汽车车身材料的未来：轻如蝉翼、坚如磐石 伴随技术进步，制造车身的材料已经不仅仅是钢铁了，越来越多的新材料被应用到车身的制作中。其中包括：铝合金、碳纤维、塑料、高分子复合材料等等。我也简单介绍其中的几种。 碳纤维材质汽车车身 随着航空技术的发展，在制造飞机时需要一种更轻更坚固的材料，这时金属材料已经无法满足航空工业的需求了，而由一种纤维材料取而代之。最早碳纤维在汽车领域主要应用在赛车上，直到现在也只有超跑级别的车辆用的上碳纤维。碳纤维是一种纤维丝状的材料，在制作成型时需要像织布一样纺织成片状，用有机胶浸润成形并固化，制作过程类似于玻璃钢。 碳纤维具有绝佳的韧性和抗拉强度，且重量只有钢的1/4。轻量、高强的特性正是高性能车所需的，目前法拉利、兰博基尼等超跑的车身由碳纤维制成。不过碳纤维缺乏延展性是其缺点，在受到超出极限的冲击时碳纤维结构会如同玻璃一样破碎。而且碳纤维与其它材料的连接也是个问题，使用传统的栓接，连接孔周围很容易产生裂纹。碳纤维材料的制造成本居高不下也是限制其应用的一个方面，即使是在航空领域碳纤维的应用也比较有限。  铝合金材质汽车车身 说到铝合金这种材料，必然就会和航空航天技术联系到一起，目前制造飞机的主要材料依然是铝合金，即使波音787这种复合材料占多的新机型也不能完全摆脱铝合金。铝合金优异的延展性、只有钢材一半的密度和良好的耐腐蚀性都成为轻量化结构的首选材料。在很多人的印象中铝代表的是柔软易变形，我想这种想法多来自于易拉罐、铝锅等日常铝制品。而实际航空级铝合金的机械性能甚至要超过钢铁，以比较常见的7075铝合金为例，它的抗拉强度是560MPa，不比前面提到钢材强度低。 而同样的重量的钢和铝，铝体积更大，可以在不增加重量的前提下增加结构强度。而且目前的铝制车身多采用厚壁锻铝梁焊接而成，就结构强度和刚度而言要比冲压薄钢更有优势，且机构的整体稳定性更好，在非设计受力方向受力时有更大的冗余度。此外，铝合金在大气环境下几乎不被腐蚀，可以无途装使用，不过处于美观的考虑，铝制车身依然会涂装上不同颜色的涂料。 铝制车身的缺点是自身造价较高，成型和焊接工艺都比较复杂，且变形后不能通过钣金修复，只能更换变形部件，维修成本居高不下。但个人比较看好铝制车身，轻量化且高强度的车身比传统钢制车身更坚固，且不用担心腐蚀造成的强度降低。另外铝制车身的结构设计局更合理，承力结构与非承力结构几乎独立。轻质合金车身的前景值得期待。  铝合金材质车身大大降低了汽车车身的重量 汽车车身材料的未来展望 除了以上的材料外，塑料、复合材料、可降解材料也是未来车身材料的发展方向，塑料良好的可塑性和弹性变形利于加工和降低碰撞损失，目前塑料广泛用于保险杠翼子板等易损部件，较低的造价的也令维修和更换十分便利。 近来车身材料的环境友好性成了发展的重点。在欧洲，政策要求车身的制造材料回收率要达到90%以上，铝合金与塑料的回收率都能达到95%以上，新型的钢制车身已经克服了原来所面临的腐蚀损失，回收率达到90%以上。 但是不可否认，未来轻金属、复合材料等是车身材料的发展趋势，目前各国都广泛开展对于这些新材料车用化的研究，特别是要求轻量化的小型乘用车。相信未来一段时间车身材料会有一个飞跃式的发展，并且更加向航空领域贴近，更轻、更强仍然是车身材料的发展方向。 |
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