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复合材料在汽车上的应用 摘要: 概述了纤维增强树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等在汽车上的应用现状，并对复合材料在汽车上的应用前景进行了展望。国内外现状表明，复合材料在汽车上将有广阔的应用前景，同时，也有很多问题有待解决。 1 树脂基复合材料在汽车上的应用 随着汽车工业的飞速发展，节能、环保、安全日益成为当今世界汽车界的研究热点。汽车轻量化无疑是解决这些问题的最佳途径。而复合材料具有比模量高、比强度高、耐腐蚀、可设计性强、综合经济效益明显等优点，正日益成为汽车轻量化的首选材料，逐渐受到世界汽车生产商的青睐。 美国作为世界第一大复合材料生产与消耗国，据估算汽车用复合材料年消耗量超过70 万t，通用汽车公司、福特汽车公司、戴姆勒·克莱斯勒公司三大汽车公司以及Mack、Aero-star 等重型车厂，复合材料的使用都取得了明显收效。 在欧洲，复合材料也已经在梅赛德斯－ 奔驰、宝马、大众、沃尔沃、莲花、曼恩等欧洲汽车公司的各种车型中大量应用。 在中国，虽然目前复合材料年产量已达到180 万t，但在汽车工业中年用量很小，2008 年13 万t，因此具有很大的发展空间和广阔的发展前景。 常用的树脂基复合材料主要是由纤维来增强。与金属材料相比，纤维增强塑料(FRP) 不仅质量轻、比强度高、耐腐蚀性好，生产工序简单，且能实现大批量生产，因而生产效率高，成本较低。如果以单位体积计算，生产塑料制件的费用仅为有色金属的十分之一。另外，FRP 还可使形状复杂的金属部件设计简单化，可将相关零件集成在一个系统零件上，达到复杂零件一次成型的目的。如福特汽车通过将汽车发动机盖改成模塑件，可有效整合原来11 个金属部件，大大简化了生产过程。 1．1 玻璃纤维增强塑料(GFRP) GFRP 在中国俗称玻璃钢，它不仅质量稳定、资源丰富、成本低，而且吸收冲击能量的性能、耐腐蚀性能较好，降低噪音的效果较好，且设计灵活，因此是目前汽车上应用最多的树脂基复合材料，主要用于发动机、发动机周边部件及车身。 美国通用汽车公司从1990 年开始，首先用玻璃钢制造轿车发动机气门罩、壳，随后用于进气歧管、油底壳、空滤器壳、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、发动机隔音板等零件的制造，效果很好。 另外，玻璃钢还可用于车身结构件( 如骨架、梁、柱等)、覆盖件如格栅、前翼子板、顶盖、车门、行李箱盖、后侧板等)以及保险杠、油箱等，也有用于整个车身壳体，如美国的雪佛兰子弹头、东风客车公司生产的DHZ6122HR 高速客车等都是采用全玻璃钢车身制造。从减轻汽车自重来看，采用玻璃钢代替钢材已成为车身结构发展的必然趋势。 在欧洲、美国及日本等汽车制造业发达的国家，已普遍采用玻璃钢材料制造汽车零部件，如内装饰件( 仪表板、车门内板、座椅、发动机罩等);外装饰件( 保险杠、挡泥板、导流罩等);功能与结构件( 天然气气瓶、油箱、风扇叶片、油气踏板等)。为适应轻量化的要求，欧美等国家中重型卡车外包覆件几乎都是复合材料制造的。在很多名牌汽车上，使用玻璃纤维及其复合材料的也有很多，如美国林肯大陆使用的SMC 发动机罩、保险杠、后部行李箱盖、玻纤增强PET 空调管、排气门;美国凯迪拉克赛威的玻纤增强PPO 后窗下部件;美国道奇Interpid ESX2 跑车的玻纤增强PET 车身板; 法国Envivo的玻璃钢天然气瓶; 英国TVRChimaera 跑车选用玻璃钢作车身。 在中国，大型、豪华客车中应用玻璃钢较多，如厦门/苏州金龙、西沃、安凯、郑州宇通、丹东黄海、福田欧V 等客车厂的几乎所有车型都有应用，涉及部件有前后围、前后保险杠、翼子板、轮护板、裙板（侧围板)、后视镜、仪表板、仓门板等。在中小型客车中，玻璃钢也有应用，但相对萎缩，如南京依维柯S 系列车的SMC 前保险杠、手糊/RTM 硬顶、BMC 前大灯反射罩;都灵V 系列车的SMC 豪华面罩、电动门总成、三角窗总成、后行李厢门总成和FRP 后围总成;英格尔轿车的后导流板和乘用车优尼柯的前导流板;春兰中型车的前导流板和吉利轿车的前、后保险杆、后导流板等。但是，与国外相比，中国生产的汽车用玻璃钢部件较少，而且大部分是用手糊法或RTM 生产，劳动生产率低，产品档次也不高。当然，随着近年来引进车型相 关部件的国产化以及国产车型的改进和更新，会有越来越多的车型开始采用玻璃钢部件。 1. 2 碳( 石墨) 纤维增强复合材料( CFRP) 碳纤维增强树脂基复合材料具有足够的强度和刚度，以及优良的综合性能，是制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料(仅相当于钢结构质量的六分之一到三分之一)，受到汽车工业广泛重视。常用于制造汽车车身、发动机零件等，可有效降低汽车自重并提高