復(fù)合資料是由2種或2種以上不異性質(zhì)的資料，經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)的辦法組分解的一種具有新功能的資料。由于其優(yōu)異的力學(xué)功能、高比強(qiáng)度和比模量、可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)，復(fù)合資料在航空航天范疇曾經(jīng)失掉了普遍使用。近年來(lái)，化工程度的不時(shí)進(jìn)步，復(fù)合資料中纖維以及樹(shù)脂等原資料的價(jià)錢(qián)下降，工藝程度不時(shí)進(jìn)步、批量化消費(fèi)才能的提升，也爲(wèi)復(fù)合資料在交通范疇的使用提供了良好的契機(jī)。

目前，關(guān)于環(huán)境成績(jī)的注重以及關(guān)于節(jié)能減排的迫切需求使得各國(guó)在汽車(chē)以及軌道交通范疇關(guān)于復(fù)合資料的使用加大了研發(fā)的投入，各大企業(yè)也在復(fù)合資料使用方面不時(shí)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新以及拓展復(fù)合資料使用范圍以進(jìn)步本身競(jìng)爭(zhēng)力。

一、不銹鋼復(fù)合材料在汽車(chē)范疇的使用劣勢(shì)

不銹鋼復(fù)合材料作爲(wèi)一種新型資料，以其共同的劣勢(shì)已普遍使用于航空航天范疇，關(guān)于目前競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈以及關(guān)于輕量化要求不時(shí)進(jìn)步的汽車(chē)范疇，復(fù)合資料也在以下幾個(gè)方面凸顯了其在這一范疇的使用劣勢(shì)。

1.具有優(yōu)異的力學(xué)功能、各向異性非均質(zhì)

復(fù)合資料的特點(diǎn)是比強(qiáng)度與比模量高。比強(qiáng)度、比模量辨別是指資料的強(qiáng)度和模量與密度之比，當(dāng)比強(qiáng)度越高時(shí)，同一強(qiáng)度下零件的自重就越?。划?dāng)比模量越高時(shí)，零件的剛性就越大。因而這2種功能的進(jìn)步，對(duì)需求很高力學(xué)功能且高速運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)造件，和需加重自重與加強(qiáng)承載才能的運(yùn)輸工具具有重要意義。復(fù)合資料不同于傳統(tǒng)資料，其具有各向異性的特點(diǎn)，例如纖維加強(qiáng)復(fù)合資料，其沿纖維方向的比強(qiáng)度比模量分明優(yōu)于垂直于纖維方向，因而在其力學(xué)功能上其具有各向異性。

2.功能具有可設(shè)計(jì)性，可完成全體化設(shè)計(jì)與成型

復(fù)合資料的構(gòu)造和對(duì)應(yīng)的功能均具有可設(shè)計(jì)性，不同于傳統(tǒng)非復(fù)合資料的功能曾經(jīng)確定，復(fù)合資料的功能可經(jīng)過(guò)相應(yīng)設(shè)計(jì)來(lái)完成。其中基體資料與加強(qiáng)資料的選擇、纖維方向的選擇、鋪層的設(shè)計(jì)都可以影響復(fù)合資料的全體功能，并可依據(jù)組成復(fù)合資料的基體資料以及加強(qiáng)資料的參數(shù)關(guān)于復(fù)合資料的功能停止計(jì)算。相比于傳統(tǒng)資料制造的零件經(jīng)過(guò)鉚接、焊接等方式停止銜接，復(fù)合資料可經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)以及適當(dāng)?shù)墓に囃瓿扇w成型，可提升零件全體的功能、降低本錢(qián)、加重全體質(zhì)量。

