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高分子材料在汽车轻量化中的应用

2022-11-23 来源:高分子物理学公众号 浏览数:1


为什么轻量化?

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汽车的轻量化和安全性能是汽车设计的两个重要因素。随着汽车工业的发展,环保、资源、能源等几大因素促使汽车轻量化走上日程。节省资源和减少污染是其迫切需要解决的两大问题。减轻汽车自重在一定程度上有利于减低汽车燃料排放物和保护环境,汽车自重在减少 10 %的情况下,燃油消耗量降低 6 %~8 %,排放量降低 5 %~6 %。

 

轻量化准备中

铝合金等轻金属存在成本高、冲压成形性低、附着力(焊接)、表面处理困难等缺点。高分子复合材料作为重要的轻量化汽车材料,凭借其优异的性能,在许多车型上的应用也逐渐扩展,碳纤维增强塑料(CFRP)有很多优势,如低密度、高的比强度和比刚度,良好的耐腐蚀性能强,能够缓解和吸收冲击能量的数量,高度设计的灵活性,可能达到最优材料机械性能和加工性能通过合理配置组件。

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轻量化进行时

装饰内部轻量化车内饰件中的隔板、仪表盘、车板座椅、门把手以及车内饰件都是采用高分子复合材料。要求材料满足低光泽、防划伤、耐冲击的要求。对于仪表盘,要求耐高温、强度、防刮伤。对于隔板则侧重于轻便和低光泽。座位则采用了轻质的皮革,要求缓冲能力强,能提升座椅的舒适度。纤维增强热塑性材料以其质轻、高强、耐腐蚀、表面光滑、成本低等一系列优点满足了以上要求。

引擎部件轻量化车辆发动机动力强劲,内部高温、大扭矩状况是常态,传统的汽车,整个发动机处往往都是用金属材料来构成的,而现在部分非接触高温及非核心受力零部件正在塑料化。杜邦公司在技术报告中声称塑料引擎盖质量减轻了 65 %,且将油气分离器通过塑料成型做成一体,在降低油损耗的同时提高了引擎效率。

结构材料轻量化长玻纤增强热塑性复合材料具有冲击强度大,效果显著,能够满足汽车结构部件的性能要求。将这种材料运用到发动机侧板、气门套、进气管道、内部件如后尾箱、行李架、座椅和仪表板中。汽车结构件具有广阔的应用前景和环保功能,很可能是未来汽车结构件的主要发展方向。

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