新闻中心

 
非金属复合材料助力汽车“减肥”和减成本
 
 
今年,百公里6.9升的第三阶段油耗限值标准已全面执行,工信部新修订的《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》两项国家强制性标准也将于2016年1月1日起执行,每年将设置油耗达标值,直到2020年乘用车平均油耗降至百公里5.0升。

  中国化工报记者从日前举办的中国合成树脂及特种化工新材料高层峰会上了解到,随着汽车油耗限值标准执行,非金属复合材料零部件由于其减重效果好和降成本明显两方面优势,逐渐成为汽车厂商轻量化的研究重点。

  降耗手段:优化设计—合金材料—非金属复合材料

   随着非金属复合材料生产、加工,以及汽车生产企业之间相互交流、协作增多,非金属复合材料在汽车轻量化上将有更大的作为。

  中国合成树脂供销协会副理事长兼秘书长郑垲告诉中国化工报记者,整车质量每减少100千克,百公里油耗可降低0.3~0.6升,汽车轻量化是降低油耗的不二选择。相对于其他降油耗手段,高中低档汽车生产厂商都认为,非金属复合材料的应用是目前汽车降低油耗最直接的手段。通常,优化设计可减重10%~15%;合金材料的应用可减重30%~40%;非金属复合材料的应用可为汽车减重45%~55%.

  目前,欧美等发达国家整车质量与过去相比轻了20%~26%.预计未来10年内,轿车平均质量还将继续减轻20%.

  材料选择:传统复合材料—碳纤维增强复合材料

  郑垲表示,目前汽车用非金属复合材料零件主要是尼龙、PBT、聚丙烯等材料,并使用长纤维增强、高温等手段对这些材料进行改性。且随着材料厂商、加工厂商和汽车厂商之间需求对接的增多,非金属复合材料零部件会更多更快地用于汽车生产。而且碳纤维复合材料的用量也会越来越大,生产成本也会降低,很可能成为未来非金属复合材料的发展方向。

  由于碳纤维复合材料制造成本过高,碳纤维增强复合材料在汽车中的应用有限,最初仅在一些F1赛车、超级跑车、小批量车型上有所应用,如兰博基尼、柯尼塞格、雷克萨斯LFA、GT-R、保时捷911GT3承载式车身等。但随着碳纤维制造成本的下降、复合材料制造工艺的成熟,各大主机厂纷纷进行碳纤维零部件开发,如今碳纤维已被广泛地应用于高价值民用轿车上。

  中航复合材料有限责任公司副总经理李宏运透露,该公司已经向某些国内知名车企交付了碳纤维前舱盖,也在和一汽、北汽等设计开发覆盖件,除了发动机盖、后备箱盖,还有装饰板、尾翼、前围、后围等。

  应用过程:覆盖件—次承力结构—主承力结构

  如今的汽车上,已经使用了大量的非金属复合材料零件。例如,保险杠、轮罩、牌照板、仪表板、门板、旋钮,甚至发动机罩、进气系统等部件都采用了非金属复合材料零件。

  李宏运介绍,非金属复合材料在汽车上的应用是一个渐进的过程。首先是在覆盖件上应用,包括四门两盖(四个车门,引擎盖和后备箱盖),是非承力结构件的应用;接下来要往次承力结构上应用,像宝马i3的车身结构;再往下发展就要用到主承力结构,包括传动轴、底盘,还有轮毂等。

  预计到2020年,汽车平均非金属复合材料用量将可能达到500千克/辆以上,约占整车用料的1/3以上。随着新能源汽车的广泛使用,加之铝合金、镁合金的成本过高,未来汽车的车顶、车门、座椅部件、轮毂以及汽车周边结构件,甚至车身都有可能改用非金属复合材料。