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并非绝对坚如磐石 解密昂贵的碳纤维材料

2013年06月09日10:05
来源:搜狐汽车

  随着超跑制造商对速度越来越极致的追求,“轻量化设计”成为了近期的关键词,想想也是,那些V10V12引擎的性能又不能被无限压榨,与其让旗下的每台跑车都成为布加迪威龙SS或迈凯轮奔驰SLR这种马力、扭矩怪兽,倒不如另辟蹊径,把车做的更轻一些,使车辆拥有大的马力/质量比,顺着这个思路,一些轻量化材料越来越多的被应用到车辆每一个部分,今天要介绍的就是这些轻量化材料中的主力军:碳纤维。

一.车辆采用碳纤维材料的优势

  碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高分子纤维,它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软性,制备碳纤维是一个繁杂的过程,从原丝到成品需要经过预氧化,高温炭化,石墨化,表面处理等诸多步骤,每一步骤又有着诸如碳化温度,预氧时间等严格的参数限制;成品碳纤维的轴向强度高,密度低、比性能高,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,繁杂的生产过程无疑造就了它优异的品质。
  如果咬文嚼字的话,应用在超跑或赛车上的材料不能称之为碳纤维,单纯的碳纤维除用作绝热保温材料外一般不单独使用,它多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料,所以准确地说,赛车及超跑中的碳纤维应称作碳纤维增强的复合材料。近年来,在汽车领域碳纤维被越来越多地应用,它带来的效果是颠覆性的,诸多好处不胜枚举。

   碳纤维特点之一就是质量轻,这种材料应用在超跑或赛车上带来最直观的改变就是整车重量的降低,在动力系统不变的前提下,减重的车身会带来更出色的加速感受,相对于扔掉空调、音响等配置的减重方法,碳纤维材料的应用在保留舒适配置的同时达到了更好的效果,碳纤维复合材料的应用可使汽车车身、底盘减轻重量40~60%,相当于钢结构重量的1/3~1/6。

   碳纤维为车辆轻量化做出的贡献是毋庸置疑的,但更轻的质量是否意味着更低的强度呢?答案是否定的!碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7-9倍,虽然只是轴向强度出色,但也足以满足对车辆安全性能的需求,"越厚的钢板意味着越高的安全性能"这种说法本身是不太正确的,决定车辆被动安全水平的因素主要是看车架的结构和强度,所以碳纤维材料的应用与整车安全性能没有直接关系。

   除了上述优点外,碳纤维复合材料还具有出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)及出色的抗热冲击性,这使得它成为了发动机罩的理想材料,另外它的热膨胀系数很低,使得车辆在高热情况下运转也不会带来变形,优秀的抗腐蚀与辐射性能也是它优于普通钢材料的一大亮点。

 

(责任编辑:师晓飞)
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