夏天通常被認(rèn)為是汽車(chē)銷(xiāo)售的淡季，但2016年的夏天，汽車(chē)輕量化研究與推廣著實(shí)火了一把。除了第20屆德累斯頓國(guó)際輕量化論壇在德國(guó)舉辦，家門(mén)口的上海國(guó)際新能源及智能化技術(shù)展覽會(huì)也專(zhuān)門(mén)設(shè)置了“汽車(chē)輕量化發(fā)展趨勢(shì)”主題環(huán)節(jié)。
　　提升環(huán)保性能與燃油效率是促使汽車(chē)行業(yè)思考輕量化的最主要原因。在我國(guó)，隨著2020年當(dāng)年產(chǎn)乘用車(chē)平均燃料消耗降至5.0升/百公里的目標(biāo)越來(lái)越近，很多汽車(chē)制造商都在尋找提升燃油效率的方法。研究數(shù)據(jù)顯示，若整車(chē)重量降低10%，燃油效率可提高6%到8%；汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3升到0.6升。為汽車(chē)“減負(fù)”勢(shì)在必行。
　　曾經(jīng)我們對(duì)減輕車(chē)身重量避之不及，但如今，輕量化已經(jīng)成為與智能化、電動(dòng)化齊頭并進(jìn)的汽車(chē)主要研發(fā)方向之一。全球各大汽車(chē)制造商、材料供應(yīng)商甚至科研機(jī)構(gòu)都在致力推進(jìn)輕量化材料的研發(fā)進(jìn)程。
　　今年二月曾有媒體報(bào)道，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員成功研制出一種新型的超強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)性金屬，由鎂、納米陶瓷粒子、碳化硅納米粒子合成，具有優(yōu)良的承重能力，對(duì)未來(lái)汽車(chē)輕量化發(fā)展意義重大。
　　相對(duì)仍處于科研階段的新材料，輕合金、工程塑料、纖維復(fù)合材料等早已成為汽車(chē)輕量化材料實(shí)際應(yīng)用的“先鋒”。
　　其中“以塑代鋼”無(wú)疑是汽車(chē)行業(yè)材料變革的發(fā)展趨勢(shì)之一。工程塑料具有突出的成型性、輕量化以及面對(duì)強(qiáng)烈撞擊時(shí)能夠緩沖吸能，已成為一個(gè)衡量一個(gè)國(guó)家汽車(chē)工業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)的單車(chē)塑料平均使用量為120千克，占汽車(chē)總重量的12%-20%，而這個(gè)比例還將持續(xù)升高，預(yù)計(jì)到2020年，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)平均用塑料量將達(dá)到500千克/輛以上。然而塑料剛度低、易老化，未來(lái)在車(chē)身大量運(yùn)用仍面臨不少安全隱患。
　　除工程塑料外，復(fù)合材料也是新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)中的重要材料。數(shù)據(jù)顯示，世界平均每輛乘用車(chē)中復(fù)合材料約占總重量的6%。說(shuō)到這里就不得不提起近年來(lái)在汽車(chē)行業(yè)炙手可熱的“高富帥”——碳纖維。
　　作為材料界中“外柔內(nèi)剛”的英雄代表，碳纖維力學(xué)性能優(yōu)異，密度不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7-9倍，是唯一一種在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。2013年寶馬在i3和i8量產(chǎn)車(chē)上的大規(guī)模運(yùn)用更是將碳纖維造車(chē)風(fēng)潮推向頂峰。
　　然而我們不能忽視的是，在種種優(yōu)異特性的背后碳纖維也是一種脆性材料，一旦受力過(guò)大就會(huì)直接斷裂，損壞后基本無(wú)法修復(fù)，而高昂的制造成本和回收費(fèi)用更使得當(dāng)前碳纖維的應(yīng)用主要還局限于高端跑車(chē)、越野車(chē)和運(yùn)動(dòng)賽車(chē)上。
　　在諸多輕量化解決方案中，2011年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在燃油經(jīng)濟(jì)性技術(shù)評(píng)估指出，以鋁為基材的輕量化是最經(jīng)濟(jì)有效的手段之一。
　　▲當(dāng)前碳纖維的應(yīng)用主要還局限于高端跑車(chē)、越野車(chē)和運(yùn)動(dòng)賽車(chē)上。
　　在同等強(qiáng)度等級(jí)下鋁的重量比鋼輕三分之一，這個(gè)特性決定了鋁能夠作為理想的輕量化材料被應(yīng)用于白車(chē)身系統(tǒng)中。統(tǒng)計(jì)顯示，汽車(chē)每使用1公斤鋁，將平均減少1公斤自重，并在汽車(chē)的生命周期內(nèi)減少17公斤的二氧化碳排放量。尤其對(duì)于現(xiàn)在市場(chǎng)上的“當(dāng)紅炸子雞”新能源車(chē)而言，應(yīng)用鋁材能夠提升汽車(chē)的有效行駛里程，例如，研究[1]表明車(chē)身減重20%將使電動(dòng)汽車(chē)在同等充電量的情況下多行駛20%的里程，就能一定程度上緩解消費(fèi)者的里程焦慮。
　　將鋁材應(yīng)用與智能化汽車(chē)設(shè)計(jì)相結(jié)合，不僅能減輕汽車(chē)重量、增強(qiáng)車(chē)身強(qiáng)度，同時(shí)還有助于提升燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛性能，并在不影響安全性能的情況下降低汽車(chē)尾氣排放量。
