1、背   景

據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì) ,2017 年全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)到3.101 億輛，其中汽車(chē) 2.17 億輛（含新能源汽車(chē) 153.0 萬(wàn)輛），預(yù)計(jì)我國(guó)汽車(chē)保有量到2020 年達(dá)到 2.8 億輛，2025 年達(dá)到 3.6 億輛，而汽車(chē)保有量的峰值將會(huì)達(dá)到 6 億輛。與汽車(chē)工業(yè)高速增長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，其對(duì)環(huán)境帶來(lái)破壞程度也與日俱增。我國(guó)汽車(chē)的二氧化碳（CO2）排放量大約占總排放量10%，再加上其他有害氣體和顆粒物，汽車(chē)與環(huán)境之間的矛盾不斷加劇。因而，在國(guó)家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排和低碳環(huán)保政策的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)下，新能源汽車(chē)成為汽車(chē)工業(yè)重要發(fā)展方向。 

2、汽車(chē)輕量化必要性

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，汽車(chē)整備質(zhì)量減輕 10%，油耗將減少 6% ～ 8%，排放性改善 6%，制動(dòng)距離降低 5%，加速時(shí)間縮短 8%，轉(zhuǎn)向力矩減少 6%，輪胎壽命提高 7%，材料疲勞壽命提高 10%，CO2 排放量降低 8 ～ 11g/（100km）；對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，整車(chē)重量降低 10%，平均續(xù)駛能力可以增加 5% ～ 8%。因此，面對(duì)節(jié)能減排和低碳的雙重壓力，汽車(chē)輕量化是解決我國(guó)汽車(chē)環(huán)保方面的有效途徑之一。

目前，汽車(chē)輕量化主要是針對(duì)汽車(chē)結(jié)構(gòu)、變速器、發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架、車(chē)身及其他附件設(shè)計(jì)，并使用輕質(zhì)材料的方式實(shí)現(xiàn)。目前現(xiàn)代轎車(chē)所使用的傳統(tǒng)材料主要為鋼材、鑄鐵、鋁合金和塑料等。其中，鋼材占比約55% ～ 60%， 鑄 鐵 12% ～ 15%， 鋁 占 比 8%～ 10%，塑料占比約 8% ～ 12%。在滿足汽車(chē)的使用性能、安全性能和成本要求的前提下，采用輕量化新型材料，可以提高汽車(chē)的動(dòng)力性、降低油耗、改善排放性，達(dá)到節(jié)能減排和低碳環(huán)保的目的。

若要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化，力學(xué)性能優(yōu)異的碳纖維被寄予厚望。碳纖維是纖維狀的碳素材料，含碳量大于 90%，具有加工能耗低、輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、容易成型等優(yōu)點(diǎn)，其成為汽車(chē)輕量化的理想材料。比鋁還要輕，它的應(yīng)用可使汽車(chē)車(chē)身減輕質(zhì)量 30% ～ 60%。

3、碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）的使用可使車(chē)身、底盤(pán)減重 50% 以上，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重量的 1/3~1/6。CFRP所制的板簧，重量?jī)H為 14 公斤，比傳統(tǒng)材料減重 76%。利用碳纖維制造的汽車(chē)傳動(dòng)軸，除了可以減輕重量，由于其高效的吸能和減震性能，還可以降低噪聲污染和振動(dòng)強(qiáng)度，起到很好的降噪和緩沖作用，保證了汽車(chē)整體工作的平順性。比如：英國(guó) GKN 公司使用碳纖維增強(qiáng)塑料制造的傳動(dòng)軸，可減輕重量50%~60%，比鋼軸的抗扭性高 10 倍，彎曲剛度高 15 倍。CFRP在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要取決于以下幾方面：

3.1 綜合力學(xué)性能優(yōu)異

CFRP具有很好的韌性和抗拉強(qiáng)度，其比強(qiáng)度是普通鋼、鋁合金、鈦合金、玻璃鋼的 2 ～ 8 倍，比模量是普通鋼、鋁合金、鈦合金、玻璃鋼的3～5。而且，其密度在1.45～1.6g/cm3 之間，不到鋼的 25%，比鋁合金還要輕1/3 左右。碳纖維復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于金屬材料，鋼和鋁的疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的 30%～50%，而 CFRP 可達(dá) 70%～80%，CFRP 還具有比輕金屬更好的振動(dòng)阻尼特性，比如輕合金需要 9 s 才能停止震動(dòng)，而碳纖維復(fù)合材料 2 s 就能停止。

