在全球節能減排的大趨勢下，碳纖維復合材料汽車已成為解決能源和環境問題的一種戰略性產品。隨著碳纖維制造成本的下降、復合材料制造工藝的成熟，目前國內外汽車及零部件廠商都在積極地進行研究應用。國內已經有很多主機廠對碳纖維復合材料在車身外覆蓋件上應用的可行性進行一定研究，但關于其在汽車結構件上的應用研究卻鮮有報道。

　　為了選擇前地板下縱梁加強板材料，并考慮其經過涂裝烘干爐，選擇低溫型碳纖維增強樹脂基（熱塑）復合材料（以下簡稱為低溫型復合材料）及高溫型碳纖維增強樹脂基（熱固）復合材料（以下簡稱為高溫型復合材料）分別開展試驗。測試樣條為預浸布迭層，迭層可采用編織（表層）/單向纖維（UD）（中間層）/編織（表層）。碳纖維采用T300級的3k編織纖維和T300級的12k單向纖維。樹脂基體均為環氧樹脂，纖維體積比為55%。膠黏劑為環氧樹脂型結構膠。下縱梁為H1500鋼板。

　　拉伸試驗參照ASTMD3039/D3039M-08《聚合物基復合材料拉伸性能試驗方法》，彎曲試驗參照GB/T1449—005《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》，沖擊試驗參照GB/T1043.1—008《塑料簡支梁沖擊性能的測定第1部分：非儀器化沖擊試驗》，抗剪試驗參照GB/T7124—008《膠粘劑拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）》，低溫脆化試驗參照GB/T5470—008《塑料沖擊法脆化溫度的測定》，熱變形溫度測定參照GB/T1634.2—2004《塑料負荷變形溫度的測定第2部分：塑料、硬塑料和長纖維增強復合材料》。采用Zwick拉伸試驗機，擺錘沖擊試驗機，維卡熱變形試驗機，低溫脆化儀，掃描電子顯微鏡，熱重分析儀，紅外光譜分析儀。烘烤條件為220℃，0.5h。

　　試驗采用Zwick拉伸試驗機。加載速度為2mm/min。拉伸試驗結果見表1。拉伸試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料經過耐溫試驗后拉伸強度都略有下降，經過220℃烘烤后拉伸強度下降明顯。

　　彎曲試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料經過耐溫試驗后彎曲性能變化不明顯，但經過220℃烘烤后彎曲強度下降明顯，見表2。

　　沖擊試驗結果顯示，無論低溫型復合材料還是高溫型復合材料耐高/低溫試驗影響不大，但經過220℃烘烤后沖擊強度下降明顯，見表3。

　　低溫型復合材料和高溫型復合材料熱變形溫度見表4。

　　高溫型復合材料與金屬板粘接后進行剪切試驗，試驗結果見表5，圖1。加載速度為2mm/min。

　　高溫型復合材料制成零件經過220℃，30min烘烤處理后，顏色變黃，見圖2。

　　試驗條件：室溫試驗。落球尺寸Ф50±0.03mm，落球高度230mm，球質量為500±5g，高溫型復合材料制成樣板及樣件經過落球沖擊后外觀沒有變化，見圖3。

　　采用膠接法將碳纖維增強板粘接到下縱梁上。膠接疲勞性能好，減小應力集中，而且還可以起到使碳纖維復合材料與鋼材隔離的作用，降低碳纖維復合材料與鋼接觸可能產生的電化學腐蝕風險。鹽霧試驗周期48h后兩種材料接觸面未見腐蝕現象，見圖4。

　　經過220℃造成環氧制品易變黃的因素有很多。本項目推斷主要是由于樹脂基體為環氧雙酚A結構，其熱氧化形成發黃基團。上述力學性能經過烘烤后下降明顯也是由于樹脂中存在著苯環，產生了熱氧降解。為了探究熱氧降解對整個復合材料的微觀現象，進行了掃描電鏡分析，熱失重分析以及紅外光譜分析，分別見圖5、圖6、圖7。從掃描電鏡上看，無論烘烤前后樹脂與碳纖維的結合程度沒有受到大的影響，從熱重分析結果看，烘烤對分解階段的影響也不大。從紅外光譜圖可以看出，烘烤后除了930cm-1處環氧基發生了反應，與苯環相關的吸收峰（1563cm-1）也發生了變化，這與之前分析的熱氧降解原因相吻合。

　　碳纖維增強樹脂基復合材料用在結構件上將會使其優勢得到充分的發揮。但應該解決其與車身的連接問題以及隨車身進烘干爐烘烤溫度對外觀及性能的影響。本項目考察了碳纖維增強熱塑/熱固樹脂基復合材料的力學性能、烘烤后性能以及與金屬粘接件的鹽霧腐蝕性能，并給出了烘烤條件對性能的影響原因分析。對今后考慮碳纖維在線涂裝隨車身過烘干爐以及實現與金屬車身的粘接提供了一些借鑒思路。國內大多還處于研究階段，將碳纖維增強樹脂基復合材料結構件在量產車型上推廣，還需要進行更深入系統的研究，這將是個長期和系統的工程。