[汽車之家 技術(shù)]  當(dāng)很多人還在以車重論安全的時(shí)候，各大汽車品牌其實(shí)都在為了給車輛“減肥”傷透了腦筋。其實(shí)，汽車和人一樣，多長(zhǎng)幾斤肉很容易，想減下來(lái)很難！一個(gè)胖子瘦下來(lái)，可以遠(yuǎn)離“三高”，身體更健康的同時(shí)動(dòng)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(dòng)機(jī)就能跑得更快，更重要的一點(diǎn)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(gè)經(jīng)典妙招兒。

● 碳纖維——有錢任性的選擇

　　說(shuō)到輕量化材料，相信大家首先會(huì)想到的就是“碳纖維”這三個(gè)字。其實(shí)我們常說(shuō)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(lái)汽車的發(fā)展方向之一。同樣體積的碳纖維材料部件重量?jī)H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(diǎn)，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(gòu)買的貼紙和飾條除外。

　　正因?yàn)镃FRP的身價(jià)不算特別親民，所以以往只有那些身價(jià)數(shù)十萬(wàn)美金（國(guó)內(nèi)售價(jià)數(shù)百萬(wàn)人民幣）的超級(jí)跑車才能消化其高昂的成本，而一些超級(jí)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(gè)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(gè)壕；3.還有一種可能，我們稍后再聊。

　　應(yīng)該說(shuō)，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(gè)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(shí)現(xiàn)。

　　雖然本田沒有實(shí)現(xiàn)他們美好的愿望，但寶馬卻切切實(shí)實(shí)地將CFRP材料的成本降了下來(lái)，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(jià)不足42萬(wàn)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(shí)剛性不降反升，降低的車重對(duì)于車輛的動(dòng)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(dòng)機(jī)的730Li的原因之一吧。

　　總體來(lái)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(lái)要聊到的一種材料，它相對(duì)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(jià)也會(huì)成倍增長(zhǎng)——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(lái)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(shì)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(duì)來(lái)說(shuō)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(shí)也可以兼顧生產(chǎn)成本，令車輛價(jià)格更加“親民”。比較常見的部位就是發(fā)動(dòng)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(duì)工人進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)。因此當(dāng)時(shí)對(duì)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(bào)價(jià)單時(shí)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(lái)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(jià)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(lái)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(duì)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(duì)更高一些�？傮w來(lái)看，在今天使用輕量化鋁合金材料來(lái)為車輛減重算是一種“輕奢”的路線，不過，對(duì)于那些沒有使用輕量化材料的汽車來(lái)說(shuō)，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(jià)成本仍遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鋼材，對(duì)于一些由于定位和售價(jià)原因，沒有辦法消化這些額外成本的車型來(lái)說(shuō)，依然還是“然并卵”。但是對(duì)于更加重視經(jīng)濟(jì)性的經(jīng)濟(jì)型車來(lái)說(shuō)，因?yàn)檫x擇這些車型的消費(fèi)者們對(duì)于燃油消耗更加敏感，所以輕量化的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑更加重要，于是很多企業(yè)就在傳統(tǒng)的鋼材方面動(dòng)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(shí)也能影響操控性。價(jià)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(shuō)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(shí)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(lái)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(shuō)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(jì)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(jì)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(duì)成本更低，但需要具有非�？茖W(xué)和精確的計(jì)算能力。

　　在經(jīng)濟(jì)型家用轎車的領(lǐng)域，通過對(duì)鋼材進(jìn)行改造而為車輛減重是一個(gè)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(shí)惠，消費(fèi)者無(wú)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(lái)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(gè)有撕逼風(fēng)險(xiǎn)的話題，只是在這里告訴大家，工程塑料其實(shí)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(duì)這種材料的應(yīng)用，可以從點(diǎn)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(shí)，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(shuō)GFRP這個(gè)名字看起來(lái)有點(diǎn)陌生的話，那么還有一個(gè)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(huì)帶來(lái)特別大的成本壓力，同時(shí)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(shí)在功能和布置方面也會(huì)帶來(lái)不少變化和優(yōu)勢(shì)。

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(lái)看，昂貴的材料當(dāng)然會(huì)有更優(yōu)秀的性能和更輕的重量，但不同級(jí)別的車型也會(huì)根據(jù)各自不同的定位和定價(jià)來(lái)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(gè)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）