3.2 可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

碳纖維復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)， 可依據(jù)使用性能要求合理選擇基體材料， 設(shè)計(jì)纖維的排列方式和復(fù)合材料的構(gòu)造形式，靈活地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。例如，將碳纖維按照受力方向排布，可充分發(fā)揮復(fù)合材料強(qiáng)度的各項(xiàng)異性，從而達(dá)到節(jié)約材料和減輕質(zhì)量的目的。對(duì)于要求具有耐腐蝕性能的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)，可選用耐腐蝕性能好的基體材料。

3.3 可實(shí)現(xiàn)一體化制造

模塊化、整體化也是汽車(chē)結(jié)構(gòu)的一種發(fā)展趨勢(shì)。復(fù)合材料在成型時(shí)易于制成各種形狀的曲面，實(shí)現(xiàn)一體化制造汽車(chē)零部件產(chǎn)品。一體化成型制造不僅可以減少零部件的數(shù)量和模具數(shù)量，減少零部件連接等工序，還可以極大地縮短生產(chǎn)周期。例如，如果汽車(chē)前端模塊采用碳纖維復(fù)合材料制作，可實(shí)現(xiàn)整體一體化成型， 避免金屬制件的后續(xù)拼焊和后續(xù)加工產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中，在保障產(chǎn)品精度和提高性能的同時(shí)，減輕汽車(chē)零部件質(zhì)量，降低制造成本。

3.4 吸能抗沖擊性強(qiáng)

CFRP具有一定的黏彈性，并且碳纖維與基體之間有微小的局部相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可產(chǎn)生界面摩擦力。在黏彈性和界面摩擦力的協(xié)同作用下，CFRP制件具有更好的吸能抗沖擊性能。另一方面，經(jīng)特殊編織的碳纖維復(fù)合材料碰撞吸能結(jié)構(gòu)在高速碰撞中碎裂為較小的碎片，吸收大量的撞擊能量，其能量吸收能力比金屬材料高4～5 倍，能有效提高車(chē)輛安全性，保障成員安全。

3.5 耐腐蝕性能優(yōu)異

CFRP主要由碳纖維絲束和樹(shù)脂材料組成，具有優(yōu)異的耐酸堿性能，用其制造的汽車(chē)零部件無(wú)需進(jìn)行表面防腐處理，其耐候性和耐老化性能較好，壽命一般為鋼材的 2～3 倍。

3.6 抗疲勞性能好

CFRP因纖維對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展有阻礙作用，其抗疲勞性能可達(dá) 70%～80%。碳纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，制成的復(fù)合材料經(jīng)應(yīng)力疲勞數(shù)百萬(wàn)次的循環(huán)試驗(yàn)后， 其強(qiáng)度保留率仍有60%，而鋼材和鋁材分別為 40%和 30%，玻璃鋼只有 20%～25%。因此，碳纖維復(fù)合材料的抗疲勞性能適合廣泛應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)。

4、碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用及發(fā)展歷程

4.1 碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)應(yīng)用情況

據(jù)美國(guó)相關(guān)咨詢(xún)公司發(fā)布的數(shù)據(jù)，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在汽車(chē)中的 比 例 顯 著 提 升。2010 ～2017年，碳纖維復(fù)合材料年均增長(zhǎng)率將達(dá)到31.5%。2017年，全球汽車(chē)碳纖維復(fù)合材料將增長(zhǎng)至 7885t。目前，工廠與一級(jí)供應(yīng)商、碳纖維制造商合作以制造可用的零部件。德國(guó)贏創(chuàng)集團(tuán)與美國(guó)江森自控有限公司、雅各布塑料以及東邦化學(xué)株式會(huì)社研發(fā)碳纖維增強(qiáng)塑料材料（CFRP)；荷蘭曇卡草坪集團(tuán)與東麗株式會(huì)社建立供應(yīng)協(xié)議 ；東麗與戴姆勒股份公司研發(fā)奔馳CFRP部件。

寶馬集團(tuán)與碳纖維生產(chǎn)商西格里集團(tuán)投資1億歐元對(duì)位于美國(guó)摩西湖的工廠進(jìn)行擴(kuò)建，碳纖維產(chǎn)量由3000t/a提高到6000t/a。該項(xiàng)目生產(chǎn)的碳纖維將用于滿足寶馬i系列電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)，同時(shí)應(yīng)用于 2014年底上市的寶馬 7系車(chē)上，以減輕新型寶馬自重并降低CO2的排放量。

