汽车复合材料课件

汽车复合材料应用现状及趋势制作者：090207109090207110一、车用复合材料发展现状当前汽车工业已经大量使用塑料，应用于汽车的通用塑料盒工程塑料，品种多样，用途广泛，替代了各种昂贵的有色金属和合金钢材。以塑代钢使汽车造型更加美观，设计灵活性得以提高，零部件加工、装配与维修成本减少，汽车能耗降低。汽车塑料化已经成为衡量汽车工业发张水平的重要标志。每辆汽车上塑料的用量和品种是衡量汽车生产技术水平的标志之一。二、车用复合材料主要类型㈠

车用热固性复合材料玻纤增强树脂(FRP)㈡

车用热塑性复合材料1.玻璃纤维毡增强热塑性复合材料（GMT）2.长纤维增强热塑性复合材料（LFT）3.天然纤维增强热塑性复合材料（NMT）4.碳纤维增强复合材料

FRP具有强度高、耐腐蚀、加工性好及可制造“A”级表面汽车外覆盖件等特点，被广泛应用于汽车车身部件。早在1955年欧洲就开始在汽车上使用FRP，如今FRP全塑车身引起全球关注。例如，美国克莱斯勒公司开发的VIPER轿车车身由19件FRP零件组成，采用RIM工艺进行制造。美国通用公司开发的APV子弹头多用途旅行车，其FRP件的使用量高达147kg/辆，其中SMC的用量为114kg/量。英国ELAN运动车采用真空辅助树脂注射（VARI）成型工艺制造汽车车身及结构件，FRP用量为150kg/量。此外法国雷诺公司的ESPACEMARKⅡ型面包车及意大利非亚持公司的微型车等车型在大量将FRP用作汽车车身方面取得了成功。到1996年，北美汽车制造业SMC制造汽车零部件的用量上升到108.9kt（与1995年的90.72kt相比增加了20%），其中包括27个制造厂生产的125种车型中的380种汽车零部件。其他应用部件还包括前/后盖、车门、车身扰流板、汽车轮胎盖板、车身支梁甚至整个车身车用热塑性复合材料

A.玻璃纤维毡增强热塑性复合材料（GMT）

玻璃纤维毡增强热塑性复合材料（GlassMatReinforcedThermorplastic）以玻璃纤维（毡）为增强材料，热塑性树脂为基体，通过加温、加压制成复合材料，简称GMT，是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种，被视为世纪新材料之一。轻质高强度的GMT片材，通过结构优化设计，可取代部分金属材料，获得显著的减重效果，而且节省模具费用，（仅为金属冲压模具的10～20％），并有利于多种零件组合，形成模块化生产方式。用GMT片材可较原金属件减重30～80％，能耗仅为钢制品的60～80％，铝制品的35～50％，价格低于同体积的金属制品。GMT片材在汽车工业中的应用，已达40多种，主要有座椅骨架、保险杠、仪表板、发动机罩、电池托架、脚踏板、前端、地板、护板、后牵门、车顶棚、行李托架、遮阳板、备用轮胎架等部件。C．天然纤维增强热塑性复合材料（NMT）传统的纤维增强复合材料是由玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维或碳纤维等人造合成纤维组成的，它们一般都存在着耗能大、造价高、易造成环境污染等问题。天然纤维(如麻纤维、竹纤维、甘蔗渣纤维等)具有价廉、可回收、可降解、可再生等优点，其复合材料的研究与开发应用，近年来成为人们对材料研究开发的热点之一。戴姆勒-克莱斯勒公司已经成功的将天然纤维复合材料应用在了其生产的奔驰E系列轿车上。先前此类车的车门、车内部件用的是木纤维复合材料，现在用亚麻/剑麻毡增强的环氧树脂进行了替换，使得重量减轻了20%左右，而且，机械性能也得到了改善，尤其是对于安全保护方面。

天然纤维复合材料在汽车中的应用(NMT)

天然纤维(如麻纤维、竹纤维、甘蔗渣纤维等)具有价廉、可回收、可降解、可再生等优点,但天然纤维复合材料在汽车工业的应用目前还局限在汽车内饰件上。

D.碳纤维增强复合材料

几十年前即有预言，碳纤维增强复合材料将取代金属，用于制造汽车底盘，这一预言正逐步实现。2003DaimlerChrysler公司推出的DodgeViper型跑车的挡板支架系统所采用的材料碳纤维复合材料,这项技术也是碳纤维在大型底盘和车身外部部件上的首次应用。碳纤维复合材料的挡板支架薄壁虽只有2mm，却能支撑着整个车身前端，而且有34个零件在这里联结，刚性提高了22％。近年来，日本开始研究采用碳纤复合材料,基体树脂采用具有较高玻璃化转变温度的聚醚酮，这样碳纤复合材料的比抗拉强度优于铝合金的比抗拉强度。代替目前正在使用的铝合金来制造汽车涡轮增压器压气机叶轮，具有强度高、耐久性好和可靠性高的优点，并使叶轮质量减轻了48％，降低了转子惯量，提高了转子加速性能，缩短了涡轮增压器的响应滞后。目前，世界各国都致力于研究新一代磨阻材料取代石棉摩擦材料，其中碳纤维复合材料具有比强度高、比弹性高，耐热性好，耐磨损等优点，已成为增强效果很好的石棉代用品。碳纤维——陶瓷刹车盘装置，国内已有厂家生产并有出口。复合材料汽车零部件外装饰件：保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板、前后翼子板、举升门等。其应用特点是以塑代钢，减轻汽车自身质量；

内装饰件：仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅及各类护板等。其应用特点是安全、环保和舒适；

功能与结构件：油箱、散热器水室、空滤器罩、风扇叶片以及发动机进气管、气缸盖罩等。其应用以采用高强度复合材料为特点；

车灯部件

进气岐管

发动机周边塑料化普及率最高的部件是进气歧管。它为塑料在工程结构件方面的应用铺平了道路。利用塑料的整体化成型工艺和对汽车轻量化的明显作用，将对加工成本、设计、安全性和燃料消耗带来明显好处。玻纤增强PA66或PA6是制造塑料进气歧管的首选材料。顶棚

货车上开始应用低密度发泡状GMT成型顶棚内衬，制造设备投资少，容易换型。GMT材料用作车顶棚，是GMT片材近年来的重要发展，GMT一种新品种低密度片材。LD-GMT出现后，应用范围扩大。这种材料用作车顶棚，除具备刚性好，成型方便，尺寸稳定，可回收等优良特性外，还具有优异的声学特性和美学效果。四.近期国内汽车塑料及零部件

新材料、新技术发展目标

(1)无缝气囊仪表板、双色保险杠等制造技术；(2)用于吸能块的可发性PP原材料技术和聚丙烯CO2气相板材发泡技术；(3)塑料进气岐管、塑料油箱、夹层玻璃粘接层等关键材料国产化：进气岐管用玻纤增强PA(适用于激光焊接的尼龙牌号)；油箱专用粘接剂、阻隔料（EVOH）和超高分子量HDPE；燃油管、刹车管用尼龙11尼龙12；夹层玻璃粘接层用聚乙烯醇缩丁醛PVB树脂；（5）