碳纖維復(fù)合材料在公共交通領(lǐng)域中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-08-06 08:06:15瀏覽次數(shù)：
關(guān)鍵基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)“中國制造2025”戰(zhàn)略的實(shí)施有著重要的影響，在高性能纖維方面，有“黑色黃金”美譽(yù)的碳纖維復(fù)合材料逐步成為新興材料產(chǎn)業(yè)中的“重中之重”。尤其是近幾年，隨著國內(nèi)碳纖維自主生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，與發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平之間的差距不斷縮小，碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的應(yīng)用水平也進(jìn)入了快速發(fā)展軌道，碳纖維復(fù)合材料被越來越多地應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、高鐵、輕軌等現(xiàn)代化公共交通工具中。
碳纖維飛機(jī)零部件：
碳纖維復(fù)合材料比強(qiáng)度、比剛度高，抗疲勞、耐腐蝕性好，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，有助于增進(jìn)結(jié)構(gòu)效率，不僅可以提升飛機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性，還能明顯提高飛機(jī)的燃油效率，目前已在民用飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)了較大比例的應(yīng)用。
與此同時(shí)，碳纖維復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用也形成了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。相比傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)，碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)存在各向異性，其材料本身的脆性特征使得其在受載變形、損傷機(jī)理和破壞形式等方面與常規(guī)的金屬材料有著顯著差異。諸如連接分析、穩(wěn)定性、損傷容限、適墜性、大開口、閃電防護(hù)、防火耐燃、防除冰、層間分析等一系列技術(shù)問題有待突破。
飛機(jī)設(shè)計(jì)在氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、材料等方面的綜合優(yōu)化中，將采用突破性的機(jī)身和推進(jìn)技術(shù)，減少氣動(dòng)阻力，節(jié)約燃料。但是，以超音速、超高音速飛行時(shí)，機(jī)體結(jié)構(gòu)高溫效應(yīng)明顯，不僅要求碳纖維這類先進(jìn)復(fù)合材料具備一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還要做到更輕、更耐損、更耐高溫。
不僅是機(jī)體部件，飛機(jī)內(nèi)飾部件對(duì)材料的要求同樣嚴(yán)格。無錫智上新材料科技有限公司為某型號(hào)民用飛機(jī)提供的碳纖維航空座椅骨架板，除了要大幅度減輕座椅重量，要能承受6-8年的高頻率使用壓力，更要有一定的阻燃性，這都對(duì)碳纖維復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用提出了很高的要求。
碳纖維汽車零部件：
汽車使用碳纖維復(fù)合材料零部件，主要是基于以下幾個(gè)方面的考慮：一是為了車身輕量化。碳纖維密度低，比低碳鋼減重50 ?比鎂/鋁合金結(jié)構(gòu)減重達(dá)30?二是集成度高。造型自由，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)流線型及曲面，可減少零部件種類和工裝投入；三是提高生產(chǎn)效率。以模壓和粘接工藝代替沖壓和焊接，節(jié)約生產(chǎn)線及模、夾具的投入；四是提升汽車安全性能。碳纖維抗疲勞強(qiáng)度高（可達(dá)設(shè)計(jì)載荷的 70?0?，汽車減重以后重心下降，操作穩(wěn)定性更高，而且碳纖維的碰撞吸能能力為鋼的6-7倍，鋁的3-4倍；五是提升汽車舒適度。更高的振動(dòng)阻尼，對(duì)汽車整體降噪有明顯的效果，使乘客舒適性更佳。
從最初的賽車到高端商務(wù)車，再到近幾年比較風(fēng)行的新能源汽車，碳纖維零部件的應(yīng)用腳步從未停止，例如無錫智上新材按照新能源汽車商要求制造的碳纖維動(dòng)力電池箱體就是碳纖維復(fù)材在新能源汽車上的典型應(yīng)用案例，其在減重、抗沖擊等方面有效提升了新能源汽車的性能表現(xiàn)。
碳纖維高鐵零部件：
高鐵的輕量化解決方案始終在關(guān)注兩個(gè)問題：一是輕量化材料必須具備足夠的安全性，二是在保證安全性的前提下盡量的輕，從而實(shí)現(xiàn)更大的承載量和更高的運(yùn)送效率。
從時(shí)速400公里及以上的動(dòng)車組、雙層動(dòng)車組到時(shí)速600公里的高速磁浮列車，高鐵等軌道車輛一直在向著高速、高效、綠色、智能等目標(biāo)發(fā)展，其中，既輕又強(qiáng)的車體材料起著至關(guān)重要的作用。車體所選用的材料，在強(qiáng)度、剛度、耐疲勞性、耐腐蝕性以及防火性能等方面的表現(xiàn)，都在不斷優(yōu)化，碳纖維復(fù)合材料所具備的輕量化、減沖擊、提載重、高耐候、高可靠、高可用、高壽命、少維護(hù)等優(yōu)勢(shì)逐步得到了重視。
碳纖維司機(jī)駕駛室操作面板、碳纖維座椅部件、碳纖維艙壁板等等，隨著碳纖維復(fù)合材料在高鐵等軌道車輛中應(yīng)用比例的越來越大，無錫智上新材所要面對(duì)的技術(shù)要求也越來越高，這也在無形中也推動(dòng)著國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用以更快的速度前進(jìn)。
復(fù)合板http://bprchina.com 來源：
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