3.抗疲勞、減震降噪、耐腐蝕

復(fù)合資料除了具有良好的力學(xué)功能外，也具有抗疲勞、耐腐蝕、減震等優(yōu)異特性。以普遍使用的纖維加強(qiáng)復(fù)合資料爲(wèi)例，由于其纖維與基體間存在界面，外加載荷由基體傳至加強(qiáng)纖維承當(dāng)。而且界面可以無(wú)效地阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，對(duì)大多金屬資料而言，其疲勞強(qiáng)度極限是拉伸強(qiáng)度的30％～50％，相應(yīng)的復(fù)合資料則可到達(dá)60％～80％。復(fù)合資料可以經(jīng)過(guò)復(fù)合資料的界面以及夾層構(gòu)造吸能，可以無(wú)效進(jìn)步其減震降噪的效果，因而也在空中交通的使用中有較大的劣勢(shì)。此外，復(fù)合資料化學(xué)波動(dòng)性很強(qiáng)，如運(yùn)用纖維加強(qiáng)酚醛樹(shù)脂，所得資料可以在含氯離子的酸性介質(zhì)中臨時(shí)運(yùn)用；采用玻璃纖維加強(qiáng)的塑料，可用于制造出耐強(qiáng)酸、鹽和某些溶劑腐蝕的泵、閥、容器和管道等設(shè)備；運(yùn)用耐堿纖維與塑料復(fù)合而成的資料，還可以在強(qiáng)堿性環(huán)境中運(yùn)用。

4.構(gòu)造功用一體化

熱塑性塑料耐磨功能并不出色，但在其中參加大批的短切碳纖維分解復(fù)合資料后，其耐磨功能可添加幾倍。例如采用碳纖維加強(qiáng)后的聚丙烯（PP）復(fù)合資料，其耐磨性爲(wèi)自身的2.5倍，對(duì)應(yīng)的聚四氟乙烯爲(wèi)自身的3倍，而聚氯乙烯則到達(dá)自身的3.8倍。中選用適當(dāng)塑料與鋼板復(fù)合時(shí)，能失掉功能極佳、可用于制造耐磨物件的資料。例如用聚四氟乙烯或聚甲醛爲(wèi)表層、多孔青銅和鋼板爲(wèi)里層制成的3層復(fù)合資料，是可制成滑動(dòng)軸承的良好資料。

所以從降低模具加工本錢(qián)，加重制件自身質(zhì)量以及添加設(shè)計(jì)自在度和零件集成水平方面思索，復(fù)合資料的使用都成爲(wèi)各國(guó)以及各大企業(yè)對(duì)技術(shù)改造和改善的重要方向

二、復(fù)合資料在汽車(chē)范疇的使用現(xiàn)狀

汽車(chē)范疇不斷追求不時(shí)降低油耗和能量耗費(fèi)，其輕量化已成爲(wèi)趨向，而復(fù)合資料由于其比強(qiáng)度、比模量高的特點(diǎn)，在汽車(chē)輕量化進(jìn)程中有很大的使用前景；反之汽車(chē)輕量化的迫切需求，也推進(jìn)著相關(guān)復(fù)合資料技術(shù)的開(kāi)展。

復(fù)合資料在汽車(chē)上的使用曾經(jīng)擁有較長(zhǎng)的歷史，從1952年，通用汽車(chē)公司推出的一款采用玻璃纖維制造的“Corvette”跑車(chē)至今曾經(jīng)過(guò)來(lái)了六十余年。在這些年的開(kāi)展中，復(fù)合資料的使用范圍被不時(shí)推行，其已被普遍使用于發(fā)起機(jī)蓋、前后保險(xiǎn)杠、內(nèi)飾及板彈簧等部件的設(shè)計(jì)與制造。

1.加強(qiáng)塑料及玻璃纖維復(fù)合資料（GFRP）的使用

復(fù)合資料使用于汽車(chē)上的功用構(gòu)件及內(nèi)飾資料較爲(wèi)成熟，各廠家不時(shí)優(yōu)化資料的工藝性并且進(jìn)步資料的美感。例如運(yùn)用加強(qiáng)PP制造發(fā)起機(jī)冷卻風(fēng)扇葉片和正時(shí)齒帶上下罩蓋等制品。

荷蘭利安德巴塞爾公司（LyondellBasell）曾推出的新型Softell配混物，具有柔軟的觸感，既可作爲(wèi)汽車(chē)內(nèi)飾資料，亦可添加美感，德國(guó)歐寶公司（Opel）曾經(jīng)將其用于新車(chē)型Astra的儀表板以及車(chē)門(mén)面板的消費(fèi)。

