我国碳纤维复合材料在汽车上的应用趋势和建议.pdf

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1、材料科技与设备(双月刊)我国碳纤维复合材料在汽车上的应用趋势和建议2o15年·第3期我国碳纤维复合材料在汽车上的应用趋势和建议黄硕，王亮，陈超(东风汽车公司技术中心非金属材料室，湖北武汉400056)摘要：本文介绍了碳纤维复合材料的性能及应用，提出采用大丝柬碳纤维材料作为原丝材料将成为我国碳纤维复合材料应用在汽车行业的重要发展趋势，并且介绍了碳纤维复合材料的主要成型工艺及国内外的应用。通过分析国内外碳纤维行业发展现状和国家政策，对我国汽车工业应用碳纤维复合材料提出了建议。碳纤维复合材料用于汽车工业可有效减轻汽车质量、提高燃油经济性，具有广阔

2、的发展前景。关键词：碳纤维；复合材料；汽车行业；应用中图分类号lTB33文献标识码：A发周期；提高耐冲击和安全性⋯。0引言l汽车用碳纤维碳纤维具有低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高振动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏1_1碳纤维简介蔽性、纺织加工性好等特性⋯。正是基于这些优异性能，碳纤维不仅具有元素碳的各种优良性能，还具备纤维碳纤维可作为树脂基复合材料的增强纤维以增强高分子材的柔曲性，可编织加工和缠绕成型。碳纤维最优良的性能料，组成高性能树脂基复合材料。碳纤维复合材料的用途是比强度和比模量远超其他的增强纤维，它和高聚物形成开

3、发及需求正日益扩大，预计年增长率约为15l2j。碳纤的高聚物复合材料的比强度和比模量可达钢和铝合金的3维复合材料用于汽车工业，能够减轻汽车质量、提高燃油倍。表1是按主要性能特点分类的碳纤维的一些特性经济性，耐腐蚀性和耐化学药品性优良；且其制件具有可参数。设计性强和一体化等优点，从而可降低制造成本、缩短开表1碳纤维特性参数1．2大、小丝束碳纤维对比2014年日本东丽集团收购了美国卓尔泰克，而卓尔泰克曾碳纤维可通过碳化聚丙烯腈纤维(PAN)、沥青纤维、是大丝束碳纤维的生产代表，其生产的大丝束连续碳纤维粘胶丝或酚醛纤维而制得，其中，目前碳纤维的主

4、要种类产品PANEX33在民用碳纤维市场份额较大。是PAN基碳纤维。而PAN基碳纤维又可分为大丝束和小与小丝束相比，大丝束碳纤维正逐渐受到航空业、民丝束碳纤维两类。用工业以及汽车工业的重视，究其原因主要有以下两点。小丝束碳纤维是指每束碳纤维的根数分别为1000、1．2．1原材料易得，价格低廉3000、6000、12000及24000，即1K、3K、6K、12K、研发与制备碳纤维，最核心的是原丝的来源与生产技24K。小丝束碳纤维在工艺控制上要求严格，碳化等设备术。小丝束碳纤维的原丝一般为特种聚丙烯晴，其工艺和造价很高，且其性能普遍优于大丝束碳

5、纤维。从发展之初原料被高度保密，不在市场上流通。而用于制备大丝束碳开始，小丝束碳纤维多用于航空工业，而东丽公司生产的纤维的原丝属于民用PAN丝，可自由购买于国外商品市牌号为T300的小丝束碳纤维是开发较早、应用较广的小丝束碳纤维。场，不受封锁和控制。另外，大丝束碳纤维生产成本低，每束含纤维根数在48000以上的碳纤维被称为大丝柬主要生产成本来源于原丝价格，而民用级PAN丝价格只有碳纤维。美国以及欧洲是大丝束碳纤维的主要产地。最近特种原丝的五分之一_5]，因此大丝束碳纤维的售价也只几年，日本也慢慢开始注重大丝束碳纤维的研发与生产，有小丝束的3

6、O左右。*作者简介：黄硕(1987一)，男，初级工程师，主要从事汽车非金属材料研究与应用方面的工作。E-mail：huangshuo@dfmc．corn．elhttp

7、R．cmasteq．~om·59·2015年·第3期技术与研究材料综述究基础薄弱等。国产原丝不仅强度低，而且CV(强度离散提升，在实战中推进我国汽车碳纤复材成型工艺水平，并完系数)值大，很难生产出质量稳定的优质碳纤维[1。在设善相应标准的建立等，才能推动碳纤维在我国汽车产业的发计方面，汽车零部件采用碳纤维复合材料还需要借鉴国外已展和应用。实现应用案例的设计方案，针对不同载荷、

8、工况进行碳纤维复合材料结构设计和铺层设计及应力分析，才能充分发挥碳5结束语纤维复合材料所具有的质量轻强度高的特性，满足其在汽车轻量化、节能以及安全环保是我国汽车行业的必然发展行业的应用需求。因此，要推进碳纤维复合材料在汽车上的趋势，应用碳纤维增强复合材料替代金属材料是实现上述目应用，笔者提出以下建议：标的有效途径之一。国内碳纤维复合材料业应抓住机遇，迎1)找准发展方向一一大丝束碳纤维成本低、原料易得，接挑战，推进碳纤维复合材料在汽车产业的广泛的应用。产品稳定性高，符合汽车工业的需求。因此在汽车工业应用方面，我国碳纤维产业应重点发展大丝束碳纤

9、维，掌握并提参考文献：高大丝束碳纤维生产技术以及大丝束碳纤维成型工艺。[1]苏小萍．碳纤维增强复合材料的应用现状[J]．高科技纤2)抓住机遇，整合资源，调整结构——国家已经在战维