各種汽車中的碳纖維材料

隨著超跑制造商對速度越來越極致的追求，“輕量化設(shè)計”成為了近期的關(guān)鍵詞，想想也是，那些V10，V12引擎的性能又不能被無限壓榨，與其讓旗下的每臺跑車都成為布加迪威龍SS或邁凱輪奔馳SLR這種馬力、扭矩怪獸，倒不如另辟蹊徑，把車做的更輕一些，使車輛擁有大的馬力/質(zhì)量比，順著這個思路，一些輕量化材料越來越多的被應(yīng)用到車輛每一個部分，今天要介紹的就是這些輕量化材料中的主力軍：碳纖維。
copyright 123456

一.碳纖維材料的優(yōu)勢

本文來自123

　　碳纖維是一種含碳量高于90%的無機高分子纖維，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟性，制備碳纖維是一個繁雜的過程，從原絲到成品需要經(jīng)過預(yù)氧化，高溫炭化，石墨化，表面處理等諸多步驟，每一步驟又有著諸如碳化溫度，預(yù)氧時間等嚴格的參數(shù)限制；成品碳纖維的軸向強度高，密度低、比性能高，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，繁雜的生產(chǎn)過程無疑造就了它優(yōu)異的品質(zhì)。

　如果咬文嚼字的話，應(yīng)用在超跑或賽車上的材料不能稱之為碳纖維，單純的碳纖維除用作絕熱保溫材料外一般不單獨使用，它多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料，所以準確地說，賽車及超跑中的碳纖維應(yīng)稱作碳纖維增強的復(fù)合材料。近年來，在汽車領(lǐng)域碳纖維被越來越多地應(yīng)用，它帶來的效果是顛覆性的，諸多好處不勝枚舉。

123456

　碳纖維特點之一就是質(zhì)量輕，這種材料應(yīng)用在超跑或賽車上帶來最直觀的改變就是整車重量的降低，在動力系統(tǒng)不變的前提下，減重的車身會帶來更出色的加速感受，相對于扔掉空調(diào)、音響等配置的減重方法，碳纖維材料的應(yīng)用在保留舒適配置的同時達到了更好的效果，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身、底盤減輕重量40～60%，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重量的1/3～1/6。


碳纖維為車輛輕量化做出的貢獻是毋庸置疑的，但更輕的質(zhì)量是否意味著更低的強度呢？答案是否定的！碳纖維復(fù)合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，雖然只是軸向強度出色，但也足以滿足對車輛安全性能的需求，"越厚的鋼板意味著越高的安全性能"這種說法本身是不太正確的，決定車體安全水平的因素主要是看車架的結(jié)構(gòu)和強度，所以碳纖維材料的應(yīng)用與整車安全性能沒有太大關(guān)系。 123,123

除了上述優(yōu)點外，碳纖維復(fù)合材料還具有出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)及出色的抗熱沖擊性，這使得它成為了發(fā)動機罩的理想材料，另外它的熱膨脹系數(shù)很低，使得車輛在高熱情況下運轉(zhuǎn)也不會帶來變形，優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能也是普通鋼材料不可比擬的。
本文來自123

二、碳纖維在汽車世界中的應(yīng)用 copyright 123456

　　雖說碳纖維慢慢進入了人們的視線，但想要普及這種新型材料恐怕還有待時日，目前它的應(yīng)用大多在一些高端車或各大賽場上，早在上世紀80年代，碳纖維就已經(jīng)走進了F1賽場，而近幾年又開始應(yīng)用在超跑領(lǐng)域，接下來要為您盤點的就是汽車世界中應(yīng)用碳纖維材料的一些典型案例。

123,123

　　(一)、全碳纖維車身 內(nèi)容來自123456

　　雷克薩斯作為日本成功的高端汽車品牌一直被全世界人青睞，舒適和安靜是它留給人的一貫印象，但它也有瘋狂的一面，旗下新上市的超跑LFA由設(shè)計團隊歷時十年完成，雖然560馬力的最大功率在超跑中處于中等水平，但它的車身徹底由碳纖維打造，造就了LFA1480公斤的低自重。

copyright 123456

柯尼賽格是瑞典的一家超跑制造商，致力于打造世界級的超級跑車，與LFA相同，它的整個車身也是由碳纖維打造，但更有噱頭的是，它曾是世界最快的量產(chǎn)跑車，在數(shù)據(jù)方面，它的最大馬力和最大扭矩均已過千！

copyright 123456

(二)、車輛內(nèi)飾 123456

　　法拉利458 Italia敢以國家的名字命名，就代表它一定有非凡之處，也許它方向盤上復(fù)雜的按鈕和錯亂的儀表盤讓人抓狂，但沒人在乎，因為它實在是太美了，美到我寫下這部分文字的時候內(nèi)心都是激動著的！它裝配的4.5LV8發(fā)動機性能出色，可以在加速上完爆前代車型F430，美到窒息的外形下是碳纖維打造的內(nèi)飾，駕駛艙內(nèi)每個細節(jié)都散發(fā)著高貴氣息！

123456

寶馬旗下的M車型一直是性能的代名詞，X6M作為新晉成員也跟隨了傳統(tǒng)，4.4LV8雙渦輪增壓發(fā)動機可提供最大555馬力的功率，百公里加速只需4.7秒，雖然它的底盤調(diào)校不像M3那樣激進，但對于大個子來說，它也算是身手敏捷了，X6M的內(nèi)飾使用了大量碳纖維材料，這讓本身就有火藥味的它又增加了一抹戰(zhàn)斗氣息。

(三)、其它應(yīng)用及碳纖維的局限性 123,123

　　帕加尼終于應(yīng)驗了承諾，推出了zonda的替代車型-huayra，這款百萬豪車很好地保留了帕加尼的原始氣息，為了打造更輕的車身，它的翼子板和鷗翼門都是由碳纖維打造，使得整車重量控制在3000磅(約為1.36噸)左右，再配以AMG為其打造的發(fā)動機，成就了它既暴躁又性感的性格。


除車身外，碳纖維材質(zhì)還可應(yīng)用于底盤，蘭博基尼的新SUV-urus的整個底盤都是由碳纖維制成，之前提到的雷克薩斯LFA也是如此。

123456

上述實例應(yīng)用碳纖維的主要目的是減重，而下面這些裝飾的意味則濃一些，一些性能車會在改裝時把車頂、尾翼及進氣格柵等部分裝飾成碳纖維，雖然也能起到輕量化的效果，但外觀上的改變更加顯眼。



　碳纖維應(yīng)用在F1賽車是三十多年前的事，它的到來為這項運動帶來了更快的速度和更高的安全性，而在更早之前它已經(jīng)被應(yīng)用到航空航天事業(yè)。

　碳纖維的好處說不盡，但它也有自己的局限性，雖然強度高但是碳纖維是脆性材料，受力過大不會發(fā)生形變而是直接斷裂，所以損壞后基本無法修復(fù)，而且碳纖維的高強度只限于軸向，它的徑向強度是比較脆弱的，不止如此，碳纖維與其它材料的連接也是個問題，使用傳統(tǒng)的栓接，連接孔周圍很容易產(chǎn)生裂紋，但它之所以未能普及，最大的原因就是成本問題，舉個簡單例子，全碳纖維車身及底盤的LFA售價要高于30萬英鎊，這幾乎是一輛法拉利458和一輛路虎攬勝價錢的總和！

本文來自123

  123456