我們都知道在現(xiàn)如今愈來(lái)愈多的車(chē)企都在自己的發(fā)展目標(biāo)當(dāng)中提出了這樣的一個(gè)發(fā)展路線，那就是將汽車(chē)逐漸輕量化。然而汽車(chē)輕量化并不僅僅是我們大家傳統(tǒng)認(rèn)知上的汽車(chē)車(chē)身減重。當(dāng)然！車(chē)身的減重自然也是其中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)際上汽車(chē)輕量化指的是在能夠保證車(chē)子質(zhì)量以及性能的情況下，來(lái)對(duì)車(chē)子的整體的重量來(lái)進(jìn)行減壓，從而讓車(chē)子變得更加輕便。如此一來(lái)車(chē)子無(wú)論是在行駛提速的時(shí)候，又或是對(duì)平時(shí)車(chē)子的油耗、性能都能夠得到大幅度的提升。

如今，在全民節(jié)能降耗的大背景之下，尤其受今年以來(lái)國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)逐步推行的影響，汽車(chē)輕量化被賦予了更加重要的意義。

現(xiàn)實(shí)比我們想象中更嚴(yán)峻

從汽車(chē)行業(yè)當(dāng)前特點(diǎn)看，如果單純依靠設(shè)計(jì)的優(yōu)化已不能滿足環(huán)保上低耗與減排的要求，所以從行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)上看，汽車(chē)車(chē)身的輕量化已成為未來(lái)發(fā)展的必經(jīng)之路。

相關(guān)研究表明，車(chē)身重量與排放有一定聯(lián)系。若燃油汽車(chē)質(zhì)量每下降10%，油耗將下降8%，排放將下降4%，車(chē)輛質(zhì)量每下降100kg，二氧化碳排放將減少5G/k。車(chē)重若每減輕25%，能使汽車(chē)加速的時(shí)間從原來(lái)的10s減少到6s，輕量化的汽車(chē)在較低的牽引負(fù)荷狀態(tài)下將會(huì)表現(xiàn)出同樣的或者更好的性能。

該觀點(diǎn)新能源汽車(chē)領(lǐng)域一樣適用。因?yàn)樾履茉窜?chē)的電池與燃油比能量差距巨大，電池組重量一般會(huì)比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)重量高2倍以上，目前電動(dòng)商用車(chē)的電池系統(tǒng)重量通常占車(chē)輛總重的 10%~15%，而乘用車(chē)占比高達(dá)20%~30%，這直接導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)相比傳統(tǒng)燃油車(chē)會(huì)增重30%~40%。但如果純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)重量能降低10%，那么平均續(xù)航里程將會(huì)增加 5%~8%，同時(shí)損耗成本也可相應(yīng)下降。

所以，無(wú)論從傳統(tǒng)汽車(chē)的減排還是從新能源汽車(chē)增加續(xù)航的發(fā)展趨勢(shì)看，輕量化都是一個(gè)有效的手段。

然而車(chē)企雖然整天把輕量化掛在嘴邊，但是現(xiàn)實(shí)比我們想象中更嚴(yán)峻。這一點(diǎn)從國(guó)務(wù)院在2012年公布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》就能看出些問(wèn)題。根據(jù)當(dāng)時(shí)的計(jì)劃，希望到2020年，生產(chǎn)的乘用車(chē)平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車(chē)燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。但現(xiàn)在看來(lái)，當(dāng)時(shí)的目標(biāo)明顯太過(guò)樂(lè)觀。個(gè)中的原因與發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)升級(jí)不夠理想有關(guān)，但肯定和輕量化推進(jìn)不夠理想也有關(guān)系。

鎂合金是最佳解決方案嗎？

幾乎所有的企業(yè)在針對(duì)汽車(chē)輕量化的難題時(shí)，首先都會(huì)從車(chē)身框架的角度去試圖找到解決方案。因?yàn)檐?chē)身框架所占的總量與面積比重最大，而且比較方便主機(jī)廠進(jìn)行車(chē)型賣(mài)點(diǎn)傳播。

