的利潤率更小。熱固性材料更適用于化學回收，比如裂解或燃燒；熱塑性材料更適用于物理方法回收。由于物理方法更容易被掌握，所以公眾普遍認為熱塑性材料可回收性更好。目前，復合材料的回收產業鏈的形成還需時日，這也依賴于全行業的共同努力以及國家相關政策的引導。
【復合材料在汽車上的運用研究論文】相關文章：
碳纖維復合材料制備及電容性能研究論文11-13
研究生論文開題報告基本格式運用11-18
對復合材料飛機上靜電放電的研究03-07
木塑復合材料發展動態及專利現狀論文11-08
高職學生賞識教育的運用論文11-29
復合材料結構課程設計教學研究03-28
企業研究論文03-07
護理研究論文03-18
玄武巖纖維增強木質復合材料研究11-14
探究泡沫夾層結構復合材料應用現狀論文04-30