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碳纖維復合材料在汽車前地板下縱梁加強板應用初探
2018-09-13 21:06:48· 來源：期刊—材料應用 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：為了探究碳纖維復合材料在結構件上應用的可行性，選取前地板下縱梁加強板作為研究對象，分別選取了兩套樹脂體系（低溫型碳纖維增強樹脂基復合材料及高溫型碳纖維增強樹脂基復合材料）進行了對比試驗。通過此項目掌握了車用碳纖維復合材料應用于前地板下縱梁加強板的主要性能評價方法。也對今后考慮碳纖維在線涂裝
摘要：為了探究碳纖維復合材料在結構件上應用的可行性，選取前地板下縱梁加強板作為研究對象，分別選取了兩套樹脂體系（低溫型碳纖維增強樹脂基復合材料及高溫型碳纖維增強樹脂基復合材料）進行了對比試驗。通過此項目掌握了車用碳纖維復合材料應用于前地板下縱梁加強板的主要性能評價方法。也對今后考慮碳纖維在線涂裝隨車身過烘干爐以及實現(xiàn)與金屬車身的粘接提供了一些借鑒思路。
關鍵詞：碳纖維 前地板下縱梁加強板 可行性分析
1前言
在全球節(jié)能減排的大趨勢下，碳纖維復合材料汽車已成為解決能源和環(huán)境問題的一種戰(zhàn)略性產(chǎn)品。隨著碳纖維制造成本的下降、復合材料制造工藝的成熟，目前國內(nèi)外汽車及零部件廠商都在積極地進行研究應用。國內(nèi)已經(jīng)有很多主機廠對碳纖維復合材料在車身外覆蓋件上應用的可行性進行一定研究，但關于其在汽車結構件上的應用研究卻鮮有報道。
2材料選擇及材料性能試驗方法
2.1材料
為了選擇前地板下縱梁加強板材料，并考慮其經(jīng)過涂裝烘干爐，選擇低溫型碳纖維增強樹脂基（熱塑）復合材料（以下簡稱為低溫型復合材料）及高溫型碳纖維增強樹脂基（熱固）復合材料（以下簡稱為高溫型復合材料）分別開展試驗。測試樣條為預浸布迭層，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級的3k編織纖維和T300級的12k單向纖維。樹脂基體均為環(huán)氧樹脂，纖維體積比為55%。膠黏劑為環(huán)氧樹脂型結構膠。下縱梁為H1500鋼板。
2.2試驗方法及設備
拉伸試驗參照ASTMD3039/D3039M-08《聚合物基復合材料拉伸性能試驗方法》，彎曲試驗參照GB/T1449—005《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》，沖擊試驗參照GB/T1043.1—008《塑料簡支梁沖擊性能的測定第1部分：非儀器化沖擊試驗》，抗剪試驗參照GB/T7124—008《膠粘劑拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）》，低溫脆化試驗參照GB/T5470—008《塑料沖擊法脆化溫度的測定》，熱變形溫度測定參照GB/T1634.2—2004《塑料負荷變形溫度的測定第2部分：塑料、硬塑料和長纖維增強復合材料》。采用Zwick拉伸試驗機，擺錘沖擊試驗機，維卡熱變形試驗機，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試驗結果
3.1拉伸試驗
試驗采用Zwick拉伸試驗機。加載速度為2mm/min。拉伸試驗結果見表1。拉伸試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料經(jīng)過耐溫試驗后拉伸強度都略有下降，經(jīng)過220℃烘烤后拉伸強度下降明顯。
3.2彎曲試驗
彎曲試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料經(jīng)過耐溫試驗后彎曲性能變化不明顯，但經(jīng)過220℃烘烤后彎曲強度下降明顯，見表2。
關鍵詞：碳纖維 前地板下縱梁加強板 可行性分析
1前言
在全球節(jié)能減排的大趨勢下，碳纖維復合材料汽車已成為解決能源和環(huán)境問題的一種戰(zhàn)略性產(chǎn)品。隨著碳纖維制造成本的下降、復合材料制造工藝的成熟，目前國內(nèi)外汽車及零部件廠商都在積極地進行研究應用。國內(nèi)已經(jīng)有很多主機廠對碳纖維復合材料在車身外覆蓋件上應用的可行性進行一定研究，但關于其在汽車結構件上的應用研究卻鮮有報道。
2材料選擇及材料性能試驗方法
2.1材料
為了選擇前地板下縱梁加強板材料，并考慮其經(jīng)過涂裝烘干爐，選擇低溫型碳纖維增強樹脂基（熱塑）復合材料（以下簡稱為低溫型復合材料）及高溫型碳纖維增強樹脂基（熱固）復合材料（以下簡稱為高溫型復合材料）分別開展試驗。測試樣條為預浸布迭層，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級的3k編織纖維和T300級的12k單向纖維。樹脂基體均為環(huán)氧樹脂，纖維體積比為55%。膠黏劑為環(huán)氧樹脂型結構膠。下縱梁為H1500鋼板。
2.2試驗方法及設備
拉伸試驗參照ASTMD3039/D3039M-08《聚合物基復合材料拉伸性能試驗方法》，彎曲試驗參照GB/T1449—005《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》，沖擊試驗參照GB/T1043.1—008《塑料簡支梁沖擊性能的測定第1部分：非儀器化沖擊試驗》，抗剪試驗參照GB/T7124—008《膠粘劑拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）》，低溫脆化試驗參照GB/T5470—008《塑料沖擊法脆化溫度的測定》，熱變形溫度測定參照GB/T1634.2—2004《塑料負荷變形溫度的測定第2部分：塑料、硬塑料和長纖維增強復合材料》。采用Zwick拉伸試驗機，擺錘沖擊試驗機，維卡熱變形試驗機，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試驗結果
3.1拉伸試驗
試驗采用Zwick拉伸試驗機。加載速度為2mm/min。拉伸試驗結果見表1。拉伸試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料經(jīng)過耐溫試驗后拉伸強度都略有下降，經(jīng)過220℃烘烤后拉伸強度下降明顯。
3.2彎曲試驗
彎曲試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料經(jīng)過耐溫試驗后彎曲性能變化不明顯，但經(jīng)過220℃烘烤后彎曲強度下降明顯，見表2。
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