各種汽車中的碳纖維材料

隨著超跑制造商對速度越來越極致的追求，“輕量化設計”成為了近期的關鍵詞，想想也是，那些V10，V12引擎的性能又不能被無限壓榨，與其讓旗下的每臺跑車都成為布加迪威龍SS或邁凱輪奔馳SLR這種馬力、扭矩怪獸，倒不如另辟蹊徑，把車做的更輕一些，使車輛擁有大的馬力/質量比，順著這個思路，一些輕量化材料越來越多的被應用到車輛每一個部分，今天要介紹的就是這些輕量化材料中的主力軍：碳纖維。
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一.碳纖維材料的優(yōu)勢

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　　碳纖維是一種含碳量高于90%的無機高分子纖維，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟性，制備碳纖維是一個繁雜的過程，從原絲到成品需要經(jīng)過預氧化，高溫炭化，石墨化，表面處理等諸多步驟，每一步驟又有著諸如碳化溫度，預氧時間等嚴格的參數(shù)限制；成品碳纖維的軸向強度高，密度低、比性能高，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，繁雜的生產(chǎn)過程無疑造就了它優(yōu)異的品質。

　如果咬文嚼字的話，應用在超跑或賽車上的材料不能稱之為碳纖維，單純的碳纖維除用作絕熱保溫材料外一般不單獨使用，它多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料，所以準確地說，賽車及超跑中的碳纖維應稱作碳纖維增強的復合材料。近年來，在汽車領域碳纖維被越來越多地應用，它帶來的效果是顛覆性的，諸多好處不勝枚舉。

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　碳纖維特點之一就是質量輕，這種材料應用在超跑或賽車上帶來最直觀的改變就是整車重量的降低，在動力系統(tǒng)不變的前提下，減重的車身會帶來更出色的加速感受，相對于扔掉空調、音響等配置的減重方法，碳纖維材料的應用在保留舒適配置的同時達到了更好的效果，碳纖維復合材料的應用可使汽車車身、底盤減輕重量40～60%，相當于鋼結構重量的1/3～1/6。


碳纖維為車輛輕量化做出的貢獻是毋庸置疑的，但更輕的質量是否意味著更低的強度呢？答案是否定的！碳纖維復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，雖然只是軸向強度出色，但也足以滿足對車輛安全性能的需求，"越厚的鋼板意味著越高的安全性能"這種說法本身是不太正確的，決定車體安全水平的因素主要是看車架的結構和強度，所以碳纖維材料的應用與整車安全性能沒有太大關系。 123,123

除了上述優(yōu)點外，碳纖維復合材料還具有出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)及出色的抗熱沖擊性，這使得它成為了發(fā)動機罩的理想材料，另外它的熱膨脹系數(shù)很低，使得車輛在高熱情況下運轉也不會帶來變形，優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能也是普通鋼材料不可比擬的。
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二、碳纖維在汽車世界中的應用 copyright 123456

　　雖說碳纖維慢慢進入了人們的視線，但想要普及這種新型材料恐怕還有待時日，目前它的應用大多在一些高端車或各大賽場上，早在上世紀80年代，碳纖維就已經(jīng)走進了F1賽場，而近幾年又開始應用在超跑領域，接下來要為您盤點的就是汽車世界中應用碳纖維材料的一些典型案例。

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　　(一)、全碳纖維車身 內容來自123456

　　雷克薩斯作為日本成功的高端汽車品牌一直被全世界人青睞，舒適和安靜是它留給人的一貫印象，但它也有瘋狂的一面，旗下新上市的超跑LFA由設計團隊歷時十年完成，雖然560馬力的最大功率在超跑中處于中等水平，但它的車身徹底由碳纖維打造，造就了LFA1480公斤的低自重。

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柯尼賽格是瑞典的一家超跑制造商，致力于打造世界級的超級跑車，與LFA相同，它的整個車身也是由碳纖維打造，但更有噱頭的是，它曾是世界最快的量產(chǎn)跑車，在數(shù)據(jù)方面，它的最大馬力和最大扭矩均已過千！

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(二)、車輛內飾 123456

　　法拉利458 Italia敢以國家的名字命名，就代表它一定有非凡之處，也許它方向盤上復雜的按鈕和錯亂的儀表盤讓人抓狂，但沒人在乎，因為它實在是太美了，美到我寫下這部分文字的時候內心都是激動著的！它裝配的4.5LV8發(fā)動機性能出色，可以在加速上完爆前代車型F430，美到窒息的外形下是碳纖維打造的內飾，駕駛艙內每個細節(jié)都散發(fā)著高貴氣息！

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寶馬旗下的M車型一直是性能的代名詞，X6M作為新晉成員也跟隨了傳統(tǒng)，4.4LV8雙渦輪增壓發(fā)動機可提供最大555馬力的功率，百公里加速只需4.7秒，雖然它的底盤調校不像M3那樣激進，但對于大個子來說，它也算是身手敏捷了，X6M的內飾使用了大量碳纖維材料，這讓本身就有火藥味的它又增加了一抹戰(zhàn)斗氣息。

(三)、其它應用及碳纖維的局限性 123,123

　　帕加尼終于應驗了承諾，推出了zonda的替代車型-huayra，這款百萬豪車很好地保留了帕加尼的原始氣息，為了打造更輕的車身，它的翼子板和鷗翼門都是由碳纖維打造，使得整車重量控制在3000磅(約為1.36噸)左右，再配以AMG為其打造的發(fā)動機，成就了它既暴躁又性感的性格。


除車身外，碳纖維材質還可應用于底盤，蘭博基尼的新SUV-urus的整個底盤都是由碳纖維制成，之前提到的雷克薩斯LFA也是如此。

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上述實例應用碳纖維的主要目的是減重，而下面這些裝飾的意味則濃一些，一些性能車會在改裝時把車頂、尾翼及進氣格柵等部分裝飾成碳纖維，雖然也能起到輕量化的效果，但外觀上的改變更加顯眼。



　碳纖維應用在F1賽車是三十多年前的事，它的到來為這項運動帶來了更快的速度和更高的安全性，而在更早之前它已經(jīng)被應用到航空航天事業(yè)。

　碳纖維的好處說不盡，但它也有自己的局限性，雖然強度高但是碳纖維是脆性材料，受力過大不會發(fā)生形變而是直接斷裂，所以損壞后基本無法修復，而且碳纖維的高強度只限于軸向，它的徑向強度是比較脆弱的，不止如此，碳纖維與其它材料的連接也是個問題，使用傳統(tǒng)的栓接，連接孔周圍很容易產(chǎn)生裂紋，但它之所以未能普及，最大的原因就是成本問題，舉個簡單例子，全碳纖維車身及底盤的LFA售價要高于30萬英鎊，這幾乎是一輛法拉利458和一輛路虎攬勝價錢的總和！

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