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碳纖維復(fù)合材料在汽車前地板下縱梁加強(qiáng)板應(yīng)用初探

2018-09-13 21:06:48·  來(lái)源：期刊—材料應(yīng)用  作者：郭琳琳徐勇范偉江吳慶春 （一汽轎車股份有限公司）  
　
　　摘要：為了探究碳纖維復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用的可行性，選取前地板下縱梁加強(qiáng)板作為研究對(duì)象，分別選取了兩套樹(shù)脂體系（低溫型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料及高溫型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料）進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)此項(xiàng)目掌握了車用碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于前地板下縱梁加強(qiáng)板的主要性能評(píng)價(jià)方法。也對(duì)今后考慮碳纖維在線涂裝
　　摘要：為了探究碳纖維復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用的可行性，選取前地板下縱梁加強(qiáng)板作為研究對(duì)象，分別選取了兩套樹(shù)脂體系（低溫型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料及高溫型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料）進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)此項(xiàng)目掌握了車用碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于前地板下縱梁加強(qiáng)板的主要性能評(píng)價(jià)方法。也對(duì)今后考慮碳纖維在線涂裝隨車身過(guò)烘干爐以及實(shí)現(xiàn)與金屬車身的粘接提供了一些借鑒思路。

關(guān)鍵詞：碳纖維 前地板下縱梁加強(qiáng)板 可行性分析

1前言

在全球節(jié)能減排的大趨勢(shì)下，碳纖維復(fù)合材料汽車已成為解決能源和環(huán)境問(wèn)題的一種戰(zhàn)略性產(chǎn)品。隨著碳纖維制造成本的下降、復(fù)合材料制造工藝的成熟，目前國(guó)內(nèi)外汽車及零部件廠商都在積極地進(jìn)行研究應(yīng)用。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多主機(jī)廠對(duì)碳纖維復(fù)合材料在車身外覆蓋件上應(yīng)用的可行性進(jìn)行一定研究，但關(guān)于其在汽車結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用研究卻鮮有報(bào)道。



2材料選擇及材料性能試驗(yàn)方法
2.1材料
為了選擇前地板下縱梁加強(qiáng)板材料，并考慮其經(jīng)過(guò)涂裝烘干爐，選擇低溫型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基（熱塑）復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱為低溫型復(fù)合材料）及高溫型碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基（熱固）復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱為高溫型復(fù)合材料）分別開(kāi)展試驗(yàn)。測(cè)試樣條為預(yù)浸布迭層，迭層可采用編織（表層）/單向纖維（UD）（中間層）/編織（表層）。碳纖維采用T300級(jí)的3k編織纖維和T300級(jí)的12k單向纖維。樹(shù)脂基體均為環(huán)氧樹(shù)脂，纖維體積比為55%。膠黏劑為環(huán)氧樹(shù)脂型結(jié)構(gòu)膠。下縱梁為H1500鋼板。

2.2試驗(yàn)方法及設(shè)備
拉伸試驗(yàn)參照ASTMD3039/D3039M-08《聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法》，彎曲試驗(yàn)參照GB/T1449—005《纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》，沖擊試驗(yàn)參照GB/T1043.1—008《塑料簡(jiǎn)支梁沖擊性能的測(cè)定第1部分：非儀器化沖擊試驗(yàn)》，抗剪試驗(yàn)參照GB/T7124—008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測(cè)定（剛性材料對(duì)剛性材料）》，低溫脆化試驗(yàn)參照GB/T5470—008《塑料沖擊法脆化溫度的測(cè)定》，熱變形溫度測(cè)定參照GB/T1634.2—2004《塑料負(fù)荷變形溫度的測(cè)定第2部分：塑料、硬塑料和長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料》。采用Zwick拉伸試驗(yàn)機(jī)，擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)，維卡熱變形試驗(yàn)機(jī)，低溫脆化儀，掃描電子顯微鏡，熱重分析儀，紅外光譜分析儀。烘烤條件為220℃，0.5h。

3試驗(yàn)結(jié)果
3.1拉伸試驗(yàn)
試驗(yàn)采用Zwick拉伸試驗(yàn)機(jī)。加載速度為2mm/min。拉伸試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示，無(wú)論低溫型復(fù)合材料還是高溫型復(fù)合材料經(jīng)過(guò)耐溫試驗(yàn)后拉伸強(qiáng)度都略有下降，經(jīng)過(guò)220℃烘烤后拉伸強(qiáng)度下降明顯。

3.2彎曲試驗(yàn)
彎曲試驗(yàn)結(jié)果顯示，無(wú)論低溫型復(fù)合材料還是高溫型復(fù)合材料經(jīng)過(guò)耐溫試驗(yàn)后彎曲性能變化不明顯，但經(jīng)過(guò)220℃烘烤后彎曲強(qiáng)度下降明顯，見(jiàn)表2。
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