高分子材料在汽車輕量化中的應(yīng)用

2022-11-23 來(lái)源：高分子物理學(xué)公眾號(hào)

為什么輕量化？

汽車的輕量化和安全性能是汽車設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要因素。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，環(huán)保、資源、能源等幾大因素促使汽車輕量化走上日程。節(jié)省資源和減少污染是其迫切需要解決的兩大問(wèn)題。減輕汽車自重在一定程度上有利于減低汽車燃料排放物和保護(hù)環(huán)境，汽車自重在減少 10 %的情況下，燃油消耗量降低 6 %~8 %，排放量降低 5 %~6 %。

輕量化準(zhǔn)備中

鋁合金等輕金屬存在成本高、沖壓成形性低、附著力(焊接)、表面處理困難等缺點(diǎn)。高分子復(fù)合材料作為重要的輕量化汽車材料，憑借其優(yōu)異的性能，在許多車型上的應(yīng)用也逐漸擴(kuò)展，碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)有很多優(yōu)勢(shì)，如低密度、高的比強(qiáng)度和比剛度，良好的耐腐蝕性能強(qiáng)，能夠緩解和吸收沖擊能量的數(shù)量，高度設(shè)計(jì)的靈活性，可能達(dá)到最優(yōu)材料機(jī)械性能和加工性能通過(guò)合理配置組件。

輕量化進(jìn)行時(shí)

裝飾內(nèi)部輕量化車內(nèi)飾件中的隔板、儀表盤、車板座椅、門把手以及車內(nèi)飾件都是采用高分子復(fù)合材料。要求材料滿足低光澤、防劃傷、耐沖擊的要求。對(duì)于儀表盤，要求耐高溫、強(qiáng)度、防刮傷。對(duì)于隔板則側(cè)重于輕便和低光澤。座位則采用了輕質(zhì)的皮革，要求緩沖能力強(qiáng)，能提升座椅的舒適度。纖維增強(qiáng)熱塑性材料以其質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐腐蝕、表面光滑、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)滿足了以上要求。

引擎部件輕量化車輛發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁，內(nèi)部高溫、大扭矩狀況是常態(tài)，傳統(tǒng)的汽車，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)處往往都是用金屬材料來(lái)構(gòu)成的，而現(xiàn)在部分非接觸高溫及非核心受力零部件正在塑料化。杜邦公司在技術(shù)報(bào)告中聲稱塑料引擎蓋質(zhì)量減輕了 65 %，且將油氣分離器通過(guò)塑料成型做成一體，在降低油損耗的同時(shí)提高了引擎效率。

結(jié)構(gòu)材料輕量化長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有沖擊強(qiáng)度大，效果顯著，能夠滿足汽車結(jié)構(gòu)部件的性能要求。將這種材料運(yùn)用到發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)板、氣門套、進(jìn)氣管道、內(nèi)部件如后尾箱、行李架、座椅和儀表板中。汽車結(jié)構(gòu)件具有廣闊的應(yīng)用前景和環(huán)保功能，很可能是未來(lái)汽車結(jié)構(gòu)件的主要發(fā)展方向。