目前看，鎂、鋁合金是汽車(chē)進(jìn)行輕量化的兩大理想材料。據(jù)美國(guó)鋁學(xué)會(huì)報(bào)告，如果汽車(chē)每使用0.45Kg鋁，可使車(chē)身減重1Kg。以白車(chē)身為例，如果將鋁合金代替鋼和高強(qiáng)度鋼，其車(chē)身重量為230kg，最高可減重40%。不過(guò)鎂合金在減重上性能更優(yōu)，由于其重量約為鋁合金的2/3，僅為153kg，其減重比例可超50%。

不僅體現(xiàn)在重量上，鎂合金還具備密度小，比強(qiáng)度、比剛度高，抗震、易回收和易加工等優(yōu)勢(shì)。對(duì)比等質(zhì)量且具有近似界面構(gòu)件的各金屬比剛度，鎂合金是鋼的18.9倍，鋁合金的兩倍有余，位列三大輕量化金屬的首位。

看起來(lái)，鎂合金材料或許是汽車(chē)輕量化最為直接的有效解決方式。但是目前世界鎂產(chǎn)量整體下降(我國(guó)產(chǎn)量最大，但受制于環(huán)保限產(chǎn))，用全鎂合金替代整個(gè)白車(chē)身不現(xiàn)實(shí)，但部分、逐步替代的思路仍然可行。

當(dāng)前鎂合金制造成本的逐步下降，而加工工藝也有所突破，使其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，需求也有增加，不過(guò)目前汽車(chē)市場(chǎng)仍是其保持增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的汽車(chē)平均用鎂量約3kg左右，相較于北美的汽車(chē)平均用鎂量在10kg相距甚遠(yuǎn)。目前我國(guó)汽車(chē)用鎂還主要停留在汽車(chē)方向盤(pán)領(lǐng)域，未來(lái)儀表盤(pán)支架、汽車(chē)輪轂、汽車(chē)大燈支架等潛在的滲透空間巨大。

據(jù)我國(guó)汽車(chē)輕量化技術(shù)路線規(guī)劃看，2020年、2025年和2030年中國(guó)單車(chē)用鎂量需要分別達(dá)到15kg、25kg和45kg。若2030年單車(chē)用鎂量需要達(dá)到45kg(2016年僅3kg)，2030年汽車(chē)用鎂量有望達(dá)到172萬(wàn)噸。

我們用倒推的方法測(cè)算，白車(chē)身全鋁合金重量約為230kg，減重效果40%左右，則采用高強(qiáng)度鋼的白車(chē)身重量約為383.3kg(230/0.6)。單車(chē)用鎂量若為45kg，則占比為11.7%(45/383.3)，大于碳纖維用量。從產(chǎn)量看，全球鎂產(chǎn)量主要在我國(guó)，而由于環(huán)保限產(chǎn)，所以整體產(chǎn)量肯定小于鋁合金，因此白車(chē)身用料主要以鋁合金為主。

但從增長(zhǎng)性看，2030年單車(chē)用鎂量較2016~2020年初步規(guī)劃將增長(zhǎng)3倍(45/15)，而鋁合金用量增長(zhǎng)不到2倍(350/190)。所以從增長(zhǎng)幅度和占比看，汽車(chē)輕量化將大幅帶動(dòng)鎂合金及相關(guān)鎂金屬產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)。機(jī)會(huì)較為確定。

鋁合金的優(yōu)缺點(diǎn)也很明顯

說(shuō)完了鎂合金，我們?cè)賮?lái)談?wù)勪X合金。鋁合金是一種在各行各業(yè)都廣泛使用的基礎(chǔ)材料。即便在汽車(chē)制造業(yè)，鋁合金也不光是應(yīng)用在車(chē)身設(shè)計(jì)上，在一些關(guān)鍵零部件像發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)都在大量采用鋁合金部件。雖然鋁合金在絕對(duì)重量上與鎂合金相比不占優(yōu)勢(shì)，但是鋁合金使用場(chǎng)景的廣泛性比鎂合金更突出。

