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【材料汇】你造吗?汽车车身除了钢铁,还能用这些材料

2017-07-15 阅读 3290


对于汽车车身,我们的直接感受就是“铁包肉”,于是,我们理所当然的认为,汽车的外壳,就是用钢铁制造的。事实上,随着材料和制造工艺的不断发展,越来越多的新的材料也加入了汽车制造的大本营,今天,就让我们来看看,汽车车身,除了钢铁,还能用哪些材料?

1、已经大行其道的——全铝合金

奥迪的ASF(Audi Space Frame)是全铝合金车身的先驱之一,至今已经有23年历史,一共有9部奥迪被打上ASF印记。如今第十部属于即将上市的全新奥迪A8。

其实和钢铁相比,铝合金具有几个特性:

铝合金确实轻,铝的密度是每立方厘米2.7g,而铁的密度是每立方厘米7.85g

但是,铝合金在达到相同刚度时,要更厚、体积更大,比如发动机,铸铁缸体可以更薄,体积更小,全铝则会很大,所以如今除了高端、大尺寸车型以外,绝大部分依然是铸铁缸体铝合金缸盖。

更不用说工业用的钢铁、铸铁含有碳比纯铁要轻一些,铝合金根据不同用途和配方可能会含有铜、镁、锌、锰,或者直接含有铁、镍等,又比纯铝重一些。

所以实际上铝合金车身并不会真的轻上三倍,反而体积会更大一些。

所以,也不能说他完全超越钢铁,这也是它一直没能一统天下的原因。

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上图是现售的上一代A8(D3)的全铝合金车身,如今随着科技的发展,高强度钢能力更强,从现售款(D4)开始,奥迪的ASF车身已经不再是单纯意义上的全铝车身了,开始采用了更多种类的材料组合而成。

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而下一代A8车型(D5)则是更加的复杂化,并且进一步增重了50公斤:

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可见,全铝合金的小众让它的发展落后于钢铁,于是奥迪也在自己的顶级车型中与时俱进,采用了更加复杂的材料来满足更高的安全性和尽可能低的重量。

2、偶尔听闻的——碳纤维;

我们总能看到跑车烧毁的新闻,比如烧成了这样:



这是因为跑车太不结实、太脆弱吗?当然不是,只是他们大量采用了碳纤维复合材料而已。

这个碳纤维我们不陌生,自从Mclaren在1981年将其引入F1赛事,如今的赛车界几乎全被碳纤维垄断。

它的优势很明显,排在第6的碳比铝还轻一倍,做成纤维状以后抗拉能力极强,编织成网状碳纤维以后,既轻、刚性和弹性都都不错,耐高温而热膨胀系数小(高端的碳纤维可以承受2000度高温,低端的也有五六百度)。并且碳纤维科技依然在飞速发展,甚至开始威胁到陶瓷作为高性能引擎缸体材料的地位。如今的碳纤维也不再像之前那样一次性,破损不严重是可以被修复的。现在家中最常见的碳纤维产品就是300元以上的网球拍、150元以上的羽毛球拍、和900元以上的自行车。

但是缺点也很明显,抗剪切力能力差,并且根据不同级别的碳纤维(比如发动机、单体壳式座舱、车体)耐火烧的能力也大相径庭。

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像迈凯轮MP4-12C这样的单体壳式座舱是用多层碳纤维复合而成的,刚度极强,(当然这部分也就放弃了一旦发生碰撞的缓冲能力),所以外壳会采用强度低一些的碳纤维材料,而比如兰博基尼,会在外壳依然采用金属,兰博基尼全碳纤维的车型似乎只有Veneno一款,哪怕V12引擎加身也才区区一吨半重,车身减重效果惊人,限量三台,360万欧元如果进入中国预计要半亿人民币╮(╯_╰)╭


在改装届,安全性就没有那么被重视了,缓冲神马的概念统统被“轻”取代,你可以轻而易举的获得碳纤维的后视镜、引擎盖、车门、内饰件、甚至轮毂、刹车盘、传动轴。


碳纤维昂贵主要因为产能和生产方式:优秀的能够用于汽车和航天领域的碳纤维丝束不是谁都能产的,目前的全球年产能33万吨,中国30多家碳纤维企业只有7.3万吨产能,高性能的只有4000吨。全世界的大部分产能集中在日本。并且将碳纤维生产成为零部件的生产需要大量人工,导致成本不菲。

3、出人意料的——塑料

兰博基尼的设计师脑洞大开,居然用塑料来造车,Sesto Elemento(第六元素)采用5.2L V10引擎居然仅重999公斤!不过遗憾的是因为暂未通过相关法律认证,他还不能够上路行驶。



其实人家官方用语叫做“碳纤维增强材料”,这么说可能不太清楚,如果说“玻璃钢”您就明白了,是的,常用的玻璃钢就是“纤维增强材料FRP”,分为玻璃纤维增强材料GFRP、碳纤维增强材料CFRP、硼纤维复合材料等。

如同手机界具有大哥地位的聚碳酸酯一样,当今的塑料可不是曾经那个容易老化、脆弱、不结实的代名词了。当今的塑料不但有着钢铁甚至碳纤维都难以比拟的轻,甚至还能够容许极大的弹性形变,用一个不安全来一语概括它的碰撞表现可真是太不负责了。

当然,这还是过于概念,量产车也有啊!

美国的雪佛兰考维特作为美式跑车的代表,就在车体上大范围使用了塑料。虽然不能称之为全塑料车身吧,不过,如果五年、十年之后,真的有塑料外壳的车上市了,您可千万不要惊讶!


4、打开脑洞的——木头

你以为从福特T型车以后,人类就进入了金属汽车时代了吗?

非也!非也!直到今天,木材也没有退出汽车领域,甚至还有高性能车型采用呢!


木制超跑Splinter!极速386km/h!


丰田概念车Setsuna,全实木打造,居然是新潮的电动车!


来自英国、拥有百年历史跑车公司Morgan(摩根),直至今天依然采用着全手工打造,虽然车身蒙皮都是金属,但依然有木质零部件!

结语

怎么样?如果有一天,你在街上发现了一辆用你想不到的材料做的汽车,可别惊讶,相信我,这就是科技的进步!


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