4.2汽車(chē)用碳纖維復(fù)合材料發(fā)展歷程

20 世紀(jì) 70 年代末，福特公司將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在汽車(chē)輕量化上的研究取得了較好的效果；1981 年,碳纖維汽車(chē)首次亮相，邁凱倫McLaren MP4-1 車(chē)型是全球首款采用碳纖維復(fù)合材料制成的汽車(chē)，被認(rèn)為是碳纖維復(fù)合材料首次正式出現(xiàn)在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域。

隨后，美國(guó)道奇蝰蛇和 2014 款雪佛蘭科爾維特使用碳纖維材料生產(chǎn)了發(fā)動(dòng)機(jī)罩和其他部位，其中科爾維特計(jì)劃實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷(xiāo)量 2萬(wàn)輛/年。2014年12月2日，寶馬宣布與美國(guó)波音航空公司展開(kāi)合作，共同開(kāi)發(fā)碳纖維材料技術(shù)應(yīng)用于新型汽車(chē)和飛行器。

2015 年，寶馬公司推出碳車(chē)身寶馬 7 系，其 B 柱、C 柱、中央通道、門(mén)梁和車(chē)頂棚梁等車(chē)身覆蓋件均使用碳纖維復(fù)合材料，駕駛室扭轉(zhuǎn)剛度性能提升，整車(chē)質(zhì)量下降230kg。2016 年，特斯拉 Ｒoadster 電動(dòng)跑車(chē)，采用碳纖維復(fù)合材料車(chē)身后整車(chē)重量只有 920 公斤，與使用其他輕量化材料的汽車(chē)相比，質(zhì)量更輕，加速性能、操控性能和環(huán)保性能更好。

2016年，日本帝人公司計(jì)劃提高其全球碳纖維產(chǎn)能至 36%，達(dá)到 18 900t，同時(shí)擴(kuò)大美國(guó)田納西州工廠的產(chǎn)能，以滿足豐田汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司的需求；德國(guó)大眾高爾夫 7使用碳纖維車(chē)頂，可減重18 ～20磅 ；寶馬7系采用碳纖維材質(zhì)后比老款減重230kg。 

在國(guó)內(nèi)，江蘇奧新新能源汽車(chē)有限公司于 2015 年1 月成功研發(fā)了我國(guó)首輛碳纖維新能源汽車(chē); 北京現(xiàn)代汽車(chē)成功研發(fā)了碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)蓋覆蓋件等一系列碳纖維復(fù)合材料部件; 奇瑞汽車(chē)開(kāi)發(fā)了一款碳纖維復(fù)合材料的電動(dòng)汽車(chē)。

目前，利用國(guó)外在碳纖維復(fù)合材料對(duì)汽車(chē)進(jìn)行輕量化改進(jìn)領(lǐng)域已逐步推廣應(yīng)用，以寶馬、奧迪、奔馳、福特、通用、豐田、日產(chǎn)、大眾等為代表的知名廠商已開(kāi)始深入介入碳纖維產(chǎn)業(yè)，逐漸將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用到旗下不同車(chē)型。國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料尚處于起步階段。2017 年，北汽集與康得復(fù)材簽訂了中國(guó)首個(gè)碳纖維汽車(chē)部件量產(chǎn)訂單，成為中國(guó)碳纖維用于汽車(chē)輕量化實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的開(kāi)端。以奇瑞、觀致、北汽集團(tuán)為代表的國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠商已開(kāi)始在其推出的新能源電動(dòng)汽車(chē)上使用碳纖維復(fù)合材料。

5、碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用部位

目前，碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用部件主要包括汽車(chē)車(chē)身、制動(dòng)器襯片、座椅加熱墊、燃料貯罐、傳動(dòng)軸、輪轂等部件，其次還包括汽車(chē)底盤(pán)、儀表盤(pán)、引擎蓋、座椅及座椅套墊、導(dǎo)流罩和 A 柱等部位。但是，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(chē)中的應(yīng)用仍然有限，僅在一些諸如 F1 賽車(chē)、高級(jí)乘用車(chē)、小批量車(chē)型上有所應(yīng)用，如寶馬 I3、通用的Ultralite 車(chē)身，福特的 GT40 車(chē)身等。

