[汽車之家 技術(shù)]  當(dāng)很多人還在以車重論安全的時候，各大汽車品牌其實都在為了給車輛“減肥”傷透了腦筋,。其實,，汽車和人一樣，多長幾斤肉很容易,，想減下來很難,！一個胖子瘦下來，可以遠(yuǎn)離“三高”,，身體更健康的同時動作能也更靈活；汽車如果能變得更輕,，操控表現(xiàn)就能變得更好,，而且不用換發(fā)動機(jī)就能跑得更快，更重要的一點是,，能減少能源消耗和尾氣排放,，更加環(huán)保。因此也就有了題目這句話：寧少十馬力,，不多一公斤,！有了這么多好處，大家當(dāng)然要想方設(shè)法地給自己的產(chǎn)品減重,，今天我們就主要聊聊利用材料給汽車“減肥”的幾個經(jīng)典妙招兒,。

● 碳纖維——有錢任性的選擇

　　說到輕量化材料，相信大家首先會想到的就是“碳纖維”這三個字,。其實我們常說的碳纖維材料,，確切地講應(yīng)該叫做碳纖維增強(qiáng)聚合物或塑料，英文為CFRP,，也就是Carbon Fiber Reinforced Polymer,，或者Carbon Fiber Reinforced Plastic。CFRP以重量輕,、強(qiáng)度大備受業(yè)界青睞,，將其視為未來汽車的發(fā)展方向之一。同樣體積的碳纖維材料部件重量僅為傳統(tǒng)鋼制部件的20%到30%,，而其強(qiáng)度卻為鋼的10倍以上,。不過,，CFRP材料也有缺點，其中最大的問題那就是貴,！所以我們很難在親民的家用車上看到它的身影——當(dāng)然,，一些朋友在汽配城購買的貼紙和飾條除外。

　　正因為CFRP的身價不算特別親民,，所以以往只有那些身價數(shù)十萬美金（國內(nèi)售價數(shù)百萬人民幣）的超級跑車才能消化其高昂的成本,，而一些超級跑車不僅大量使用CFRP制作車身部件，而且還用這些昂貴的材料做成了一個整體的座艙架構(gòu),，也被稱為碳纖維單體座艙,。如果有人告訴你他的跑車使用了碳纖維單體座艙結(jié)構(gòu)，有兩種可能：1.他在吹牛*,；2.他是個壕,；3.還有一種可能，我們稍后再聊,。

　　應(yīng)該說,，碳纖維單體座艙算得上是處于目前車身材料的金字塔尖位置，所以你所能看到使用這個結(jié)構(gòu)的品牌也基本都是“高大上”的,，不過,，也有一些有追求的企業(yè)試圖讓這種昂貴的材料和結(jié)構(gòu)“情懷落地”，但至今還沒有真正實現(xiàn),。

　　雖然本田沒有實現(xiàn)他們美好的愿望,，但寶馬卻切切實實地將CFRP材料的成本降了下來，并應(yīng)用到了旗下兩款新能源車型上i8和i3上,。特別是i3,，它的車身結(jié)構(gòu)也算得上是一種碳纖維單體座艙，最低售價不足42萬元人民幣,，就能讓你享受到“奢華”的碳纖維材料了,，是不是有一種賺到的感覺呢？

　　此外,，寶馬也將碳纖維材料應(yīng)用到了傳統(tǒng)車型之上,，全新一代寶馬7系就采用了碳-鋁混合材料制成的車身結(jié)構(gòu)，相比老款車型更加輕盈,，同時剛性不降反升,，降低的車重對于車輛的動力和操控表現(xiàn)都有著積極的影響，相信這也是令寶馬有信心推出采用4缸2.0T發(fā)動機(jī)的730Li的原因之一吧,。

　　總體來講,，CFRP材料在今天依然算是比較昂貴的，因此依然僅僅是少部分人的專利,。不過,，寶馬7系的車身材料也引出了我們接下來要聊到的一種材料,，它相對更加親民，在我們的日常生活中隨處可見,，然而一旦出現(xiàn)在汽車上,，其身價也會成倍增長——這就是鋁合金。

