•不足之处：模具制造复杂， 投资较大。
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•1.3 复合材料著名生产企业
•1麦格纳：加拿大汽车供应
商Magna公司与加拿大政府的 研发组织——国家研究委员会 （简称NRC）于2009年底结 成伙伴关系，旨在支持加拿大 汽车工业研发安全、经济、环 境友好和燃料效率高的“新一 代”车辆。双方将在加拿大安 大略省康科德创建一个 Magna-NRC复合材料优胜中 心，重点研发热塑性复合材料 汽车零部件。
塑料用量/车 占汽车总重 内饰件
其他
发达国家 200 kg ~ 300 kg 22% ~ 26% 基本塑料化 外饰件、车身、 结构件
中国
80 kg ~ 150 kg 8% ~ 12%
部分
很少
•综上，国内汽车用复合材料的开发和应用前景广阔！
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•2.3 宝马i3：从碳纤维到成品的全过
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
1.1 什么是复合材料？
•再生树脂复合材料
•第五代复合材料战 机
•复合材料电缆支架
•verton复合材 料
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•pvd复合材料
•印度复合材料 •武装直升机
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
1.1 什么是复合材料？
•复合材料的应用
•2.3 宝马i3：从碳纤维到成品的全过程
•在一定的压力和温度下，将热塑性纺织纤维转化成极其细长的 碳纤维丝线，其中每条碳纤维的直径仅有0.007毫米， 根据需要 纺织成各种各样的结构和样式；冲压完成碳纤维软性板材（类似 坐垫、地毯）的制造。通过各种加工机械，碳纤维板材被切割成 各种不同的大小和形状，然后再利用热处理或塑料粉末高压粘合 技术，把这些板件加工出立体构型。
复合材料在现代汽车工 业中的应用与发展
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பைடு நூலகம்
2020/11/14
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•复合材料在现代汽车工业中的发展与应用
•1.什么是复合材料？主要的制备技术有哪些？
•2.复合材料（塑料）在汽车工业（轻量化方面） • 的应用与发展。
•3.Al-Si-Mg复合材料制备汽车发动机 缸套的工艺 • 过程介绍。
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•复合材料在中国的发展现状
2007年中国（大陆）行业中，复合材料玻璃纤维产量 160万吨其中115.5万吨用于玻璃钢（FRP）工业；不饱和聚 酯树脂（UPR）产量135万吨，其中68.8万吨用于玻璃钢领域， 占51%
2008年我国复合材料整个行业全年经济运行平稳，产量 增长达12%左右。行业规模以上企业全年实现工业增加值 86.7亿元工业总产值258亿元，新产品产值11.6亿元，销售 产值253亿元
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•1.3 复合材料著名生产企业
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•2沙伯基础创新塑料推
出Noryl和Valox汽车树脂 的全新高端产品系列。该 系列产品旨在降低插电式 混合动力车(PHEV)和电动 车(BEV)的重量并提高其性 能，从而帮助客户打造动 力系统替代解决方案。与 相应的竞争材料相比，沙 伯基础创新塑料的新材料 具有出众的抗冲击性、韧 性、耐高温性以及其他特 性。
• 进气歧管
•气门室罩盖
•油底壳
• 2297 g
•3256 g
•1908 g
•
587 g
•发动机悬置
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•316 g
•发动机悬置
•614 g
•1910 g
•油滤外壳
•扭力杆
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•如果替换成塑料件，可以减重3.2 kg, 减重 •幅度达到30%!