5.1 汽車(chē)車(chē)身

由于碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，是作為汽車(chē)覆蓋件的理想非金屬材料，既可以減輕車(chē)重，又能夠保持防撞性能。此外，加工的零部件整合、模塊化，安裝成本低且投資小，可以很好的解決傳統(tǒng)車(chē)身噴涂和環(huán)保處理等成本。

預(yù)計(jì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車(chē)車(chē)身和底盤(pán)質(zhì)量減輕 50%。英國(guó)材料實(shí)驗(yàn)室研究表明，碳纖維增強(qiáng)材料車(chē)身重 172kg，而鋼制車(chē)身為368kg。新發(fā)布的寶馬i3新能源汽車(chē)通過(guò)采用輕質(zhì)的碳纖維材料，使整車(chē)質(zhì)量減輕 50%多，大大提高了能源利用和駕駛性能。

寶馬i3的碳纖維座艙是由寶馬與西格里碳纖維公司以高度自動(dòng)化方式生產(chǎn)的部件，碳纖維座艙的質(zhì)量減少了50%。美國(guó)CSP公司（ContinentalStructural Plastics Inc.）開(kāi)發(fā)了雙層材料的發(fā)動(dòng)機(jī)罩，外表面采用輕量化增強(qiáng)纖維鍍膜板，結(jié)構(gòu)面板采用碳纖維增強(qiáng)材料鍍膜板，這款雙層發(fā)動(dòng)機(jī)罩減重幅度達(dá) 35%。2014年 1月，日本豐田Mark XG Sport車(chē)型安裝了碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)罩后，比采用此前鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩減輕了6kg的質(zhì)量。

5.2 制動(dòng)器襯片

汽車(chē)制動(dòng)器襯片主要使用石棉摩擦材料，制動(dòng)時(shí)易摩擦產(chǎn)生高溫出現(xiàn)性能的“熱衰退”，而且產(chǎn)生的石棉粉塵有致癌危害。碳纖維復(fù)合材料以比強(qiáng)度高、耐熱性好、耐磨等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用在剎車(chē)片上，成為很好的石棉替代品。

碳纖維制動(dòng)盤(pán)能夠在50ｍ內(nèi)將車(chē)速度由300km/h降低到50km/h，制動(dòng)盤(pán)的溫度達(dá)到900℃以上，碳纖維制動(dòng)盤(pán)可以承受的高溫達(dá) 2500℃，且制動(dòng)穩(wěn)定性好。西格里公司已經(jīng)在生產(chǎn)碳纖維-陶瓷制動(dòng)盤(pán)裝置，應(yīng)用于PorscheAG、911 Turbo GT和GT IIS車(chē)型。 

5.3 燃料貯罐

燃料儲(chǔ)罐要求質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，可以多次使用，碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了壓力容器的輕量化。CNGV儲(chǔ)氣瓶，壓力高達(dá) 20MPa，使用壽命 15年以上，化工行業(yè)用的槽車(chē)以及便攜式的空氣罐在消防、潛水等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。四川新萬(wàn)興碳纖維復(fù)合材料公司年產(chǎn)2.4萬(wàn)只復(fù)合材料氣瓶。據(jù)預(yù)計(jì)，隨著電池汽車(chē)的普及，2020年日本將有 500萬(wàn)臺(tái)汽車(chē)使用燃料電池。沃爾沃研發(fā)S80新蓄電材料電動(dòng)車(chē)，這種蓄電材料是由多層的碳纖維以及樹(shù)脂聚合物構(gòu)成納米結(jié)構(gòu)的電池以及電容，美國(guó)福特也開(kāi)始使用氫燃料電池，氫燃料電池在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用將迅速上漲。 

5.4 座椅加熱墊

全球汽車(chē)制造商高檔汽車(chē)都配備座椅加熱裝置，碳纖維加熱座椅裝置利用碳纖維加熱技術(shù)替代傳統(tǒng)的座椅加熱系統(tǒng)。碳纖維作為熱效率達(dá) 96%的導(dǎo)熱材料，均勻密布于加熱墊中，既確保熱量座椅均勻受熱，又保證了加熱墊使用壽命。

5.5 傳動(dòng)軸

汽車(chē)傳動(dòng)軸的受力情況比較復(fù)雜，尤其要承受很大的扭矩，考慮到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料各向異性、比強(qiáng)度高和比模量相對(duì)較低等特性，以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料替代金屬產(chǎn)品。碳纖維傳動(dòng)軸不僅減輕了 60%的質(zhì)量，而且具有更好的耐疲勞性和耐久性。