在梅塞德斯奔馳C級(jí)轎車(chē)上，運(yùn)用Mahle過(guò)濾零碎公司提供的復(fù)合資料流體過(guò)濾組件，該組件采用朗盛公司的35%玻纖加強(qiáng)的Durethan AKV PA 66制成，相對(duì)于傳統(tǒng)資料加重了38%的質(zhì)量。

寶馬公司7系車(chē)型，經(jīng)過(guò)擠出模壓成型技術(shù)，運(yùn)用供給商Faist提供的Stamax P30YK430資料，來(lái)制造引擎降噪板和底部護(hù)板。其綜分解本比GMT更低，而且對(duì)汽車(chē)底部的維護(hù)較好。

克萊斯勒集團(tuán)無(wú)限責(zé)任公司Jeep汽車(chē)運(yùn)用了并行片狀模塑料（SMC）遮陽(yáng)板，其在減重的根底上也可以添加客戶的運(yùn)用體驗(yàn)，3片SMC的遮陽(yáng)硬頂可以便于用戶的挪動(dòng)。

2.碳纖維復(fù)合資料（CFRP）的使用

經(jīng)過(guò)多年開(kāi)展玻璃纖維復(fù)合資料在汽車(chē)上的使用曾經(jīng)非常成熟，包括SMC、長(zhǎng)纖維加強(qiáng)熱塑性資料（LFT）以及玻纖熱塑料（GMT）等成型工藝都失掉不時(shí)的改良，可以停止批量化消費(fèi)。但玻璃纖維也存在強(qiáng)度和剛度缺乏的缺陷，這就限制了其次要用于非承力構(gòu)件。而碳纖維復(fù)合資料，作爲(wèi)先進(jìn)復(fù)合資料，以其優(yōu)異的力學(xué)功能已普遍使用于航空航天等軍工商品范疇，其可以與汽車(chē)所用的鋼構(gòu)造媲美。并在輕量化方面及能量吸收方面更勝一籌。近年來(lái)隨著碳纖維價(jià)錢(qián)的下降，碳纖維復(fù)合資料在汽車(chē)上的使用范圍也不時(shí)拓寬。其可作爲(wèi)受力骨架、底盤(pán)、車(chē)頂、車(chē)門(mén)、保險(xiǎn)杠、輪轂、傳動(dòng)軸、板簧等，其車(chē)種也有高檔跑車(chē)到普通轎車(chē)、客車(chē)和火車(chē)等。并且碳纖維復(fù)合資料的使用也成爲(wèi)車(chē)輛高質(zhì)量的意味。

2003年克萊斯勒集團(tuán)無(wú)限責(zé)任公司推出的Dodge Viper型跑車(chē)，采用碳纖維復(fù)合資料來(lái)制造擋板支架零碎，這也是此項(xiàng)技術(shù)在大型底盤(pán)和車(chē)身內(nèi)部部件的初次使用。新款奔馳SLR的車(chē)身殼體、車(chē)門(mén)和發(fā)起機(jī)罩都采用了碳纖維復(fù)合資料。特拉斯開(kāi)發(fā)的具有電動(dòng)汽車(chē)Roadster的雙座跑車(chē)也異樣擁有碳纖維車(chē)身。寶馬公司M系列車(chē)頂采用碳纖維復(fù)合資料，其運(yùn)用了Hexcel的多軸加強(qiáng)資料。寶馬公司也宣布與SGL集團(tuán)成立一家合資公司，開(kāi)發(fā)作產(chǎn)碳纖維資料。

碳纖維復(fù)合資料不只可以使用于車(chē)身，發(fā)起機(jī)罩蓋也可以采用碳纖維復(fù)合資料停止制造，其不只質(zhì)量輕也便于消費(fèi)，綜分解本低。通用汽車(chē)Cheverolet Corvette Z06 留念版轎車(chē)發(fā)起機(jī)罩蓋采用碳纖維復(fù)合資料，質(zhì)量?jī)H爲(wèi)9.3kg。此發(fā)起機(jī)罩外板采用碳纖維/環(huán)氧復(fù)合資料制備，內(nèi)板爲(wèi)SMC和低密度玻纖共混而成。

