从宝马7系看碳纤维复合材料汽车部件的连接

宝马汽车是碳纤维复合材料应用的典范，宝马i系列和7系是碳纤维应用的典范。

宝马7系是宝马的主流车型，宝马7系共16个部件，如加固车顶横梁结构以及B柱和C柱、底部侧围、中央通道和后部支撑等，使用碳纤维复合材料，使用4种工艺技术成型。

宝马7系不再追求碳纤维的视觉效应，从外观已经看不到碳纤维，而是体现碳纤维的本质特性。特别是其CarbonCore技术，使用了金属/碳混合结构。

该结构设计，是把碳纤维复合材料包在金属的材料中间，形成了一个三明治的结构，既保证足够的强度和轻度，也保证了足够的韧性。因为碳纤维复合材料非常的强不仅可以用在车身结构强度要求最高的B柱，还可以运用在车辆重要的纵梁上。

其他部位的碳纤维加强：

从上面描述可以看出，碳纤维复合材料汽车部件应用的部位不同，就要涉及不同材料之间的连接，如复材与复材、复材与金属等，而对于性能要求的不同，连接方式有粘接、铆接、铆接等。

宝马7系碳纤维复合材料部件得连接方法

复材与复材的连接好办，而碳纤维复合材料和金属的不同连接，需要考虑到电化学腐蚀和两者的热膨胀系数。

两种不同的金属连接时，例如钢或铝合金存在很大的电势差，再加上有电解质存在，即会产生电化学腐蚀，这种电解质很就是附着了空气中的水汽。碳纤维虽然不是金属，但是也是导体，和金属存在就会产生电势差，就有电化学腐蚀的风险。因此在异种材料粘接时，需要保证结构胶具备一定的胶层厚度，这样可以有效的两种材料，避免电化学腐蚀。（笔者以前研究胶结时，为了控制胶层得厚度，曾经尝试在其中加入不同粒径得填料，可以有比较好的效果）

对于复合材料与金属零件的胶结，因为不同种材料具有不同的热膨胀系数，所以结构胶要具有良好的韧性，避免在材料热胀冷缩的过程中，不同材料产生的应力而失效。

宝马公司研究发现，通过增加结构胶的厚度，我们可以实现更好的伸缩补偿量，更高的断裂延伸率，但是粘接强度会有所降低，同时会增加结构胶使用量进而增加成本。

在上述思想指导下，宝马提出了金属和CFRP之间连接的名为“swimming”的概念，通过增加结构胶的厚度，来提高粘接韧性，同时利用物理的铆接增加连接强度。

宝马为了解决碳纤维在汽车上的批量化应用，进行了很多的细节研究，当这些问题解决后，又正对碳纤维复合材料汽车零部件的特点，开了专用的汽车装配生产线。

最后让我们感受一下，什么是真正的碳纤维复合材料在汽车上的现代化应用：

宝马碳纤维汽车部件的生产：