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作为一种新型的轻量化材料,树脂基复合材料正日益成为汽车制造业中的新宠。特别在小批量车型应用领域,它可谓一枝独秀,成为欧美汽车制造商开发新车型的首选材料。那么,复合材料在汽车制造业中具有多长的应用历史?占据什么地位?其工艺技术是否已趋于成熟?应用现状又如何?这些都是国内众多从事和关注汽车轻量化、从事和关注汽车复合材料希望了解的,本月度专题故事聚焦复合材料在汽车上的应用,希望带给大家比较全面的视角。

汽车复合材料的定义

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关键词:独立性和协同性,聚合物基复合材料,纤维增强聚合物基复合材料 复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料。其中组分材料被区分为增强相和基体相,增强相和基体相是根据它们组分的物理和化学性质以及在最终复合材料中的形态来区分的。 增强相组分通常呈纤维(连续的或短切的)、薄片或颗粒状,具有较高的强度、模量、硬度和脆性,在复合材料承受外加载荷时是主要的承载体。由于其在复合材料中呈分散形式,被基体相隔离并包围,因此又将其称为“分散相”。 基体相组分是包围增强相并相对较软和韧性的贯连材料。 【详细】

汽车复合材料的分类

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汽车复合材料的基本特点

与传统的钢、铁、铝以及塑料和橡胶等材料相比,汽车复合材料是完全不同的另一类新型材料。它不像传统的材料那样具有均匀的且各向同性的材质,而是呈现出非匀质的各向异性。确切地说,汽车复合材料首先应该是一种结构物,其次才是一种材料。既然如此,汽车复合材料与传统的常用汽车材料相比有哪些特殊之处呢? 【详细】

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复合材料的成型工艺

汽车复合材料的成型工艺技术据不完全统计有几十种之多。不仅如此,汽车复合材料制造工艺的可设计性特点意味着今后还将有更多的创新成型工艺不断涌现。本文主要介绍两种工艺技术的特点以及应用范围:RTM和纤维缠绕成型工艺技术。

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树脂基复合材料的前世今生

自1932年在美国诞生以来,复合材料至今已有近75年的发展历史。然而,其真正批量化应用于汽车工业则始于1953年。据资料记载,1951年,时任通用汽车公司车身设计负责人的Harley Early先生从通用汽车公司展示的玻纤增强复合材料概念车中得到启发,他憧憬着有朝一日能够设计出一款供批量生产的全玻纤增强复合材料车身的跑车,这款跑车可以结合所有欧洲汽车的优点。

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国外汽车用复合材料发展历程

  • 1953

    Chevrolet Corvette两座位跑车作为世界上第一辆全复合材料车身的车辆被推出以来,在世界范围内先后又有多款采用了复合材料的汽车问世

  • 1963

    Studebaker公司推出了全复合材料车身的Avanti跑车,在1964年生产了1000辆之后停产

  • 1970

    第一个格栅面板(GOP)应用于Pontiac公司的Tempest车型中,显示了SMC材料部件良好的集成功能

  • 1986

    Cummin公司开发的SMC气门盖成为第一个应用于发动机的引擎部件;1987年,Mercury Tracer公司展示了第一款高产量的复合材料保险杠,这是复合材料第一次应用于结构件

  • 1989

    欧洲最先采用缠绕法制成了复合材料压缩天然气(CNG)气瓶,到目前为止,这种气瓶已在全世界范围内投入使用了至少80万套以上

  • 1992

    复合材料板簧在美国正式投入商业化生产,广泛应用于重型卡车和牵引车上,重量仅为钢材板簧的1/3;1993年,VW公司首创Golf A3型汽车的GMT前端框架,日产量达到2000件

  • 1995

    Ford公司的Taurus车型和Sable车型首次采用了SMC散热器支架,Lincoln Continental车型首先采用了柔性的SMC翼子板

  • 1997

    Corvette车型首先采用了三明治结构的复合材料轻型车底盘,该轻型车底盘于2003年应用到Cadillac XLR车型中

  • 2002

    Renault公司推出了Avantime车型,其车身的90%采用了SMC材料,整辆汽车使用的SMC材料达到90kg,最大日产量为350辆

  • 2003

    碳纤维的SMC复合材料首先成功批量应用于2003款的Dodge Viper车型(如图3所示)和mercedesMaybach车型的系列化生产中

国内汽车用复合材料发展历程

  • 1996

    南京依维柯汽车有限公司的IVECO小客车SMC前保险杠由北京汽车玻璃钢制品总公司国产化供货

  • 2000

    北京吉普汽车有限公司的切诺基吉普车SMC后举升门由北京汽车玻璃钢制品总公司国产化供货

  • 2003

    中国重型汽车公司的斯泰尔王重卡SMC保险杠、面板等14种零部件由山东武城新明玻璃钢制品有限公司国产化供货

  • 2004

    上海通用汽车有限公司的别克凯越车型GMT成套后座椅靠背骨架由上海耀华大中新材料有限公司国产化供货

  • 2005

    上海通用汽车有限公司的别克GL8车型GMT前保险杠缓冲器支架由无锡吉兴汽车内饰件有限公司国产化供货

  • 2006

    上海大众汽车有限公司的POLO、B5轿车GMT发动机底护板由上海耀华大中新材料有限公司国产化供货

  • 2006

    一汽-大众汽车有限公司的宝来车型GMT前端框架由长春英利汽车部件有限公司国产化供货

  • 2006

    一汽-大众汽车有限公司的宝来车型D-LFT车底部护板由长春英利汽车部件有限公司国产化供货

  • 2006

    上海大众汽车有限公司的途安车型G-LFT前端框架由长春英利汽车部件有限公司国产化供货

  • 2007

    一汽-大众汽车有限公司的迈腾车型GMT备胎仓由长春英利汽车部件有限公司国产化供货

汽车用复合材料的发展现状

尽管复合材料的许多优点使其很好地适应了汽车工业的发展要求,但其存在的一些缺点也是现代汽车工业所不能容忍的,如:原材料成本较高、弹性模量较低、材料特性分散性大、生产周期较长、可回收性差以及高温烘漆后易产生油漆爆破现象等。经过50多年的不断探索和研究,近年来,复合材料的新材料、新工艺和新技术不断涌现,从而在很大程度上使上述问题得以改善,促进了复合材料在各类汽车中的广泛应用。据统计,在欧美一些国家,汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33%左右,并保持持续增长状态。目前,复合材料在车身外覆盖件上的应用已相当成熟,并开始向内饰件、半结构件及结构件等的应用方向发展。近年来,汽车复合材料在应用和技术改进方面都发生了哪些变化呢? 【详细】

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中国将迎来汽车复合材料发展的良好时机,与欧美发达国家相比,中国汽车复合材料的应用历史很短而且发展缓慢,技术水平低下,其原因是多方面的。首先,在计划经济时代,复合材料隶属于 建材行业。由于行业之间缺乏交流,导致了中国的汽车工业一直以来就缺少复合材料这种技术资源。其次,中国复合材料行业从材料到工艺到装备一直以来都没有形成一个高水平的、完整的工业生产体系,难以满足汽车工业发展的需求。 在中国汽车工业快速发展的过程中,轻量化、低油耗、高安全、减少污染以及降低制造和使用的综合成本等日益成为汽车业界的共识,这无疑为轻质、高强、成本低廉及综合性能优异的复合材料提供了前所未有的市场机遇。可以肯定,中国的汽车复合材料将迎来崭新的发展时期。

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