•气门室罩盖
•①航空航天领域 可用于制造飞机机翼和前机身、卫 星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运 载火箭的 壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。 •②汽车工业 可用于制造汽车车身、受力构件、传动 轴、发动机架及其内部构件。 •③化工、纺织和机械制造领域 可用于制造化工设备、 纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等 •④医学领域 可用于制造医用X光机和矫形支架等。 也用作生物医学材料。此外，还用于制造体育运动器 件和用作建筑材料等。
效果 燃油效率可提高 6%~8% 油耗可降低 0.3~0.6 L/100 km CO2排放，降低5~8 g/km
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•2.1 塑料复合材料在汽车轻量化方面的应用
•低密度工程塑料所带来的减重效应
•钢 •铝 •镁 •聚酰胺
•1.36
•7.8 •减重预估
•• 以塑料代替钢， 制品重量降低潜力 达 50%以上； ••以塑料代替铝， 制品重量降低 40%； •• 已经考虑为补偿 材料刚性降低而采 取的设计措施。
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•成形技术路线
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•模压成型
•将一定量的预混料或预 浸料加入金属对模内，经 加热、加压固化而成型的 一种方法。模压料的品种 可以是预浸物料、预混物 料，也可以是坯料。
• SMC模压成型工艺流程
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•模压成型工艺示意图
•优点：生产效率高，便于实 现自动化；产品尺寸精度高， 重复性好；表面光洁，无需二 次修饰；能一次成型结构复杂 的制品；
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•1.3 复合材料著名生产企业
•3朗盛发明的塑料金属合成技术
(也被称作“复合技术”)已在汽车行 业中得到了广泛且成功的应用。该复 合技术主要用于生产轻质、高强度结 构部件，比如前端、踏板支架以及刹 车踏板。此前，所有结构部件都以钢 板或铝板作为原材料。如今，有机塑 料板将首次与铝板共同用于汽车的复 合材料前端。
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
2.1 塑料复合材料在汽车轻量化方面的应用
•可持续发 展
•解决之道： 汽车轻量化
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•节能低碳 •环保（回收）
•汽车燃料油，占石油总消耗的35%； •汽车排放CO2，占人类活动CO2的20%；
汽车重量 10% 100 公斤 100 公斤
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•4戴姆勒Toray将和德国汽
车制造商戴姆勒（Daimler）联
合开发碳纤维汽车零部件，且新 开发出来的碳纤维零部件将从 2012年起用在梅赛德斯—奔驰 轿车上。研发工作将在Toray的
法国工厂进行。梅赛德斯将成为 首批使用新开发的碳纤维零部件 的车型。 复合材料在现代汽车工业中的应用与
•宝马程第一辆纯电动i3已于2013年9月18日驶出了位于
德国莱比锡工厂的生产线。
•每条聚丙烯腈线束包含100000根白色细丝，方便 生产两条各50000根丝线的碳纤维束
•聚丙烯腈纤维有人造羊毛之称。具有柔软、膨松、不易染、色泽鲜 艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点。
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•1.什么是复合材料？主要的制备技术
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
1.1 什么是复合材料？
•古代人建土坯房时常在粘土泥浆中掺入稻草，这有何作 用呢？
•稻草增强粘土
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
1.1 什么是复合材料？
•此外，还发明了先进复合材料，分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。 其使用温度分别达250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。可除作
为结构材料外，还可用作功能材料，如梯度复合材料(材料的化学和结晶学
组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料（具
有感觉、处理和执行功能，能适应环境变化的功能复合材料）、仿生复合 材料、隐身复合材料等。
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•g/密c度m3
复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•低密度聚氨酯泡沫产品
•座椅泡沫 •顶棚
•仪表板背泡 •方向盘 •地毯底层
•在减轻重量的同时要考虑材料的性能是否满足要求！ •决不能牺牲性能!
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•传统汽车动力总成中的金属部件 •总重量 10.8 kg…
从2010年年初起，国家发改委、科技部、财政部、工信
部四部委联合制定下发了《关于加快培育战略性新兴产业的决
定》代拟稿，经过半年的意见征求，主要领域从7个扩为9个，
其中“新材料”中分列了特种功能和高性复能合材复料在合现代材汽料车工两业中项的应。用与
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发展
1.2 复合材料的制备技术
•树脂基复合材料：手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、 模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、 迁移成 型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。
•复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理 或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。 •基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非 金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。 •增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶 须、金属丝和硬质细粒等。
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复合材料在现代汽车工业中的应用与 发展
•手糊成型
•手工作业把玻璃纤维和树脂交替地 铺层在已被覆好脱模剂和胶衣的模具 上，然后用压辊滚压压实，最后在常 温下固化成型为汽车复合材料制品， 如图1所示。尽管在现代汽车复合材