汽车用先进复合材料的低成本技术敏，顾轶卓，张佐光*张靠民，李(北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191)摘要:轻量化是汽车工业可持续发展的主要途径，先进复合材料为汽车轻量化提供了重要材料基础。复合材料低成本高效率成型技术是制约汽车复合材料发展的瓶颈，本文围绕这一瓶颈技术进行分析讨论，从材料体系和成型工艺两个方面剖析了复合材料低成本高效率制造的可行技术途径。文中指出要充分利用汽车零部件在结构和性能要求上的差异性，结合复合材料自身和成型工艺的可设计性，最终达到低成本高效率的制造要求，推动汽车复合材料的批量化应用。关键词:先进复合材料;汽车轻量化;快速成型;低成本:文献标识码:TB332A先进交通工具是社会文明与进步的主要标志之一，从汽车、轮船、飞机到航天飞行器，每一个都代表人类智慧的结晶，新材料是支撑这些“结11.1先进复合材料与汽车轻量化先进复合材料是理想的汽车轻量化材料作为石油消耗和尾气排放的主要实体，降低排步与发展的关键。美国麻省理工学院的M．Flem-放和油耗是汽车工业最具挑战性的目标之一［11］。轻量化技术是提高燃油效率的根本途径，是降低排放和油耗的关键。世界铝业协会的报告指出，汽车每减重10%，油耗可降低6%～8%，排放降低5%～6%，而燃油消耗每减少1L，CO2的排放量减2.45kg［12，13］。轻量化技术已经成为汽车行业追求的关键技术之一，是引领未来发展的技术制高点，而先进轻量化材料技术是汽车轻量化的基础和前提［14～17］。以碳纤维为代表的先进复合材料兼具高强度低密度特点，其强度和模量均是高强度钢和轻质铝合金的数倍，从轻量化角度来说更具优势。从label1可以看出，和传统金属材料相比，碳纤维复合材料的减重效果是最显著的，而由图1可知碳纤维复合材料的吸能效果也远远高于传统金属材料和玻璃钢。如果仅从材料性能来讲，碳纤维复合材料是目前最理想的轻量化材料。综合来看，碳纤维复合材料具有最大的减重潜力，而且有在航空工业应用的成熟技术可以借鉴，是继高强度钢和轻质合金之后进一步减轻整车重量的首选材料。1.2汽车用先进复合材料的技术瓶颈碳纤维复合材料没有在汽车上批量化应用的主要原因有两个。首先是碳纤维复合材料成本高，ings教授和剑桥大学的R．Cahn教授明确指出［1］:信息技术、生物技术和新材料技术是国家兴旺发达的关键，而材料技术是另两个技术成为可能的前提。复合化是新材料发展的重要方向，也是新材料的重要组成部分和最具生命力的分支之一［2］。而先进复合材料(Advancedcompositematerials，简称ACM)是复合材料家族中的佼佼者［3］。以碳纤维等高性能增强体增强的树脂基复合材料是先进复合材料的杰出代表，具有高比模、高比强、耐疲劳、耐腐蚀、整体成型以及性能可设计等诸多优良特性，综合性能超过铝合金和高强度钢，成为高强轻质材料的首选，大量应用于航空航天工业，是空天结构先进性的标志之一。以2007年推出的波音787为例，它的碳纤维复合材料(CFRP)用量超过了45%，油耗降低了20%［2，4～6］。同样有轻量化要求的汽车工业早在CFRP发明初期就表现出了极大的兴趣，并预感到汽车工业将是CFRP主流应用领域之一［7］。而从近年国外著名汽车公司对碳纤维的重视程度来看，做为轻质高强的代表性材料，碳纤维复合材料很有可能成为未来汽车工业的主体材料之一［8～10］。本文分析了制约汽车用复合材料规模化应用的关键因素，从材料体系和成型工艺两个方面剖析了复合材料低成本高效率制造的可行技术途径。收稿日期:作者简介:通讯作者:2012-10-10张靠民(1980－)，男，在读博士，主要从事先进复合材料快速成型技术方面的研究。张佐光，博导，教授，研究方向为先进树脂基复合材料，zgzhang@buaa.edu.cn。226---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---玻璃钢/复合材料增刊2012年料，虽然早在上世纪六十年代就已出现，但由于技术封锁，只有美国、日本等少数几个发达国家掌握其关键制备技术，直到今天我国都没有完全掌握碳纤维工业化生产的核心技术，...