The Driveshaft Shop為豐田86開(kāi)發(fā)了碳纖傳動(dòng)軸，能為其提供響應(yīng)更加迅速的動(dòng)力傳動(dòng)效果。傳動(dòng)軸的主體采用高強(qiáng)度的碳纖維材質(zhì)構(gòu)成，配合碳纖軸主體，整根傳動(dòng)軸的質(zhì)量?jī)H 5.53kg，足足減少了一半。The Driveshaft Shop碳纖傳動(dòng)軸最大可承受的馬力極限為 800hp。英國(guó)GNK公司研發(fā)了碳纖維傳動(dòng)軸，應(yīng)用于Renault Espace Quadra、ToyotaMark Ⅱ、Audi 80/90 Quattro、Audi A4和A8 Quattros等車(chē)型 ；美國(guó)摩里遜公司采用Zoltek公司的碳纖維，生產(chǎn)傳動(dòng)軸 60萬(wàn)根/ a。此外，阿斯頓馬丁DB8、V8、V12，馬自達(dá)RX-8，越野MMC Pagero，奔馳歐翼SLSAMG使用日本東麗公司生產(chǎn)的碳纖維汽車(chē)傳動(dòng)軸約90萬(wàn)只。

5.6 輪轂

輪轂的輕量化可以減輕簧下質(zhì)量，讓輪胎滾動(dòng)高效地發(fā)揮，在轉(zhuǎn)向和操控等方面進(jìn)一步提升車(chē)型的性能。1972年，米其林開(kāi)始研發(fā)新材料輪轂 ；2008年日本Weds Sports公司第一次使用了碳纖維輪轂。澳大利亞Carbon Revolution公司在 2009年推出了全碳纖維CR-9輪轂，應(yīng)用于Shelby Ultimate Aero上 ；德國(guó)輪轂廠商采取兩片式設(shè)計(jì)，碳纖維材質(zhì)外環(huán)、合金內(nèi)轂和不銹鋼制的螺絲，比相同直徑的傳統(tǒng)輪轂減重約40%。英國(guó)Kahm公司高級(jí)汽車(chē)專(zhuān)用車(chē)輪，使用CFRP制得的RX-X型質(zhì)量?jī)H為6kg，可最大限度地降低車(chē)輪的徑向慣性力 ；英國(guó)DYMAG公司開(kāi)發(fā)的碳纖維/鎂車(chē)輪，使用鍍鈦的硬件連接。寶馬在未來(lái) 2年內(nèi)將推出全碳纖維輪轂產(chǎn)品，比現(xiàn)有的合金輪轂減重35%。 

6、汽車(chē)用碳纖維復(fù)合材料加工工藝及裝配技術(shù)

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是指將碳纖維作為增強(qiáng)相與熱塑性或熱固性的樹(shù)脂材料復(fù)合而成的材料。 CFRP 制造技術(shù)主要包括預(yù)浸成形和液體成形工藝， 碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料工藝

 

汽車(chē)用碳纖維復(fù)合材料成型工藝

復(fù)合材料汽車(chē)部件之間的組合裝配及復(fù)合材料部件與金屬構(gòu)件間的連接是不可避免的問(wèn)題。復(fù)合材料呈各向異性，層間強(qiáng)度比較低，延展性小，使得復(fù)合材料連接部位的設(shè)計(jì)和分析比金屬?gòu)?fù)雜得多，汽車(chē)行業(yè)傳統(tǒng)金屬零部件之間的連接方式也不適用于復(fù)合材料的連接，因此，了解和改進(jìn)汽車(chē)復(fù)合材料的連接和固定方式，并合理選擇是至關(guān)重要的。由于開(kāi)孔打斷纖維的連續(xù)性，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中。復(fù)合材料連接部位通常是整個(gè)結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)，因此，保證連接強(qiáng)度是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。

復(fù)合材料連接方式主要分為三大類(lèi)，即膠接連接、機(jī)械連接以及兩者的混合連接。對(duì)于熱塑性復(fù)合材料，還有焊接技術(shù)。復(fù)合材料連接技術(shù)設(shè)計(jì)需要根據(jù)構(gòu)件的具體使用情況和設(shè)計(jì)要求來(lái)確定。