2018款?yuàn)W迪A8放棄了全鋁車(chē)身

汽車(chē)行業(yè)對(duì)于全鋁車(chē)身的研發(fā)，最早竟然可以追溯到80年代。來(lái)自歐美日等很多汽車(chē)廠家都與鋁業(yè)公司合作研發(fā)，大家都想在鋁車(chē)身結(jié)構(gòu)上有所突破，但是這其中的困難似乎比預(yù)料的還要多。到了1995年的時(shí)候，奧迪率先實(shí)現(xiàn)了鋁車(chē)身的批量生產(chǎn)，但是好景不長(zhǎng)，由于成本的因素，沒(méi)能堅(jiān)持下去。

汽車(chē)制造業(yè)發(fā)展到今天，鋁合金材料車(chē)身的應(yīng)用比例雖然是不斷的提高，但是有勇氣采用全鋁合金材料造車(chē)身的還是鳳毛麟角。比較有名的捷豹全鋁車(chē)身來(lái)到中國(guó)也是變成了鋼鋁混合，賓利添越作為天價(jià)豪車(chē)當(dāng)然是消費(fèi)得起全鋁合金，但是車(chē)身一旦出現(xiàn)撞擊就無(wú)法常規(guī)修復(fù)。鋁合金車(chē)身技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然成本有所降低，但距離全面推廣普及還是十萬(wàn)八千里。

而全鋁車(chē)身最大的問(wèn)題就在于“成本居高不下”。所以我們才看到只有賓利添越這種級(jí)別的豪車(chē)才敢大膽地使用全鋁車(chē)身。造車(chē)新勢(shì)力領(lǐng)頭羊蔚來(lái)旗下的純電動(dòng)SUV ES8也采用了全鋁車(chē)身，售價(jià)在45萬(wàn)以上。對(duì)于這些高價(jià)位的車(chē)型來(lái)說(shuō)，全鋁車(chē)身除了輕之外，能夠提高車(chē)輛的抗腐蝕的能力，同時(shí)可以設(shè)計(jì)出更加好看和平滑的車(chē)輛曲線，實(shí)現(xiàn)更高的車(chē)身剛性和抗扭性能。

在安全的系數(shù)上面也得到進(jìn)一步的提高，再者對(duì)于車(chē)輛而言，采用全鋁的車(chē)身，也可以作為自身的一大銷(xiāo)售的亮點(diǎn)，提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力度，目前市場(chǎng)上面采用全鋁的車(chē)身車(chē)輛還是比較少的，對(duì)于這樣的車(chē)輛而言自然在宣傳和銷(xiāo)售上面能夠達(dá)到耳目一新的感覺(jué)，同時(shí)也能夠提高自身的市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

不過(guò)，全鋁車(chē)身的缺點(diǎn)也十分明顯。車(chē)輛發(fā)生碰撞后，也會(huì)帶來(lái)更加費(fèi)時(shí)和昂貴的維修成本，車(chē)身凹坑通過(guò)傳統(tǒng)的打膩?zhàn)訃娖醽?lái)修復(fù)及其輕微的傷，我們也無(wú)法把較大的凹陷敲擊平整。因?yàn)殇X合金材質(zhì)的彈性小，生產(chǎn)的時(shí)候是在受熱過(guò)程中發(fā)生形變定型的，但是卻很難二次定型，凹坑敲擊后會(huì)由于金屬的延展性而變得面積擴(kuò)散，幾乎無(wú)法修復(fù)。由于鋁板的厚度比鋼板厚，強(qiáng)行進(jìn)行修復(fù)會(huì)導(dǎo)致鋁合金表面漲裂。對(duì)于鋁合金件受損，只能將變形部位切割，整體更換，這對(duì)于豪華車(chē)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是滅頂之災(zāi)，轉(zhuǎn)手出售的時(shí)候肯定會(huì)當(dāng)成事故車(chē)了。

若把全鋁車(chē)身作為未來(lái)汽車(chē)輕量化的發(fā)展路徑，筆者認(rèn)為這過(guò)于理想化。輕量化的目的不是為了犧牲安全性，反而是要在保障安全性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)輕量化。從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，鋁合金或者鎂合金材料才是未來(lái)汽車(chē)車(chē)身輕量化發(fā)展的必經(jīng)之路。這既能保證標(biāo)準(zhǔn)之上的使用安全，又能在一定程度上減輕車(chē)身重量。