法國(guó)SP公司經(jīng)過(guò)樹(shù)脂膜浸漬技術(shù)運(yùn)用碳纖維加強(qiáng)資料和樹(shù)脂薄膜制備發(fā)起機(jī)罩蓋，其可不運(yùn)用高本錢(qián)的熱壓罐成型，完成高溫固化，也可堅(jiān)持高質(zhì)量無(wú)空隙外表光亮度。

近年來(lái)汽車(chē)行業(yè)飛速開(kāi)展，關(guān)于碳纖維復(fù)合資料的研發(fā)上也投入較大的研發(fā)力度，并采取與具有技術(shù)根底雄厚的復(fù)合資料公司停止協(xié)作，中航復(fù)合資料無(wú)限責(zé)任公司與中國(guó)汽車(chē)集團(tuán)公司、長(zhǎng)安汽車(chē)股份無(wú)限公司、比亞迪股份無(wú)限公司等公司在汽車(chē)引擎蓋、傳動(dòng)軸、輪轂、板簧、全體車(chē)身等項(xiàng)目上都具有嚴(yán)密協(xié)作。

目前也有許多全復(fù)合資料轎車(chē)問(wèn)世，以其優(yōu)異的功能和創(chuàng)新的理念吸引各方關(guān)注。意大利研制的“K200 ROAD”全座復(fù)合資料轎車(chē)，該車(chē)采用熱壓罐成型，運(yùn)用全體成型辦法。荷蘭曾試制全復(fù)合資料電動(dòng)巴士，長(zhǎng)15m、寬2.5m、高1.5m，采用環(huán)氧樹(shù)脂，運(yùn)用真空灌注的辦法成型。其不只具有阻尼性且其復(fù)合資料傳動(dòng)軸板簧相比于鋼制資料可減重50%～60%。中航復(fù)合資料無(wú)限責(zé)任公司采用國(guó)產(chǎn)碳纖維完成了全復(fù)合資料電動(dòng)客車(chē)車(chē)身，車(chē)身全長(zhǎng)12m，整車(chē)質(zhì)量爲(wèi)8.5t。

3.新方式及環(huán)保型復(fù)合資料的使用

相比于傳統(tǒng)資料，復(fù)合資料在汽車(chē)范疇有其獨(dú)有的特點(diǎn)，如高比強(qiáng)度比模量、可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)。針對(duì)可設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)，可將其與其他資料相結(jié)合使其不只在力學(xué)功能方面表現(xiàn)優(yōu)異也使其具有特定的功用性。所以，將復(fù)合資料以新的方式停止開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，突出其構(gòu)造功用一體化也成爲(wèi)了一個(gè)重要方向。復(fù)合資料雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其回收成績(jī)不斷是限制復(fù)合資料在汽車(chē)上使用的難點(diǎn)。近年來(lái)關(guān)于環(huán)境的注重，關(guān)于節(jié)能減排要求的不時(shí)提升，爲(wèi)復(fù)合資料在汽車(chē)輕量化方向上提供了開(kāi)展契機(jī)，也異樣爲(wèi)復(fù)合資料的回收提出了更高的要求。傳統(tǒng)的玻璃纖維與碳纖維復(fù)合資料特別是熱固性資料難停止回收而且難降解，因而給環(huán)境帶來(lái)困擾。

起亞汽車(chē)（Kia Motor）美國(guó)公司的拔出式混合動(dòng)力4座小轎車(chē)Ray采用少量復(fù)合資料，這款概念車(chē)采用了輕質(zhì)回收資料，太陽(yáng)能電池嵌在玻璃車(chē)頂上。法國(guó)國(guó)度迷信研討中心正在研討大麻和聚氨酯，希冀嘗試以其爲(wèi)原料來(lái)制造復(fù)合資料，此種資料將會(huì)具有價(jià)錢(qián)更廉價(jià)、質(zhì)量更輕、韌度更強(qiáng)，而且具有可生物降解的特點(diǎn)。

