[发明专利]碳纤维织物复合材料结构件及其制备的汽车骨架和方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维织物复合材料结构件及其制备的汽车骨架和方法。采用碳纤维织物复合材料结构件制备的汽车骨架质量轻、刚度高、安全性好，能够用于汽车、客车骨架，用于汽车、客车时，能够降低车辆的整备重量，不仅能够节约原材料，降低车辆生产成本，而且还能降低燃油油耗，节能环保。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维织物复合材料结构件及其制备的汽车骨架和方法。

背景技术

碳纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、质量轻、能够承受很大拉力等显著高于钢、铝等的特性，属于典型的高性能纤维，相对于传统的金属材料具有压倒性的优势。碳纤维除单独使用作为绝热保温材料外，通常作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成碳纤维复合材料。碳纤维复合材料作为结构件使用时需要设计合理的复合材料受力结构，才能充分发挥碳纤维能够承受很大拉力这一优点。

汽车、客车的车架都为立体框架，车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有技术中，汽车车架结构一般为大梁式车架和承载式车架，大梁式车架将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件，大梁式车架的钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重的相当部分；承载式车架由钢（较先进的是铝）经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高，产品质量不易控制，生产工序繁琐，且整个车架结构刚性强度不足。

随着节能、环保逐渐成为汽车行业关注的重要课题，人们开始考虑汽车的轻量化发展。汽车的轻量化能够降低汽车的整备质量，不仅能够节约原材料，降低汽车生产成本，而且还能降低燃油油耗，节能环保。因此，人们开始尝试用更轻质、强度更好的复合材料代替以往车架构件的材料。

发明内容

碳纤维复合材料中碳纤维最大特点是能够承受很大的拉力，树脂承受压力，现有材料制成管状内部没有支撑，制成板状的话，由于板厚太小，产生力矩小，没有充分利用碳纤维能够承受很大拉力的优点，所以需要研究怎样充分发挥碳纤维承受拉力这一优点的方法。为此需要将碳纤维复合材料制成密度轻的结构件来承受很大拉力便成为了很大的难题。再者，碳纤维复合材料不太适合快速生产，也是阻碍碳纤维复合材料发展的重要原因。

本发明就是为了解决上述问题，提供一种碳纤维织物复合材料结构件及其制备的汽车骨架和方法。

本发明采用以下技术方案：一种碳纤维织物复合材料结构件，所述碳纤维织物复合材料结构件的形状是环状，内芯是环状硬质泡沫材料，环状硬质泡沫材料外表面缠绕碳纤维织物复合材料，构成单环碳纤维织物复合材料结构件。

所述的碳纤维织物复合材料结构件，所述单环碳纤维织物复合材料结构件为束状，束中单环碳纤维织物复合材料结构件的数量至少为两个，一束单环碳纤维织物复合材料结构件外表面缠绕碳纤维织物复合材料，构成多环碳纤维织物复合材料结构件。

所述的碳纤维织物复合材料结构件，所述多环碳纤维织物复合材料结构件的外表缠绕的碳纤维织物复合材料内部充实单环碳纤维织物复合材料结构件，构成实心多环碳纤维织物复合材料结构件。

所述的碳纤维织物复合材料结构件，所述多环碳纤维织物复合材料结构件由外至内以此为外表缠绕的碳纤维织物复合材料、单环碳纤维织物复合材料结构件、空腔，构成空心多环碳纤维织物复合材料结构件。

所述的碳纤维织物复合材料结构件，所述多环碳纤维织物复合材料结构件沿轴线部分为空腔，构成部分空心多环碳纤维织物复合材料结构件。

所述的碳纤维织物复合材料结构件制备的碳纤维织物复合材料框架，所述单环碳纤维织物复合材料结构件、实心多环碳纤维织物复合材料结构件、空心多环碳纤维织物复合材料结构件及部分空心多环碳纤维织物复合材料结构件，统称为碳纤维织物复合材料结构件环，所述碳纤维织物复合材料结构件环组合为框架，框架中相邻接触构成束状部分的碳纤维织物复合材料结构件环的外表面缠绕碳纤维织物复合材料。