腾讯分分彩官网 > 非金属材料 >

汽车材料及工艺技术体系非金属材料篇》之复合

  随着“节能环保”话题越来越受到广泛关注,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。拥有轻质、高强度、耐腐蚀、易合成型等优点,非金属材料越来越多的应用到汽车上。以下是车用非金属材料具体的分类体系(分类不妥及信息不全之处,敬请指正):

  其中车用复合材料在汽车工业中得到越来越多的应用。汽车自重减少50kg,1L燃油行驶距离可增加2Km;若自重减少10%,燃油经济性可提高约5.5%。复合材料性能适合车身轻量化的要求,降低油耗。有些汽车零部件设计制造时甚至抛弃了传统的金属材料,完全采用了复合材料,可见复合材料在汽车行业有着广阔的市场开发前景。

  复合材料一般是通过各种工艺手段将纤维等增强材料与基底(母体)等2种或2种以上性质不同的材料组合而成。各材料组分具有不同的化学或物理性质且保持着明显的界面,因此复合材料不仅保持着组分材料原有的特点,还拥有复合后的特征。具体表现在以下几个方面: (1)比强度与比模量高;(2) 减摩、耐磨、自润滑性好; (3) 抗疲劳性能好; (4) 耐高温烧蚀性好; (5)化学稳定性优良;(6)工艺性与可设计性好。

  组成复合材料的各组分之间相互协同,使得复合材料具有单一材料无法媲美的综合性能。与传统材料相比,复合材料具有以上所提到的诸多优点。因此,在汽车部件的设计与制造中,复合材料被广泛应用于汽车不同零部件中。

  在应用复合材料进行汽车工业中的设计时,应注意3个原则:(1)比强度高和比刚度高;(2)材料与环境相适应;(3)性价比高。此外还有一些设计应用时常用的方法如:在应力高的区域适用碳纤维复合材料;在对韧性和刚度要求比较高的区域使用三合板复合材料;在几何形状复杂的区域可以使用层合板。

  汽车上应用的玻璃纤维增强复合材料包括玻璃纤维增强热塑性材料、玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)、片状模塑材料(SMC)、树脂传递模塑材料(RTM)以及手糊FRP制品。美国通用汽车公司首先用其代替金属制造轿车发动机气门罩、壳,随后进气歧管、油底壳、空滤器壳、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇导风圈、加热、器盖板、水箱部件、发动机隔音板等零件都有不同程度的应用。其中最引人注目的是GFRP在进气歧管上的应用,用GFRP制造的进气歧管不仅内腔质量上乘,而且对汽车达到欧II标准发挥了重要作用,目前这种进气歧管已得到广泛应用。

  碳纤维由纤维和聚丙烯腈经高温加热处理制造而成,具有耐热性高,比重比铝和玻璃纤维还小,而且与塑料复合其强度可与钢和铝相匹敌。应用部件将包括发动机系统中的推杆、连杆、摇杆、水泵叶轮;传动系统中的传动轴、离合器片、加速装置等;底盘系统中的悬置件、控制臂、后桥、弹簧片、框架、散热器等;车体上的车顶内外衬、地板、侧门等。

  基体相: 热塑性通用树脂(PP、PE、PVC等)增强相:天然的植物纤维(剑麻、黄麻等)。纤维形式:短纤维、纤维毡。典型代表产品:短纤维增强材料SNRT和纤维毡增强材料NMT。主要可用于汽车传动支架、门梁、汽车用内饰件、吸噪音板、充气安全袋及轮胎帘子布等。

  芳纶纤维增强复合材料是以树脂作为基体,芳纶纤维作为增强相所形成的增强塑料,简称KFRP。芳纶纤维主要用于汽车上的轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等。芳纶纤维作为高性能防护材料还可用作汽车防弹装甲,例如汽车门及汽车外壳的防弹内衬。

  MMC用于汽车工业主要是颗粒增强和短纤维增强的铝基复合材料。MMC具有高的比强度和比刚度、耐磨性好、导热性好及热膨胀系数低等特性,已在工业中得到了较为广泛的应用。应用于汽车工业的MMC为铝或镁基质加粉末或碎屑纤维增强。在汽车制动盘、制动鼓、制动钳、活塞、传动轴以及轮胎螺栓上,采用MMC制造。

  无机非金属材料基复合材料主要包括陶瓷基复合材料(CMC)、碳基复合材料、玻璃基复合材料和水泥基复合材料等。如汽车用刹车片等。