碳纤维材料在汽车行业的应用受哪些因素限制?

  碳纤维复合材料是目前最先进的复合材料之一,有着模量高、强度高、耐疲劳以及比重小等特点,碳纤维复合材料在汽车领域的应用主要是在汽车刹车片、汽车传动轴、缓冲器、车身、汽车内饰以及发动机零件等,可有效降低汽车自重并提高汽车性能。本文来给大家讲讲碳纤维材料在汽车行业的受限因素有哪些?

  1、成本太高

  与钛合金相比,碳纤维复合材料车用部件的价格有过之而无不及,一些常见碳纤维车用部件的价格可能是传统材料的好几倍,而较大尺寸的碳纤维车用部件价格甚至超过万元。这主要是因为部分碳纤维部件的制作过程需要很多的手工,并且报废率很高,造成成本的大量上升。

  2、变形几乎无法修复

  这也是碳纤维单体壳车身无法大规模铺开的重要因素。由于碳纤维复合材料并不具备金属材料的延展性,所以一旦出现了由外力导致的形变,也就意味着碳纤维单体壳车身内部的碳纤维已经出现了断裂或者是层间树脂脱层。而断裂的碳纤维以及脱层的树脂是无论如何也不可能接起来的,那么碳纤维单体壳车身只能报废。相比之下,裂纹还可以补上几层碳纤维进行修复。

  3、碳纤维单体壳车身结构设计复杂

  一般来说,框架式的车身在设计时,只需要对车身整体进行结构设计,因为金属材料有着各项同性的材料特性。顾名思义,各项同性的意思就是指物体内部的物理、化学等性质不会因为方向的不同而有所变化,即某一物体在不同的方向所测出的性能数值完全相同。就比如说同一块钢板,性能放在哪都是一样的。那么在设计过程中,金属材料只需要考虑一个方向就可以。以常用的杨氏模量、泊松比、剪切模量等参数来看,只需要运用一次就可以完成计算。但是碳纤维复合材料就不是这么个情况,碳纤维复合材料的特性是各项异性。

  4、碳纤维材料的寿命短

  碳纤维本身寿命很长,主要是因为树脂基质的耐久性要弱于金属。光老化、高低温、酸碱性都会加速其老化过程,继而产生发黄、龟裂、发脆等问题。这个道理和咱们总会遇到的普通塑料零件的老化是一样的。

  碳纤维作为未来汽车材料发展的方向,必将在未来的汽车工业中扮演非常重要的角色,如果想要大力普及碳纤维复合材料在汽车方面的应用,碳纤维制造商、碳纤维复合材料供应商与汽车制造商之间就应该建立三位一体的战略合作关系,共同开发碳纤维汽车部件,建立和完善碳纤维增强复合材料汽车零件的设计数据、试验方法,来发展低成本碳纤维材料,最大化发挥碳纤维复合材料的优势。