　　這些益處在福特F-150中就得到了很好體現(xiàn)。全鋁車(chē)身不但幫F-150瘦身700磅（約318公斤），更使其具備強(qiáng)大的牽引能力、更短的加速時(shí)間和剎車(chē)距離。今年上半年面市的凱迪拉克CT6將諾貝麗斯鋁材運(yùn)用于22個(gè)車(chē)體部件上，車(chē)身用鋁覆蓋率高達(dá)62%，不但使之比尺寸相當(dāng)?shù)匿撥?chē)身減重100公斤，更有效地提高了燃油效率。
　　▲全鋁車(chē)身不但幫福特F-150瘦身700磅（約318公斤），更使其具備強(qiáng)大的牽引能力、更短的加速時(shí)間和剎車(chē)距離。
　　誠(chéng)然，鋁材與其他金屬間特殊的焊接技術(shù)對(duì)車(chē)企的制造工藝和硬件設(shè)施都有較高要求，整車(chē)廠商提高車(chē)輛用鋁比重必將增加消費(fèi)者的購(gòu)車(chē)成本。鋁材就要因此被打入“冷宮”了嗎？
　　答案是否定的。歐洲鋁業(yè)協(xié)會(huì)（EAA）研究表明，對(duì)于高爾夫之類(lèi)大小的電動(dòng)車(chē)型，在相同續(xù)航里程下使用全鋁車(chē)身成本將增加約1015歐元，但同時(shí)也可以節(jié)省電池成本約1650歐元，總成本將減少635歐元（約人民幣4700元）。
　　對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)，按照當(dāng)前油價(jià)粗略計(jì)算可得，不到兩年即可從節(jié)省的燃油費(fèi)用里收回鋁制車(chē)身所增加的成本。雖然購(gòu)車(chē)的一次性成本有所增加，但用車(chē)與環(huán)境成本均有下降，這對(duì)于長(zhǎng)期駕車(chē)一族來(lái)說(shuō)顯然是筆合算的買(mǎi)賣(mài)。
　　如果說(shuō)燃油效率展示的是車(chē)企造車(chē)的社會(huì)責(zé)任，那么車(chē)輛安全就是車(chē)企生存之本。眾所周知，鋁材具有出眾的外觀和出眾的可塑性，因此一直受到汽車(chē)設(shè)計(jì)師青睞，被廣泛運(yùn)用于輪轂、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車(chē)身面板等零部件上。
　　然而近年來(lái)隨著多款全鋁車(chē)身車(chē)型的量產(chǎn)，我們不難發(fā)現(xiàn)汽車(chē)鋁材的運(yùn)用正逐漸由內(nèi)裝件向外裝件和車(chē)身結(jié)構(gòu)件擴(kuò)展。諾貝麗斯攜手福特打造的F-150全鋁車(chē)身就是有力證明。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration）在新近公布的報(bào)告中將F-150評(píng)為五星級(jí)安全車(chē)型，這也是所有碰撞測(cè)試車(chē)型中唯一一款取得NHTSA最高安全級(jí)別的全尺寸輕型載重汽車(chē)。
　　更為輕量化的鋁又是如何進(jìn)一步提升汽車(chē)安全性的？
　　首先，運(yùn)用鋁材能夠大幅減輕車(chē)重，隨之有效減少剎車(chē)距離，使得汽車(chē)在轉(zhuǎn)向和過(guò)彎的過(guò)程中更加靈活，降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)。第二，鋁材的高強(qiáng)度重量比使汽車(chē)零部件在保持輕量的同時(shí)還能承載較高負(fù)荷，并在受到?jīng)_擊時(shí)分散吸收大量碰撞產(chǎn)生的能量，從而保障乘客人身安全。此外，鋁的耐腐蝕性還能夠在車(chē)輛生命周期中最大限度減輕車(chē)身結(jié)構(gòu)可能遭到的破壞，長(zhǎng)期而穩(wěn)定地保持車(chē)身吸收沖撞能量的能力。
　　憑借重量輕、耐腐蝕和易成型等特性，鋁材常被稱(chēng)為“miracle metal”，但更難得的是它還具有高達(dá)80%的回收率，且再生鋁的能耗僅相當(dāng)于原鋁生產(chǎn)能耗的5%。
　　據(jù)Frost&Sullivan評(píng)估分析，到2017年，輕量化汽車(chē)材料市場(chǎng)有望達(dá)到953.4億美元。高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料、復(fù)合材料等汽車(chē)輕量化材料都紛紛迎來(lái)蓬勃發(fā)展的春天。
　　其中，預(yù)計(jì)2025年之前，全球大部分汽車(chē)制造商所研發(fā)生產(chǎn)的車(chē)型中都將含有至少200公斤鋁材。而作為全球最大汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)的中國(guó)，2014年平均單車(chē)用鋁量卻僅有110公斤。我們有理由相信，未來(lái)十年內(nèi)中國(guó)汽車(chē)的各個(gè)主要部件用鋁滲透率都將明顯提升。
　　當(dāng)我們滿(mǎn)懷期待地展望由鋁材帶來(lái)的無(wú)限可能時(shí)，很多人并不了解，鋁材早在一百多年前汽車(chē)工業(yè)誕生初期就已經(jīng)活躍在歷史舞臺(tái)。1899年的柏林國(guó)際車(chē)展上已有鋁制車(chē)身的車(chē)型參展。如今，隨著研發(fā)與制造工藝日趨成熟，汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)再度踏上“鋁”途。