高分子材料在汽车轻量化中应用.pdf

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1、TEBIECEHUA/特别策划高分子材料在汽车轻量化中应用王汽车工业是三大支柱产业之一，而今汽车工业睿已成为一个国家现代文明与科技水平的重要标志之一。郑州大学材料科学与工程学院但是汽车工业的飞速发展也给社会带来了能源匮乏、“环境污染、安全等诸多问题，汽车的节能、环保与安全既是汽车工业技术的发展方向也是各国产业政策的总体要求。降低燃油消耗和减少污染排放已成为当今汽车工业发展和社会可持续发展亟待解决的关键问题。从国际发展趋势上看，主要采取以下措施：一是大力发展新型能源汽车；二是发展先进发动机技术；三是汽车轻量

2、化。在过去10年间，主要是通过改进汽车动河南郑州力系统来达到节油和环保的标准，发展至今，动力系统技术的改进已接近极限。而汽车轻量化是汽车零部件重要的发展方向之一，是实现汽车节能减排的最直450001接和最有效途径。轻量化；节能环保；高分子材料以代替各种昂贵的有色金属和合金材料，不仅提高了汽车造型的美观与设计的灵活性，降低了零部件加工、装配与维修费用，还可减轻汽车质量，降低1汽车轻量化具有重要意义汽车能耗与排放。以橡胶、塑料为首的高分子材料在汽车工业领域已建立起不可或缺的地位。20世纪末，高分子材料的总产量

3、已达20亿吨，塑料、纤维、橡胶被称为三大合成高分子材料，在工业、农业、交通、运输、通讯乃至人类生活中，车用高分子材料主要有质量轻、良好的加工性能、高分子材料与金属、陶瓷一起并列为三类最重要的优良的综合理化性能、优秀的装饰效果、节能和环材料。汽车轻量化“相中”塑料在汽车工业的发展保等等特点。高分子材料正以其独特的优越性逐渐与高分子材料工业的发展密不可分。汽车轻量化是与汽车行业相结合，具有巨大的潜在需求和良好的降低汽车排放、提高燃烧效率的有效措施，也是汽发展前景，其总体表现为各国在汽车工程材料上的车材料发展的

4、主要方向，它使塑料在汽车上的用量研发投入的加大以及汽车行业对于材料性能要求的迅速上升，发达国家已将车用塑料的用量作为衡量不断提高。汽车设计与制造水平的一个重要标志。据统计，汽2.1工程塑料在汽车上的应用车一般零部件的质量每减少1%，可节油1%；运动近30年来，国际上汽车塑料的用量在不断增部件的质量每减少1%，可节油2%。国外汽车自身加，平均每辆车上塑料的用量从20世纪70年代初质量同过去相比，已减少20%-26%，预计未来10的50-60kg已发展到目前的150kg，而且增长还年，轿车质量还将继续减少20

5、%左右。可见，塑料在继续。在日本、美国和欧洲等发达国家中，每辆等高分子材料的开发与应用，在汽车轻量化过程中轿车平均使用塑料已超过150kg，占到汽车总重量发挥着重大作用。的10%。汽车塑料中用量最大的是聚丙烯（PP）、2汽车轻量化的有效途径———高分ABC树脂、聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）。子材料的应用很明显，聚烯烃材料构成了汽车主要的塑料制件，而且这种趋势在今后将会越来越明显。在汽车工业领域大量使用塑料等高分子材料，2.2纤维增强材料在汽车上的应用质量管理61由增强纤维材料，如：玻璃纤维、碳纤维、

6、芳性能很好；导电、X射线穿透性和电磁屏蔽性好；纶纤维等与基体材料经缠绕、模压或拉挤等成型工振动衰减快、传导小。CFRP是主要用于制造汽艺可制得纤维增强复合材料。常见的纤维增强复合车车身和底盘等主要结构件的最轻材料，可使汽车材料有玻璃纤维增强复合材料（GFRP）、碳纤维质量减轻40%-60%，相当于钢结构质量的1/3-增强复合材料（CFRP）及芳纶纤维增强复合材料1/6。目前碳纤维增强复合材料已用于赛车、重卡、（AFRP）。纤维增强复合材料具有比强度高、比混合动力车的各种零部件的生产。模量大、抗腐蚀性、耐久

7、性能好等特点。车用纤维增强材料主要有各种玻璃纤维增强复3结论合材料（GFRP）：(1)SMC材料，是用低黏度树脂复合物浸渍片状玻璃纤维而制成的片状模压复合高分子材料与金属材料、陶瓷材料一起并列为三材料，与钢质零件相比，SMC生产周期短，便于汽类最重要的材料。具有质轻、高强、耐腐蚀、易成型车改型，投资效益好；质量较轻、可节省燃油；设等优点的高分子材料在现代交通运输业中的应用越来计自由、零件数量少、制件整体性好；隔热性与耐越广泛，“以塑代钢”是目前材料科学研究的热点与用性好。SMC主要应用在车身部件、内装饰部

8、件、重点，也是未来汽车工业发展的主导方向。在各类交悬架零件、发动机盖下部件等。其中保险杠、发动通工具中，高分子材料正在逐步替代大比重的金属材机罩、车顶是最重要也是产量最大的SMC部件。(2)料与陶瓷材料，从而实现轻量化，如：汽车车身与车GMT材料，是以热塑性树脂为基体，以玻璃纤维毡壳结构材料中已有50%是采用高分子材料，还有宇“为增强骨架的一种复合材料。具有质量轻、强调高、航与航空机身和机翼采用高分子复合材料占到总质量易成型、