● 鋁合金——理性消費(fèi)輕奢路線

　　相比前面的CFRP材料,，鋁合金在汽車上的應(yīng)用看起來離我們更近一些,。鋁合金沒有CFRP那么輕，強(qiáng)度上也差一些,，不過與傳統(tǒng)的車用鋼材相比,，優(yōu)勢還是十分明顯的：鋁合金的密度約為2.7克/立方厘米，而鋼材約為7.8克/立方厘米,；在強(qiáng)度方面,，鋁合金的比強(qiáng)度約為85，而合金鋼只有40,。更重要的是,，鋁合金沒有CFRP材料那么“高貴”，相對來說更加容易被人接受一些,。

　　除了全鋁車身結(jié)構(gòu)之外,，鋁合金也可以因地制宜地用在一些“贅肉”部位，這樣既可以有效降低車身重量,，同時也可以兼顧生產(chǎn)成本，令車輛價格更加“親民”,。比較常見的部位就是發(fā)動機(jī)艙蓋以及后備廂蓋/門,，以及一些其它的車身覆蓋件。像福特F-150這樣采用非承載式車身的皮卡車型,，甚至車身整體全部應(yīng)用了鋁合金材料,，當(dāng)然，這些部位并不是主要的承載結(jié)構(gòu),。

　　談到鋁合金車身,，最令大家擔(dān)心的恐怕就是在日常使用中的維修成本了。早年間,，由于鋁合金鈑金的工具設(shè)備并不普及,，甚至連4S店都不愿意為一兩款銷量不高的高端車型添置設(shè)備、開設(shè)工位,。另外,，盡管鋁合金板材的鈑金修復(fù)原理與傳統(tǒng)鋼材類似,，但在手法和技巧方面有著更多的要求，也需要對工人進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn),。因此當(dāng)時對鋁合金車身的修復(fù)方式幾乎只有一招兒——換,！如果在2000年左右撞上一輛奧迪A8，相信看到4S店維修報價單時候的感覺一定十分酸爽,。

　　今天,，隨著采用鋁合金車身部件或車身結(jié)構(gòu)的車型越來越多，盡管還沒有成為主流,，但不論在4S店還是稍具規(guī)模的汽修店,，鋁鈑金設(shè)備已經(jīng)不是什么稀罕物了——當(dāng)然這些設(shè)備的售價相比之前也便宜了很多。因此,，很多品牌表示,，如今的鋁合金車身不論在使用成本還是維修費(fèi)用方面都與傳統(tǒng)鋼材沒有什么區(qū)別。

　　除了在車身方面的應(yīng)用,，鋁合金還被大量用于制造車輛底盤懸架部件,。很多人津津樂道的鋁合金下控制臂就是最好的例子。與鋁合金車身相比,，鋁合金制成的底盤部件與我們的距離更近,，很多家用車型的底盤很早就開始使用這種材料了。

　　總體來看,，鋁合金材料在車身上的應(yīng)用已經(jīng)不算罕見了,，但依然局限在相對高檔一些的豪華品牌車型上，當(dāng)然也有部分比較親民的車型在部分車身覆蓋件上采用了這種材料,。而在底盤方面,，鋁合金部件的能見度相對更高一些�,？傮w來看,，在今天使用輕量化鋁合金材料來為車輛減重算是一種“輕奢”的路線，不過,，對于那些沒有使用輕量化材料的汽車來說,，就真的沒有辦法“減肥”了嗎？

● 鋼材——精打細(xì)算方法多

　　雖然鋁合金材料相比之前已經(jīng)親民很多了,，但造價成本仍遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鋼材,，對于一些由于定位和售價原因，沒有辦法消化這些額外成本的車型來說,，依然還是“然并卵”,。但是對于更加重視經(jīng)濟(jì)性的經(jīng)濟(jì)型車來說，因為選擇這些車型的消費(fèi)者們對于燃油消耗更加敏感,，所以輕量化的優(yōu)勢無疑更加重要,，于是很多企業(yè)就在傳統(tǒng)的鋼材方面動起了腦筋。

　　降低重量的前提是要保證強(qiáng)度,，車身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不僅僅關(guān)乎車輛的安全水準(zhǔn),，同時也能影響操控性,。價格昂貴的碳纖維材料和鋁合金都能做到在同樣強(qiáng)度的情況下遠(yuǎn)低于鋼材的重量，那么能不能通過一些特殊工藝做出具有類似性能的鋼材呢,？答案就是很多人都聽說過的高強(qiáng)鋼,。

