碳纤维在汽车有哪些应用 比金属铝又有什么优势

  提到碳纤维,相信大家并不陌生。它是一种高分子材料。在一些超跑上得到了广泛的应用。最近就有朋友问小编,碳纤维在汽车有哪些应用?下面小编就和大家一块来看一下。

  什么是汽车碳纤维?

  汽车碳纤维:又称汽车碳化纤维,泛指一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。因为它又轻又坚硬,所以它的用途很广泛。目前主要是应用在外壳和零件上面。
 

  一般碳纤维的密度为1750 kg/立方米,如此低的密度让其更是广泛被使用于大型飞机,例如空中客机的A350与A380,波音787均利用碳纤维复合材料来减轻耗油量。另外大型风力发电机的叶片,赛车、高端自行车的车身均为碳纤维复合材料需求量增加的重要因素。

  汽车碳纤维的优点:

  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,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

  碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

  碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。
 

  汽车碳纤维的应用:

  1 .汽车车身和底盘的应用,由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,是制造汽车车身和底盘等主要结构件的最轻材料。预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身和底盘减轻质量40% ~ 60%, 相当于钢结构质量的1/3 ~ 1/6。常见的赛车车身、部分改装车身都是为此,另外在视觉效果上绝佳非常炫酷。

  2 .刹车片的应用,碳纤维还因为其环保和耐磨的特点而应用在刹车片上,但含有碳纤维复合材料的产品都价格偏高,所以这种刹车片还主要应用在高档汽车上。碳纤维制动盘被广泛用于竞赛用汽车上,如F1 赛车。它能够在50 m的距离内将汽车的速度从300 km/h 降低到50 km/h,此时制动盘的温度会升高到900 ℃以上,制动盘会因为吸收大量的热能而变红。碳纤维制动盘能够承受2 500 ℃的高温,而且具有非常优秀的制动稳定性。

  3、轮毂的应用,德国的轮毂制造专家推出的轮毂系列,采取2 片式设计,外环为碳纤维材质打造,内毂为轻量化的合金,搭配不锈钢制的螺丝,较一般同尺码的轮毂质量低40%左右。以20 寸的轮毂为例,该 轮毂质量为6 kg,而一般轮毂约重18 kg。英国Kahm 公司使用CFRP 制得的RX-X 型高级汽车专用车轮,质量仅为6 kg,可高速行驶,并可最大限度地降低车轮的径向惯性力。由英国DYMAG 公司开发的世界最轻碳纤维/镁车轮由碳纤维轮网和镁刹车盘2 部组成,并用镀钛的特殊硬件连接起来。
 

  4.传动轴应用 ,汽车传动轴的受力情况比较复杂,尤其要承受很大的扭矩,充分考虑了碳纤维增强复合材料各向异性、比强度高和比模量相对较低的特点,从而使用碳纤维增强复合材料传动轴能够替代金属产品,满足使用要求。碳纤维传动轴它不仅减轻了60%的重量,而且具有更好的耐疲劳性和耐久性。

  汽车上碳纤维的应用只要是为了实现汽车的轻量化的同时还能满足足够的汽车刚性需求,不但能达到节能减排的全球性需求,也能满足大众满足大众所关系的省油问题。碳纤材料可以作为未来汽车的主流材料,但是优秀产品总有它的弊端那就是成本太高,小小部件价格都维持在上万元,所以只要能降低成本碳纤材料就能成为主流材料。

收藏 举报 分享 2018-01-13 12:15:01

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