不知道是不是因?yàn)槟承嶂杂诔搓愶埖拿襟w“同行”的“功勞”,關(guān)于車身材料的爭(zhēng)議在最近再度成為了多方熱議的焦點(diǎn)。
這一次,首當(dāng)其沖的依然是奔馳。盡管現(xiàn)款奔馳E級(jí)上市已經(jīng)接近4年了,當(dāng)年換代之初就被熱炒過的車門、機(jī)蓋“鋁換鋼”早已是老黃歷,但依然擋不住吃瓜群眾看熱鬧不嫌事大的熱情。此外,連帶著挨批的還有奔馳的“好基友”寶馬,國(guó)產(chǎn)寶馬3系也被曝光,將引擎蓋和前翼子板,從海外車型的鋁合金材料換成了鋼制材料。
在車身材料的選擇上,鋁合金真的就比鋼材“高級(jí)”嗎?
鋼,算得上人類工業(yè)史上歷史最悠久,使用最普遍的材料之一。從汽車誕生的那一天開始,鋼就是汽車的主要材料。而鋁合金被應(yīng)用在汽車制造中的歷史要短得多,這種最初來自于航空工業(yè)的輕量化材質(zhì)(當(dāng)然,與汽車一樣,近年來復(fù)合材料也開始取代它),早在上個(gè)世紀(jì)30年代,就被捷豹用于造車;而“全鋁車身”的誕生,則是1994年,奧迪A8正式推出了ASF車身結(jié)構(gòu)之后的事情。
如果要對(duì)鋼和鋁合金進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比,那么最簡(jiǎn)單的幾項(xiàng)物理性質(zhì)是這樣的——鋁合金的拉伸強(qiáng)度超過鋼材,但在韌性上卻遠(yuǎn)不如鋼,同時(shí)二者的比重不同,同樣體積的鋁合金要比鋼材輕將近一半。
現(xiàn)代汽車,特別是強(qiáng)調(diào)性能和豪華感的高檔汽車,之所以更多采用鋁合金材質(zhì),就是為了省下寶貴的重量。輕量化對(duì)汽車性能的影響至關(guān)重要,它影響著油耗、制動(dòng)能力、最大時(shí)速、加速性能乃至彎道中的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。在賽車和改裝車領(lǐng)域,有著“寧少10馬力不多1公斤”的說法;而整車質(zhì)量降低10%可以讓燃油效率提高6%到8%左右,這是一個(gè)非??捎^的數(shù)據(jù)。由此可見,輕量化對(duì)于汽車的重要性。
采用更輕巧的鋁合金,能夠省下更多的重量,在不少人眼中,鋁合金因此被視為“更高級(jí)”。但造車這件事,并沒有這么簡(jiǎn)單。
鋁合金的拉伸強(qiáng)度超過鋼,但是在韌性上卻比鋼差很多。簡(jiǎn)單地說,就是鋁合金更硬但也更脆,而鋼雖然軟卻更具有韌性。當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí),在同樣超過結(jié)構(gòu)件受力極限的情況下,鋼會(huì)逐級(jí)抵抗戰(zhàn)至一兵一卒,其彈性可以抵消一部分沖擊力;而鋁合金則會(huì)瞬間崩塌,直接“繳槍投降”。
當(dāng)年一起著名的車禍,全鋁的奧迪R8被攔腰撞斷……
更重要的是,對(duì)于鋁合金來說,這一缺陷幾乎無法克服。有人或許要說,既然鋁合金比鋼材輕得多,那我們把鋁合金材料增厚增粗,是不是就能比同等重量的鋼材更堅(jiān)固了呢?非也!隨著厚度的增加,鋁合金的屈服強(qiáng)度反倒會(huì)降低,更厚重的鋁合金,反而更容易在沖擊力下直接斷成兩截!
此外,鋁合金與鋼材相比還有著焊接性能差、加工成本高的缺點(diǎn)。要知道,成本不僅僅是對(duì)汽車制造商才存在的——韌性太差的鋁合金,一旦發(fā)生碰撞事故,幾乎無法鈑金修復(fù),而動(dòng)輒就需要整體更換。
一說到全鋁車身,我們第一時(shí)間會(huì)想到的是前面提到過的兩個(gè)名字:奧迪和捷豹,但是捷豹XFL的全鋁車身卻“僅僅”使用了75%比例的鋁合金,而不是多數(shù)人想象中的100%;而奧迪也同樣在高端車型上逐漸降低鋁合金的比重。
奧迪換掉了鋁合金,增加的是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料——如果硬要說的話,鈦合金和碳纖維復(fù)合材料就是比鋁合金“更高級(jí)”的材料。比如,碳纖維復(fù)合材料的密度比鋁合金更低,而抗拉強(qiáng)度能夠輕松達(dá)到3500Mpa以上,大概是鋁合金和鋼材的8-10倍;而鈦合金則在輕量化的同時(shí),能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高硬度和高韌性,可謂兼具了鋁合金和鋼材的優(yōu)點(diǎn)。
那么,為什么汽車不大量使用這兩種“更高級(jí)”的材料呢?成本、成本、還是成本。由于居高不下的成本,碳纖維和鈦合金只被少數(shù)車型用在少數(shù)地方。碳纖維的韌性也較差,而且?guī)缀鯚o法維修,稍微碰一下,就會(huì)出現(xiàn)巨額的更換費(fèi)用,所以只有寶馬i8、柯尼塞格、蘭博基尼等少數(shù)超跑才會(huì)采用這種材料;而鈦合金呢,除了價(jià)格昂貴,同樣也有成形性不好和焊接性能差的缺點(diǎn),只有NSX和布加迪Chiron這種怪獸才舍得用一點(diǎn)點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸或剎車卡鉗上。
一句話,無論鋁合金、鋼材還是碳纖維和鈦合金,它們都有著各自不同的特點(diǎn)和不同的“身價(jià)”。它們之間并沒有絕對(duì)的“高下之分”,而是各有所長(zhǎng)。
事實(shí)上,隨著汽車的發(fā)展,各種新材料也是百花齊放。比如在理想汽車上,采用了尼龍(你沒有看錯(cuò)!跟你女朋友的絲襪一樣)材質(zhì)的下主擺臂;而一向熱心環(huán)保的沃爾沃,甚至和一家名叫Bcomp's的公司合作,嘗試用海洋回收塑料(顧名思義就是從海里撈起來的廢舊塑料),經(jīng)過重整后制作半結(jié)構(gòu)內(nèi)飾件。
汽車上使用的材料其實(shí)無所謂哪種更“高級(jí)”,最合適最實(shí)用的,就是最好的。