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關(guān)于淺析復合材料在汽車(chē)包裝設計上的應用的論文
引言
汽車(chē)工業(yè)是世界上主要大國的經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一。據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )最新統計，2015年我國汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)2450萬(wàn)輛，連續7年蟬聯(lián)全球第一，已成為全球汽車(chē)生產(chǎn)、銷(xiāo)售第一大國，但是汽車(chē)工業(yè)在發(fā)展過(guò)程中也面臨諸多難題，如交通安全、能源消耗量大、環(huán)境污染等問(wèn)題。提高汽車(chē)安全性、降低能源消耗、減少環(huán)境污染是目前汽車(chē)工業(yè)急需解決的三大問(wèn)題。在保證汽車(chē)安全和可靠性的前提下，降低汽車(chē)整備質(zhì)量是目前解決問(wèn)題的有效途徑之一。為了降低汽車(chē)整備質(zhì)量，就需要在制造汽車(chē)時(shí)選擇輕型替代材料，而復合材料就是比較理想的替代材料之一。
1 復合材料及其特點(diǎn)
復合材料是由兩種或兩種以上的物理、化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)經(jīng)人工合成的材料。它不僅具有各組成材料的特點(diǎn)，而且具有單一材料無(wú)法具備的優(yōu)越的綜合性能。復合材料已經(jīng)有很長(cháng)的使用歷史，如從古代到今天仍然在建筑上使用的稻草或麥秸增強粘土、使用歷史超過(guò)100年的鋼筋混凝土等，它們均由兩種材料復合而成。在20世紀40年代，由于航空工業(yè)發(fā)展的需要，出現了復合材料這一名稱(chēng)。至今，已出現了多種各具特色的復合材料，在航空航天工業(yè)、建筑工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域應用廣泛。
1.1 復合材料分類(lèi)
復合材料種類(lèi)較多，但分類(lèi)方法不盡相同。常見(jiàn)的有：
(1)按照基體相的種類(lèi)分類(lèi)，可分為聚合物基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、石墨基復合材料、混凝土基復合材料等;(2)按照用途分類(lèi)，可分為結構復合材料、功能復合材料、智能復合材料;(3)按照增強的種類(lèi)�？煞譃轭w�；鶑秃喜牧�、晶須增強復合材料、纖維增強復合材料等。(4)按其組成，可分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料;(5)按其結構特點(diǎn)，又可分為纖維增強復合材料、夾層復合材料、細粒復合材料、混雜復合材料。
1.2 復合材料的主要特點(diǎn)
復合材料的主要特點(diǎn)是比重小、比模量大和比強度高，如碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂組成的碳纖維增強環(huán)氧樹(shù)脂復合材料的比強度是普通鋼的7倍、比模量是普通鋼的4倍。同時(shí)，復合材料還具有良好的抗疲勞性能、耐高溫性能、良好的破斷安全性能及優(yōu)良的化學(xué)穩定性能。另外，對于形狀復雜的構件，可以一次整體成型，成型工藝簡(jiǎn)便靈活。
2 復合材料在汽車(chē)上的應用
2.1 聚合物基復合材料
聚合物基復合材料是以有機聚合物為基體，連續纖維為增強材料組合而成的。纖維的高強度、高模量的特性使它成為理想的承載體�；w材料由于其粘結性能好，把纖維牢固地粘結起來(lái)。同時(shí)，基體又能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。纖維和基體之間的良好地復合顯示了各自的優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現最佳結構設計，具有許多優(yōu)良特性。常見(jiàn)的聚合物基復合材料主要有玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強復合材料及芳綸纖維增強復合材料。
玻璃纖維增強復合材料是以玻璃纖維與熱固性樹(shù)脂或熱塑性樹(shù)脂復合的材料，俗稱(chēng)玻璃鋼。具有強度高、價(jià)格低、來(lái)源豐富及工藝性能好等特性，常用來(lái)做汽車(chē)儀表、內飾件、發(fā)動(dòng)機散熱器風(fēng)扇葉片、導流板、擾流板及翼子板等，是目前汽車(chē)上應用較多的一種復合材料。碳纖維增強復合材料是以碳纖維或其織物為增強相，以樹(shù)脂、金屬、陶瓷等為黏結劑而制成的。
目前主要有碳纖維∕樹(shù)脂、碳纖維∕碳、碳纖維∕金屬、碳纖維∕陶瓷等復合材料。碳纖維增強復合材料與高強度鋼及輕質(zhì)合金相比，其輕量化效果最為顯著(zhù)，吸能效果也由于金屬材料及玻璃鋼，是最為理想的輕型材料。
2.2 金屬基復合材料
金屬基復合材料是由低強度、高韌性的基體和高強度、高彈性模量的纖維組成�；w大多采用鋁、鋁合金、銅、銅合金、鎂合金和鎳合金。具有高的強度和彈性模量，同時(shí)抗磨性和化學(xué)穩定性也較好。
主要有：(1)顆粒、晶須增強金屬基復合材料，在汽車(chē)上主要用于發(fā)動(dòng)機活塞、噴油嘴部件及制動(dòng)裝置等;(2)纖維增強金屬基復合材料，在汽車(chē)上主要用作活塞環(huán)、連桿、氣缸體、活塞銷(xiāo)等。
3 未來(lái)發(fā)展趨勢
由于復合材料優(yōu)異的性能，特別是作為汽車(chē)配件材料與傳統汽車(chē)材料相比，是較為理想的輕型材料。目前，在汽車(chē)上應用的主要是聚合物基復合材料和金屬基復合材料這兩種。與其他輕型材料相比，如塑料、輕質(zhì)合金等，復合材料在我國汽車(chē)工業(yè)中的用量偏小。未來(lái)，隨著(zhù)我國復合材料技術(shù)水平的提高，以及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策的調整，復合材料在我國汽車(chē)工業(yè)中特別是新能源車(chē)輛中的用量會(huì )逐漸增加。
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