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汽车复合材料应用现状及趋势制作者: 090207109 韩冬菁 090207110 胡亚南 1 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。 2 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 ( GMT ) ( LFT ) ( NMT ) 3车用热固性复合材料玻纤增强树脂(FRP) 如: 玻纤增强不饱和聚脂片状模压成型 SMC (Sheet pound )、团状模压成型BMC 、冲压成型片材( Stampable Sheet ) 等与其他高分子材料相比具有强度高、刚度大、耐高温、成本低,破损安全性好,独特的成型工艺(可整体成型),减少了零部件紧固和接头数目等优异性能等优点,一直是汽车覆盖件最理想的非金属材料。 4 ?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 ESPACE MARK Ⅱ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 (与 1995 年的 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。 5 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型部位材料板材厚度/mm 涂装工艺轿车年产量/万辆雷诺 Clio 前盖 NORYL GTX 静电喷涂前在线涂装 40 梅赛德斯前盖 NORYL GTX 静电喷涂前在线涂装 20 MCC 斯马特所有车身板 XENOY 免涂装,只使用聚氨酯清漆 10 6车用热塑性复合材料 ( GMT ) ?玻璃纤维毡增强热塑性复合材料( Glass Mat Reinforced Thermorplastic )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。 7 ( LFT ) ?LFT 增强材料是纤维连续纱或者短切玻璃纤维(适合于 LFT-D ),其组成材料可以是玻璃纤维、芳基纤维、碳纤维、钢纤维和其他能够形成连续纱的纤维。 LFT-G 的基体聚合物可以是各种热塑性塑料,常用的有 PP(56%), Nylon (32%),其他的还有 ABS 、PPS 、TPU 、POM 等等。为了改善界面强度,通常还需要界面改性剂,如偶联剂以及相容剂。?LFT 材料现在广泛应用在汽车工业中。 Ticona 公司的 LFT 产品( Celstran 和Compel )成功的应用在 VW Golf Ⅳ型上。 8 ( 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