　　這種“局部金屬壓鑄”技術(shù)由本田和供應(yīng)商Gestamp花了三年時間研制。在壓制結(jié)構(gòu)件之前,，首先把鋼板加熱到930攝氏度,；在接下來的沖壓塑形步驟里，本田在結(jié)構(gòu)件目標(biāo)區(qū)域里覆蓋上一些冷卻管道,，因此整塊結(jié)構(gòu)件不同區(qū)域的回火速率不同,，所以這就使得在同一塊鋼板上能形成不相同強(qiáng)度的區(qū)域。根據(jù)本田的資料,，這種壓鑄技術(shù)可以在同一塊鋼板的不同區(qū)域做出從590到1500Mpa不等的拉伸強(qiáng)度,。

　　這種局部可變強(qiáng)度壓鑄方式的最大好處是：在不犧牲車身整體抗扭、抗彎剛度的前提下,，做出吸能潰縮區(qū),，并且車架質(zhì)量更加輕。按照本田的說法,，新思域轎車版的車身抗扭剛度,，比上一代提升了25%。

　　除了高強(qiáng)鋼之外,，通過精確的計算和分析,，工程師也可以通過在鋼制部件上打孔或重新設(shè)計部件的形狀或結(jié)構(gòu)而減少鋼材的使用，從而降低重量,。相比那些更換材料的做法,，這種減重手段相對成本更低，但需要具有非�,？茖W(xué)和精確的計算能力。

　　在經(jīng)濟(jì)型家用轎車的領(lǐng)域,，通過對鋼材進(jìn)行改造而為車輛減重是一個最為普遍的現(xiàn)象,。盡管減重的幅度與那些昂貴的輕量化材料相比有著一定的差距，但勝在經(jīng)濟(jì)實惠,，消費(fèi)者無需花太多的錢,，也可以享受到輕量化的成果。

● 工程塑料及高分子材料——能內(nèi)能外

　　最后我們要聊的一種材料,，是與我們?nèi)粘Ｉ�活關(guān)系最為密切的,，那就是塑料。很多人認(rèn)為又軟又輕的塑料只能用來造玩具車,，如果造真車的話豈不是開玩笑么,？這又回到了我們老生常談的話題：決定車輛安全性的是車身結(jié)構(gòu),，而不是車輛的表皮。當(dāng)然,，我們今天先不討論這個有撕逼風(fēng)險的話題,，只是在這里告訴大家，工程塑料其實早就被用在了一些并不受力的車身覆蓋件上,。

　　除了用于車外的覆蓋件,，塑料或高分子材料還被用于內(nèi)飾部件、管路甚至底盤零件,，以及大家都十分熟悉的汽車的胃——油箱,。通過對這種材料的應(yīng)用，可以從點滴細(xì)節(jié)中減輕車身的重量,。

　　除了傳統(tǒng)的工程塑料之外,，還有一種高分子材料值得一講，那就是玻璃纖維材料,。玻璃纖維材料全稱為GFRP,，也就是Glass Fiber Reinforced Plastic，是不是與碳纖維材料CFRP很像呢,？其實,，二者從結(jié)構(gòu)上有一定的相似性，都是纖維材料與基材（也就是塑料）的混合物,。如果說GFRP這個名字看起來有點陌生的話,，那么還有一個名字你一定有所耳聞，那就是玻璃鋼,。

　　應(yīng)用塑料等高分子材料減重同樣不會帶來特別大的成本壓力,，同時由于這些材料塑形容易，因此不僅在輕量化方面貢獻(xiàn)頗多,，同時在功能和布置方面也會帶來不少變化和優(yōu)勢,。

總結(jié)：

　　不論使用何種材料，最終的目的都是為車輛“減肥”,，從效果上來看,，昂貴的材料當(dāng)然會有更優(yōu)秀的性能和更輕的重量，但不同級別的車型也會根據(jù)各自不同的定位和定價來選擇適合自己的材料,。隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格,，汽車輕量化也成為了所有汽車品牌的一個必修課程，相信隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)步,，汽車也將在輕量化的道路上越走越遠(yuǎn),。（文/圖 汽車之家 張戈）