周瑜

摘要：随着国内汽车数量剧增，汽车制造业得到快速发展，現阶段新型材料的使用，不仅仅提高了汽车的机械性能，更是实现了汽车轻量化的目的。本文对长纤维增强热塑性复合材料于汽车轻量化做一个分析，同时对现阶段纤维增强热塑性复合材料在汽车轻量化的应用做一个介绍。

关键词：长纤维增强热塑性复合材料；汽车轻量化；节能减排

引言：

长纤维增强热塑性复合材料，相比于短纤维增强热塑性复合材料存在诸多优势，在现在节能减排的倡导下，国家对于这种新型材料的研究与应用十分重视。在汽车制造行业中，加大这种新型材料的应用研究，对提高汽车性能与低碳生活的实现都有着巨大意义。

一、长纤维增强热塑性复合材料概述与其优势

1 长纤维增强热塑性复合材料简介

如今工程塑料与热塑性玻璃钢材，因其优越的力学性能，被广泛的应用到汽车设计中。但是如今对于汽车的机械性能要求更高，使得长纤维增强热塑性复合材料也称为“LFT”开始大量应用于汽车产业。

LFT材料采取电缆包覆等形式将其与PP、PA等材料复合，代替原来的短纤维。通过注射、模压等工艺，制成性能更高的汽车部件，比如汽车的保险杠、备胎、仪表盘。

2 长纤维增强热塑性复合材料的优势

LFT与传统汽车制造材料相比有诸多优势。与金属相比，LTF材料密度更加小，但是强度却比金属材料高很多。其制作加工过程也更加灵活，材料后期的回收与二次加工率较高。因为LFT材料轻质的特点在加工环节对设备要求相对较低，减少了生产成本，同时实现了汽车轻量化，增加了汽车的力学性能；与短玻璃纤维增强塑料相比，LFT因为有特别的螺杆、模头等完善的LFT技术，可以生产出更长的纤维，大大提高了力学性能，在抗冲击、抗腐蚀等方面都比短玻璃纤维增强塑料强；与GMT相比（短玻璃纤维增强塑料）GMT其纤维与PP相容性不是很好，在受到压力时纤维流动性差，所以采取此材料的一些汽车零件玻璃纤维分布不均匀，产生局部强度不足的问题，而LFT不存在此问题，其生产出的制品里纤维呈现均匀的分布状态，不存在局部强度低的问题。

二、汽车轻量化的意义与途径

1 汽车轻量化的意义

1.1 实现了节能减排

随着各个国家的现代化建设，汽车数量迅猛增加。每年汽车排出的尾气都对环境造成了巨大压力，现阶段节能减排的理念深入人心，国家政府也对很多新能源事业、节能减排的生产行为给予鼓励与政策支持。国外有研究表明汽车每降低100公斤，没100公里大约可以节省0.6升的燃油。在汽车制造过程中大量使用铝合金材料，一辆汽车大约可以减轻300公斤，在汽车整个寿命期中大约能减少20%的排放量。因此汽车轻量化实现了节能减排，降低了对能源的使用，减少了二氧化碳等气体的排放，为我们生活的环境减轻了压力。

1.2提高了汽车的性能

汽车轻量化提高了汽车在很多方面的性能，车辆不仅仅更加稳定，而且减少了汽车惯性，在发生碰撞时受到的损失大大减小。同时轻量化降低了汽车噪音、振动，提高了汽车的加速性能。

2 实现汽车轻量化的途径

2.1 对车身结构进行优化设计

在汽车结构设计阶段，可以对汽车结构进行优化，减少零件的使用量，同时尽量让构件薄壁化、小型化或者中空化等。在保证汽车正常的使用、以及性能要求下，尽量采取先进的结构，尤其是对于自重大且结构复杂的部位进行结构优化减重效果很明显。

2.2 采用轻质高强的材料

随着生产技术、生产工艺的提高，很多新型的轻质、高强产品进入汽车制造业。通常有铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料和各种高强度复合材料。这些材料有着各自的特点，在制造环节，结合零件部位的要求尽量选择质量轻的材料。

2.3 采取先进的制造工艺

在生产中结合材料本身特点，选取先进的制造工艺也是可以减小汽车质量。比如。对于轻质结构的承载式车身，可以采取激光焊接、模压成型等先进技术，反复对变截面的型材进行挤压、内高压成形等技术使质量减小，

三、长纤维增强热塑性复合材料在汽车轻量化的应用

采用长纤维增强热塑性复合材料，可以实现汽车的轻量化，做到节能减排，目前新材料产业已经得到国家重视，并在在这方面给予了很多政策扶持。现在LFT已经在汽车前端、仪表盘、离合器等方面得到应用。下图为LFT在汽车中的应用情况，LFT材料在汽车中大量应用，以下就选取几个代表性部位进行介绍。

1 进气歧管

现在很多汽车的进气歧管都是采取的塑料进气歧管，相比于以前的铝材产品，减少了约60%的质量，大大节省了汽车燃料、与汽车机械性能。2010年大众汽车开始采用长玻纤增强聚丙烯复合材料，此材料可以借助现有的设备进行生产，不但减小了进气歧管的质量，更提供了优越的阻尼性。

2 汽车前段模块

曾今大众公司一款车型的前段模块采取的是金属材料制造，高达7个零件，后采取了LFT，经改造后零件数量仅仅有1个，前段模块质量减少了60%。

3 离合器

汽车的离合器常年处于高温环境，同时也在较大的压力中，因此长期使用汽车离合器会出现各种问题。以前汽车的主动缸以及从动缸都是采取金属制品。如今将此部位利用LFT制作，不仅仅大大减小了质量，而且提高了离合器的强度，使其能在恶劣的环境中长期正常使用。

4 车毂

车毂是汽车的承力部位，其使用LFT材料相比于车身而言减重效果更加明显，同时质量的减小会大大提高汽车的动力性能。

参考文献：

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