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：

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