今年，百公里6.9升的第三階段油耗限值標準已全面執行，工信部新修訂的《乘用車(chē)燃料消耗量限值》和《乘用車(chē)燃料消耗量評價(jià)方法及指標》兩項國家強制性標準也將于2016年1月1日起執行，每年將設置油耗達標值，直到2020年乘用車(chē)平均油耗降至百公里5.0升。
記者從日前舉辦的中國合成樹(shù)脂及特種化工新材料高層峰會(huì )上了解到，隨著(zhù)汽車(chē)油耗限值標準執行，非金屬復合材料零部件由于其減重效果好和降成本明顯兩方面優(yōu)勢，逐漸成為汽車(chē)廠(chǎng)商輕量化的研究重點(diǎn)。
碳纖維制造的汽車(chē)零部件降耗手段：優(yōu)化設計—合金材料—非金屬復合材料
隨著(zhù)非金屬復合材料生產(chǎn)、加工，以及汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)之間相互交流、協(xié)作增多，非金屬復合材料在汽車(chē)輕量化上將有更大的作為。
中國合成樹(shù)脂供銷(xiāo)協(xié)會(huì )副理事長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)鄭塏告訴中國化工報記者，整車(chē)質(zhì)量每減少100千克，百公里油耗可降低0.3~0.6升，汽車(chē)輕量化是降低油耗的不二選擇。相對于其他降油耗手段，高中低檔汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商都認為，非金屬復合材料的應用是目前汽車(chē)降低油耗最直接的手段。通常，優(yōu)化設計可減重10%~15%；合金材料的應用可減重30%~40%；非金屬復合材料的應用可為汽車(chē)減重45%~55%.
目前，歐美等發(fā)達國家整車(chē)質(zhì)量與過(guò)去相比輕了20%~26%.預計未來(lái)10年內，轎車(chē)平均質(zhì)量還將繼續減輕20%.
材料選擇：傳統復合材料—碳纖維增強復合材料
鄭塏表示，目前汽車(chē)用非金屬復合材料零件主要是尼龍、PBT、聚丙烯等材料，并使用長(cháng)纖維增強、高溫等手段對這些材料進(jìn)行改性。且隨著(zhù)材料廠(chǎng)商、加工廠(chǎng)商和汽車(chē)廠(chǎng)商之間需求對接的增多，非金屬復合材料零部件會(huì )更多更快地用于汽車(chē)生產(chǎn)。而且碳纖維復合材料的用量也會(huì )越來(lái)越大，生產(chǎn)成本也會(huì )降低，很可能成為未來(lái)非金屬復合材料的發(fā)展方向。
由于碳纖維復合材料制造成本過(guò)高，碳纖維增強復合材料在汽車(chē)中的應用有限，最初僅在一些F1賽車(chē)、超級跑車(chē)、小批量車(chē)型上有所應用，如蘭博基尼、柯尼塞格、雷克薩斯LFA、GT-R、保時(shí)捷911 GT3承載式車(chē)身等。但隨著(zhù)碳纖維制造成本的下降、復合材料制造工藝的成熟，各大主機廠(chǎng)紛紛進(jìn)行碳纖維零部件開(kāi)發(fā)，如今碳纖維已被廣泛地應用于高價(jià)值民用轎車(chē)上。
中航復合材料有限責任公司副總經(jīng)理李宏運透露，該公司已經(jīng)向某些國內知名車(chē)企交付了碳纖維前艙蓋，也在和一汽、北汽等設計開(kāi)發(fā)覆蓋件，除了發(fā)動(dòng)機蓋、后備箱蓋，還有裝飾板、尾翼、前圍、后圍等。
應用過(guò)程：覆蓋件—次承力結構—主承力結構
如今的汽車(chē)上，已經(jīng)使用了大量的非金屬復合材料零件。例如，保險杠、輪罩、牌照板、儀表板、門(mén)板、旋鈕，甚至發(fā)動(dòng)機罩、進(jìn)氣系統等部件都采用了非金屬復合材料零件。
李宏運介紹，非金屬復合材料在汽車(chē)上的應用是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。首先是在覆蓋件上應用，包括四門(mén)兩蓋（四個(gè)車(chē)門(mén)，引擎蓋和后備箱蓋），是非承力結構件的應用；接下來(lái)要往次承力結構上應用，像寶馬i3的車(chē)身結構；再往下發(fā)展就要用到主承力結構，包括傳動(dòng)軸、底盤(pán)，還有輪轂等。
預計到2020年，汽車(chē)平均非金屬復合材料用量將可能達到500千克/輛以上，約占整車(chē)用料的1/3以上。隨著(zhù)新能源汽車(chē)的廣泛使用，加之鋁合金、鎂合金的成本過(guò)高，未來(lái)汽車(chē)的車(chē)頂、車(chē)門(mén)、座椅部件、輪轂以及汽車(chē)周邊結構件，甚至車(chē)身都有可能改用非金屬復合材料。
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