汽車輕量化是國內(nèi)外汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢,而復(fù)合材料作為汽車輕量化的三大材料之一,因其密度低、高比強比模、抗疲勞、耐腐蝕、可整體成型等優(yōu)異綜合性能,具有最大的減重效果,是實現(xiàn)節(jié)能減排的有效手段,并可同時提高汽車的安全性和壽命,因此在汽車領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。碳纖維復(fù)合材料用于汽車承力結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到了國際上的廣泛關(guān)注,其中車輪作為汽車的主承力、A類關(guān)鍵安全件,因其屬于旋轉(zhuǎn)件,采用輕量化碳纖維材料可以獲得更大的減重效果。目前國外已有碳纖維復(fù)合材料汽車輪轂的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品報道,其技術(shù)特點主要以連續(xù)碳纖維增強熱固性(樹脂基)復(fù)合材料(LCFP)為主。
長纖維增強熱塑性(樹脂基)復(fù)合材料(LCFT)具有質(zhì)量輕、性能高、生產(chǎn)效率高、易回收、可循環(huán)重復(fù)使用等突出特點,與熱固性(樹脂基)復(fù)合材料(LCFP)相比,其可回收性優(yōu)勢明顯,同時可采用高效率的注塑、模壓等工藝制造產(chǎn)品,生產(chǎn)節(jié)拍能夠滿足汽車行業(yè)產(chǎn)量的要求,其制造成本較低。目前已經(jīng)在汽車保險杠、發(fā)動機罩蓋等非承力件大量使用,但在承力結(jié)構(gòu)上還鮮有研究應(yīng)用報道。
北京航空航天大學(xué)、北京納盛通新材料科技有限公司針對新能源純電動汽車的輕量化需求,研究開發(fā)了長碳纖維增強熱塑性(樹脂基)復(fù)合材料(LCFT)輪轂,自主設(shè)計了適用于長碳纖維(樹脂基)復(fù)合材料性能和制造特點的電動汽車輪轂結(jié)構(gòu),并自主創(chuàng)新專利知識產(chǎn)權(quán)開發(fā)出能夠滿汽車足輪轂性能和生產(chǎn)要求的長碳纖維增強尼龍復(fù)合材料(PA)及注塑工藝,所開發(fā)的產(chǎn)品可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)并具有成本競爭力,相比汽車鋁輪轂可大幅減重40-60wt%,尺寸精度更高,抗疲勞、抗蠕變、耐熱、耐環(huán)境性能等性能更加優(yōu)異, 生產(chǎn)效率更高、成本更低,且具有環(huán)保、可回收與循環(huán)使用,其對新能源電動汽車的發(fā)展必將有重要推動作用。