英國(guó)倫敦皇家學(xué)院及其協(xié)作者曾研收回一種碳纖維復(fù)合資料并請(qǐng)求了zhuanli，此資料可用于存儲(chǔ)和釋放電能，不只耐用、質(zhì)量輕且力學(xué)功能出色，可用于構(gòu)造件和車(chē)身面板的制造。運(yùn)用該資料制成的汽車(chē)，其自身就可以看作一個(gè)電池，由于其充放電進(jìn)程不包括化學(xué)反響，因而電池功能不會(huì)隨工夫而衰減。

三、復(fù)合資料在汽車(chē)范疇使用需求

1.樹(shù)立復(fù)合資料的設(shè)計(jì)理念

復(fù)合資料的設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)資料，其設(shè)計(jì)、資料、工藝是3大要點(diǎn)，但其并非獨(dú)立，三者之間存在著親密的聯(lián)絡(luò)。目前復(fù)合資料次要用于替代金屬資料停止運(yùn)用，所以在設(shè)計(jì)方面也會(huì)存在“替代資料”的設(shè)計(jì)思想。而真正要完成復(fù)合資料的劣勢(shì)，就需求在設(shè)計(jì)理念上停止創(chuàng)新，針對(duì)復(fù)合資料本身特點(diǎn)，結(jié)合資料及工藝性停止設(shè)計(jì)。

2.低本錢(qián)資料

目前復(fù)合資料特別是先進(jìn)復(fù)合資料次要的使用范圍爲(wèi)航空航天范疇，所運(yùn)用的加強(qiáng)資料和基體資料，特別是碳纖維復(fù)合資料中的高功能碳纖維以及熱固性樹(shù)脂，其相比于常用資料價(jià)錢(qián)較高。而目前汽車(chē)范疇的使用就需求針對(duì)使用范圍開(kāi)發(fā)新型的資料體系，降低原資料本錢(qián)也成爲(wèi)次要的需求方向。針對(duì)汽車(chē)運(yùn)用的原資料，應(yīng)注重研發(fā)其適用的低本錢(qián)纖維資料，以及高溫固化樹(shù)脂以及疾速固化樹(shù)脂體系。另外基于環(huán)保方面的要求，自然纖維以及混雜纖維的資料體系也將是開(kāi)展的次要需求。

3.低本錢(qián)工藝

復(fù)合資料的本錢(qián)不只僅在于資料，很大一局部更在于工藝，因此低本錢(qián)制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)成爲(wèi)復(fù)合資料能否普遍使用的關(guān)鍵。目前復(fù)合資料的成型辦法包括模壓成型、熱壓罐成型、樹(shù)脂傳遞模塑成型、真空灌注成型等多種辦法。航空航天構(gòu)造件次要采用熱壓罐成型的辦法，此種辦法采用預(yù)浸料停止鋪貼、然后使資料在低溫高壓下成型，制件的外表形態(tài)和全體功能優(yōu)異，但本錢(qián)較高。而低本錢(qián)疾速成型的技術(shù)中，樹(shù)脂傳遞模塑成型技術(shù)占有較爲(wèi)重要的位置，其下包括有真空輔佐模塑傳遞技術(shù)，高壓樹(shù)脂傳遞模塑成型等。這類(lèi)工藝的成產(chǎn)節(jié)拍較快并且不需熱壓罐等設(shè)備，所以可以在一定水平上降低本錢(qián)。因而如何完成低本錢(qián)的工藝也是今后復(fù)合資料在汽車(chē)范疇開(kāi)展的一個(gè)重要需求。

4.全體化處理方案

復(fù)合資料的一個(gè)重要的劣勢(shì)就是其可完成全體成型，經(jīng)過(guò)全體成型的完成可以無(wú)效的增加零件的數(shù)量。目前可采用共固化共膠接等辦法來(lái)完成全體化方案。經(jīng)過(guò)全體化方案的施行可完成復(fù)合資料在輕量化方向的劣勢(shì)以及增加人工和工夫本錢(qián)。全體化方案的制定需求從設(shè)計(jì)、資料、工藝等多方面思索，其存在著較大難度，也是復(fù)合資料使用的一個(gè)需求。