碳纤维等复合材料概况
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复合材料由几类性质不同材料通过复合工艺加工组合而成,相比较于单一材料,复合材料能够综合不同材料的优点,实现取长补短,可以在满足结构强度、刚度、耐久性要求的前提下实现汽车轻量化。
车用复合材料中,碳纤维增强复合材料(CFRP)是最大的看点,其优势也十分明显。CFRP的抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7-9倍,其抗拉弹性模量可达到230-430Gpa,亦高于钢,CFRP的比强度可以达到A3钢的30倍以上。不仅如此,碳纤维增强复合材料还具有复杂部件的可设计性、优异的减震性能、抗疲劳性能、耐腐蚀性能等,因此在汽车上将迅速得到广泛的应用。英国材料系统实验室曾对碳纤维复合材料减重效果进行研究,结果表明碳纤维增强聚合物材料车身重172kg,而钢制车身重量为368kg,减重达50%。
当前碳纤维复合材料已经应用在车身面板上,但北美、欧洲的制造商和亚洲制造商的方案有一定差别。北美和欧洲的汽车制造商主要考虑在车身结构中使用碳纤维,而亚洲的制造商正在探索将碳纤维应用在内部结构中。
根据中国汽车报数据,目前全球乘用车平均单车复合材料用量约为整车重量的6%,限制其大规模使用的主要还是成本问题。预计到2020年全球车用复合材料需求量1703万吨,年均复合增长12%,对应市场规模3406亿元(复合材料2.0万元/吨)。其中,中国市场554万吨,年均复合增长20%,对应市场规模1108亿元(复合材料2.0万元/吨)。
根据盖世汽车数据,预计到2020年全球车用碳纤维需求量将达34万吨,较2015年增长10倍,对应市场规模409亿元(碳纤维12万元/吨)。其中,中国市场11万吨,较2015年增长20倍,对应市场规模133亿元(碳纤维12万元/吨)
镁合金在汽车上的典型应用
中国与全球车用复合材料需求变化趋势(万吨)
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