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耐候材料碳纤维复合材料CFRP在汽车上的应用

CFRP泛指由碳纤维和聚合物树脂复合而成的碳纤维复合材料料,环氧树脂CFRP其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。CFRP抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7到9倍,抗拉弹性模量为230到430Gpa亦高于钢,但它的比重却不到钢的1/4;CFRP的比强度达到2000Mpa以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa左右,其比模量也比钢高。

CFRP不仅轻而强,轻而刚而且具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等一系列特点,所以在汽车轻量化中得到不断增长的应用。

CFRP还具有非常卓越的能量吸收性能,从而进一步保证了CFRP车辆的安全。据报道,在柱式撞击和侧面撞击中,CFRP材料均表现出了优越的安全性能。即使在局部承受较重的点式力量时,CFRP也决不会凹陷。乘客和电池组件能得到完美地保护。CFRP零部件比同类钢质零部件减重50%以上,比铝制部件减重30%以上,却能够提供同等强度。


CFRP与GFRP、钢、铝的性能比较
CFRP与GFRP、钢、铝的性能比较:

CFRP的主要优势在于它的强度重量比和刚度重量比,除此之外,CFRP还拥有较高的抗腐蚀性和较强的气候稳定性,其使用寿命明显长于金属材料,无须昂贵的防腐蚀保护措施。另外,CFRP材料具有非常卓越的能量吸收性能。在柱式撞击和侧面撞击试验中,CFRP材料均表现出了优越的安全性能。

CFRP在新能源汽车上的应用并非强度、模量越高越好,而是在滿足新能源汽车强度安全的前提下,成本越便宜越好。不仅应推广价格便宜的大丝束碳纤维及其工艺制品还可适当地采用回收碳纤维,最大限度地降低新能源汽车的制造成本。