原创《汽车用先进复合材料低成本技术分析》：此文是一篇复合材料论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
摘 要：轻量化是实现汽车行业可持续发展的关键因素之一,而复合材料为汽车的轻量化提供了先进的材料保障,复合材料高成本低效率的成型技术阻碍了汽车复合材料的发展.笔者根据自身多年的工作经验探究汽车用先进复合材料的低成本技术.
关键词：汽车；先进复合材料；低成本技术；分析
一、先进复合材料和汽车轻量化
(一)汽车轻量化的理想材料是先进复合材料
汽车是一种消耗石油、排放大量尾气的交通工具,容易导致资源浪费和大气污染.现阶段,汽车产业最主要目标是减少油耗、减少尾气排放量.采用轻量化技术是提高燃油率、降低油耗、减少尾气排放的关键技术.以碳纤维为代表的先进复合材料密度低、强度高、减重效果极佳,它的强度与模量是正常高强度钢、轻质铝合金的好几倍；另外,碳纤维复合材料的吸能效果也远高于传统的金属材料.碳纤维复合材料在航空工业方面有过成功的应用,事实证明碳纤维复合材料减重潜力大,是实现汽车轻量化的首先材料.
(二)汽车用先进复合材料的技术现状
现阶段,汽车用先进复合材料的技术到了瓶颈期,导致碳纤维复合材料在汽车工业方面没有批量化应用的原因有：
第一,碳纤维复合材料的经济成本比较高,很难推广普及到大众化汽车上.20世纪60年代,发达国家就出现了碳纤维,作为一种优质高端材料,由于这种技术被美国、日本等少数国家掌握、垄断,我国至今仍没有掌握碳纤维批量化、工业化生产的核心技术,特别是制造高端碳纤维方面的技术.其次,聚丙烯腈原丝等化学材料成本高、制备碳纤维材料的工序复杂、生产工艺要求十分严格等原因导致碳纤维成本太高.另外,复合材料的生产成本过高也是碳纤维等复合材料成本居高不下的重要原因.
第二,复合材料成型的周期比较长.热固性复合材料方面,预成型体的制备与固化两道工序的工作效率低,热塑性复合材料不存在固化的问题,但是它的非连续纤维增强,力学和耐热性能方面存在很大的不足.值得注意的是,连续纤维增强方面也有成型周期较长的问题,甚至缺乏成熟的生产技术.汽车工作是否能赢得市场的保证主要看它的成本和效率,从我国汽车工业的实际情况来看,先进的复合材料尚不能满足齐国汽车工业对于成本和效率方面的需求.随着新材料的出现、新型复合化技术的不能提高,这些问题的解决将指日可待.
二、先进复合材料的低成本技术
(一)提高复合材料的低成本技术
第一,低成本碳纤维原丝和制备技术.现阶段,世界级碳纤维科研机构、知名企业都致力于研究低成本碳纤维技术、有效降低成本.首先,要加强研制、发展廉价的原丝技术,降低原丝成本有利于降低碳纤维的价格,高性能碳纤维材料中原丝只占40-60%左右的成本.近几年,美国橡树岭国家实验室研究把木质素作为驱体,提高制备碳纤维原丝技术,并致力于批量化生产；其次,研究预氧化技术.碳纤维成本中,预氧化的比重大约在15-20%之间,并且预氧化时间较长.现阶段,致力于采用新的预氧化技术来缩短预氧化工序的工作时间、降低成本.如,利用等离子体技术取代低温预氧化技术；；另外,研发新的碳化技术.碳纤维成本中,碳化工序大约有25-30%,并且对碳纤维的质量有很大的影响.美国橡树岭国家实验室研研究的微波碳化技术效果显著,值得我们借鉴.
第二,大丝束碳纤维技术.我国国防、航天航空工业方面一直采用小丝束碳纤维.大丝束碳纤维由于性能低,一直没有被重视.近些年,大丝束碳纤维技术取得巨大的发展,力学性能明显提高,并且成本低,只有小丝束碳纤维的1/4.但是,大丝束碳纤维复合材料的成型技术尚不成熟,需要研究人员深入研究.大丝束碳纤维的纺织技术尚不成熟,针织、机织等编织技术不达标,导致很难获取大丝束碳纤维织物,影响批量化、工业化应用.这些技术一旦有所突破或提高,将有利于促进大丝束碳纤维的广泛应用.
第三,多材料混杂增强技术.汽车的零部件有很多,不同的零部件需要不同性能的材料.复合材料的可设计性强,所以在选择材料时,不同的零部件选取不同的纤维、设计符合要求的纤维增强结构.一些对承载有极高要求的零部件,如汽车骨架,就必须采用全碳纤维增强结构,利用编织技术,完成成型纤维预成型体骨架.并与树脂符合成型.又如,汽车的外覆盖件,对汽车的耐腐蚀性能、隔热、隔音等性能有很高的要求,对强度和模量的要求低,因此,可选用碳纤维和植物纤维等成本较低的纤维混杂在一起增强技术,有效降低成本.再如,车门、横梁等一些冲击吸能零部件,需要有非常好的吸能特点,可不选用碳纤维,国外研究人员研究了亚麻、黄麻等植物纤维增强复合材料的吸能特性,事实证明,植物纤维符合材料的吸能特性很好,可以单独、也可以与碳纤维混合制备复合材料,用于汽车零部件方面.
(二)制造工艺低成本
复合材料成本的另一部分是制造成本.有两方面,第一,热压罐等成型设备高昂的价格,第二,复合材料成型周期长,无形增加了人力物力成本.笔者认为,降低制造成本可从两方面着手,第一,运用非热压罐工艺,如液体成型工艺就是一个不错的选择,当然,这也需要研究发展相关的原材料技术,如低粘度树脂技术.第二,有效改变、调整增强组织物结构,运用先进的编织技术,制备多层、多轴向的编织物,这种编织物比较厚、层间的性能比较好,能有效提高铺层的效率、减少工作时间.
参考文献：
[1]褚东宁,冯美斌,*.未来汽车业的发展与材料技术[J].汽车工艺与材料,2011,（2）：39-44.
[2]王智文.汽车轻量化技术发展现状初探[J].汽车工艺与材料,2009,（2）：1-6.
复合材料论文参考资料：
结论：汽车用先进复合材料低成本技术分析为适合不知如何写复合材料方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于复合材料厂论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