6.1 膠接連接

與機(jī)械連接相比， 膠接技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)開(kāi)孔引起的應(yīng)力集中，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，抗疲勞，減振和絕緣性能好，外觀平整光滑，黏結(jié)工藝簡(jiǎn)單，無(wú)電化學(xué)腐蝕問(wèn)題等。但是，膠接技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)，比如膠接質(zhì)量控制困難，膠接強(qiáng)度分散性比較大，缺少可靠的檢驗(yàn)方法，黏結(jié)面的表面處理和黏結(jié)工藝要求嚴(yán)格等。對(duì)于碳纖維復(fù)合材料車(chē)身，膠接是主要的連接方式。

6.2 機(jī)械連接

機(jī)械連接一般使用的是鉚釘和螺栓， 是最常用的一種連接方式。機(jī)械連接的主要優(yōu)點(diǎn)是連接可靠性高，維修或更換中可重復(fù)拆卸和裝配，不需要處理表面，對(duì)環(huán)境的影響比較小等。機(jī)械連接的主要缺點(diǎn)是會(huì)增加質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，金屬與復(fù)合材料接觸產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕等問(wèn)題。 鉚釘連接和螺栓連接的對(duì)比情況如下圖所示：

6.3 混合連接

為了提高連接的安全性和完整性， 在一些重要的連接部位，通常同時(shí)采用膠接和機(jī)械連接的混合連接方式，充分利用 2 種連接方式的優(yōu)點(diǎn)， 確保連接部位有足夠的強(qiáng)度和較高的可靠性。

6.4 焊接

焊接技術(shù)主要應(yīng)用于熱塑性復(fù)合材料部件， 其基本原理是，加熱熔融熱塑性復(fù)合材料表面的樹(shù)脂，然后搭接加壓，使之接成一體。焊接主要有超聲波焊接、電感應(yīng)焊接和電阻焊接 3 種方式。焊接的優(yōu)點(diǎn)是連接效果好且周期短，無(wú)需表面處理，連接強(qiáng)度高，應(yīng)力小等；不足之處是不易拆卸，需要加入導(dǎo)電性材料或金屬絲等。此外，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型過(guò)程中，可以在纖維預(yù)成型體中預(yù)埋金屬連接件，成型后復(fù)合材料與金屬預(yù)埋件成為一體， 復(fù)合材料部件間可以通過(guò)金屬預(yù)埋件連接，以避免機(jī)加工損傷復(fù)合材料。

7、發(fā)展趨勢(shì)

碳纖維復(fù)合材料由于其具有可塑性好、抗沖擊能力強(qiáng)、剛度高且輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的絕佳選擇，也是提高新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程最有效途徑之一。 碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用能夠滿足汽車(chē)減重、高強(qiáng)度和減振降噪的功能性要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模塊化、高效生產(chǎn)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。主要發(fā)展趨勢(shì)如下：

生產(chǎn)成本逐漸降低。碳纖維復(fù)合材料的大量應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域，碳纖維的價(jià)格需要進(jìn)一步降低，隨著國(guó)產(chǎn)纖維產(chǎn)量和質(zhì)量逐步提高，低成本碳纖維在量產(chǎn)汽車(chē)?yán)锏膽?yīng)用比例將逐步擴(kuò)大。

應(yīng)用范圍不斷拓展。碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)門(mén)、座艙、制動(dòng)片、燃料儲(chǔ)罐、座椅、傳動(dòng)軸和輪轂等方面，但從碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)部件的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，碳纖維復(fù)合材料將取代金屬用于汽車(chē)其他結(jié)構(gòu)中。

成型工藝進(jìn)一步發(fā)展。除了采用低成本的原/輔材料，開(kāi)發(fā)汽車(chē)部件的碳纖維復(fù)合材料是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，根據(jù)汽車(chē)部件的種類(lèi)，采用不同的復(fù)合材料成型工藝，如樹(shù)脂、金屬、陶瓷等基體的成型，自動(dòng)化加工技術(shù)的應(yīng)用、零部件的整合等，應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大將推動(dòng)復(fù)材成型工藝技術(shù)的進(jìn)步。

碳纖維材料逐漸得到了汽車(chē)行業(yè)的青睞，成為未來(lái)汽車(chē)材料發(fā)展的主流，需求量不斷增加，前景廣闊。我國(guó)應(yīng)加快對(duì)碳纖維的研發(fā)，提高性能、降低成本，使我國(guó)碳纖維工業(yè)的發(fā)展能夠滿足汽車(chē)等行業(yè)發(fā)展的需求。