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碳纖維復(fù)合材料在汽車前地板下縱梁加強板應(yīng)用初探

2018-09-13 21:06:48·  來源：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(fù)合材料及高溫型碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料）進行了對比試驗。通過此項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(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(fù)合材料及高溫型碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料）進行了對比試驗。通過此項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(guān)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(fù)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(fù)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(yīng)用。國內(nèi)已經(jīng)有很多主機廠對碳纖維復(fù)合材料在車身外覆蓋件上應(yīng)用的可行性進行一定研究，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(fù)合材料（以下簡稱為低溫型復(fù)合材料）及高溫型碳纖維增強樹脂基（熱固）復(fù)合材料（以下簡稱為高溫型復(fù)合材料）分別開展試驗。測試樣條為預(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(jié)構(gòu)膠。下縱梁為H1500鋼板。

2.2試驗方法及設(shè)備
拉伸試驗參照ASTMD3039/D3039M-08《聚合物基復(fù)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(fù)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(jié)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(jié)果見表1。拉伸試驗結(jié)果顯示，無論低溫型復(fù)合材料還是高溫型復(fù)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(jié)果顯示，無論低溫型復(fù)合材料還是高溫型復(fù)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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