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向轻量化发展 浅析汽车制作材料的发展

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2015-06-20【




汽车从发明至今,不仅承载着我们的过去,也揭示着未来的端倪。现在我们从材料入手,看看汽车的发展从赛场到民用,继承了哪些制车材料的科技。时间有限,我们这次先从最热的两点入手。

铝合金

别一看到这三个字就想到窗户,其实汽车的先驱者们从一百年以前就开始尝试使用铝作为生产汽车的另一种可能。铝比钢轻24%,它不仅拥有更耐腐蚀的特性,还能使油耗减少,车辆的提速也更具效率。



铝合金参与汽车工程不是从车身开始的,而是从汽车的心脏发动机进入汽车领域的。不过非常抱歉,世界上第一台铝制发动机不是来自赛车,因为它诞生的年份实在是太早了——1899年,但它并没有被大规模推广。两年后的1901年,卡尔·本茨在位于法国尼斯的汽车比赛中推出了一款有铝合金材料的轻质赛车,这是铝合金发动机第一次被正式地使用。但因本世纪初人类的开采、冶炼和制造工艺都有限,所以铝合金并没有出现在大规模量产的车型中。

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经过半个世纪的进程,美国通用汽车公司在上世纪50年代就开始着手研制铝合金发动机,1954年的“巴洛克天使”BMW 502因其搭载铝合金缸体V8发动机而打开了豪华轿车领域的新思路。之后别克和罗孚联合开发了代号为215的V8八缸铝制发动机,此发动机的突破在于它不仅马力强劲,更因为它只有144公斤重。这款发动机也伴随美国传奇车手Mickey Thompson征战“印地那波利斯500”大赛。之后许多厂商都在改善这款发动机,并把它装配在赛车、量产车、甚至F1赛车上。铝合金发动机的春天终于来了。



当代汽车使用铝合金材料在量产车领域的案例不在少数,本田的NSX、奥迪的A8和普利茅斯的Prowler都是绝顶制作。本田NSX的全铝车身和悬挂使车重仅在1340-1403公斤之间,比传统的钢制车体轻了至少200公斤,当时NSX的0-100公里/小时加速仅为5.2秒,解除限速后极速可达274公里/小时。
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奥迪ASF空间框架结构就像一副用高强度铝材搭建起来的生物骨架。现在,奥迪新一代车身框架的硬度与上一代产品相比提高了60%。这一切都保证了奥迪汽车具有更轻盈的驾乘体验,全面的路面性能和出色的操控性。



但对于民众来说,这些车型依然高高在上,真正实现民用的铝合金车辆在我看来是一款几乎快被人遗忘的小车。1999年的世纪之交,奥迪在法兰克福车展上发布了一款全新的5门掀背车——A2,这款铝合金的A2如果用钢材来打造至少要重上43%,这款A2也揭开了铝合金大规模运用到民用量产车的大幕。

如今我们可以在更多的品牌与车型上看到铝合金的身影,也许我们会忽略它的存在,除了车身,铝合金还会在轮毂上出现,也许你并不知晓,但它们却诚恳地为你每一次提速、过弯提供着前人难以想象的快感。 copyright 123456



碳纤维

碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,作为轻质高强度复合材料,无疑是目前最理想的赛车车身材料之一。不过它相对于铝合金来讲要贵上许多,所以在低端的量产车中我们很少能看到它的身影,但碳纤维却在运动车型领域不断扩展着自己的疆土。



碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7-9倍,抗拉弹性模量达到23000-43000Mpa,也高于钢。在合适的形状下,1平方毫米碳纤维材料可以承受500至1350牛顿的延展力;同时它自身的重量又低得惊人——1立方分米的碳纤维材料仅有1.5公斤左右重量。正因为如此优异的特性,碳纤维材料现在被广泛应用在汽车运动领域。 内容来自123456



上世纪90年代初的迈凯轮F1是世界上第一台量产版本的一体式碳纤维跑车,它以391公里/小时创造了当时的世界纪录。碳纤维车身不仅超轻,而且抗扭强度比钢制车身高出很多,这也是迈凯轮F1无论在街道还是在赛道中都所向披靡。



迈凯轮F1的碳纤维车身不是子虚乌有的,它源自F1赛场的迈凯轮赛车McLaren MP4/1。这台F1方程式赛车是历史上第一台使用碳纤维一体式车身的一级方程式赛车,这款赛车征战了1981、1982和1983三个赛季。



说到这里不得不提一个人,John Barnard,1946年5月4日出生于英国伦敦,正是他一手开辟了一级方程式赛场中的碳纤维新纪元。当年他引起了迈凯轮车队老板Ron Dennis的注意,Ron随即邀请才华横溢的John加入迈凯轮车队,John交上的第一份答卷就是令人疯狂的迈凯轮MP4赛车,把碳纤维材料大规模引入到这个世界最顶级的汽车赛事当中。当然,John Barnard还有另一项里程碑式的作品——F1的半自动变速箱——这个以后再说。
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如今的性能车领域、高端车领域、跑车领域、超级跑车领域都或多或少都有着碳纤维出没的身影,碳纤维那乌黑色诱人的编织形态,叫人垂涎三尺,即便是假的碳纤贴面,都能另人激动一阵。就在我们感叹碳纤维如此引人入胜之时,兰博基尼却在碳纤维材料的探索上写下了浓重一笔。



兰博基尼Urus作为一款概念车在2012年北京国际车展时来到我们面前。Urus就是一个用碳纤维包裹的作品,没错,从里到外,满眼全是碳纤维的踪影。Urus对于碳纤维的发展来说不仅是因为装配数量多,而是兰博基尼采用的碳纤维全新制造方法,是碳纤维的成型更加通用,原来即便是内饰这种大转折的复杂结构,如今也能用碳纤维一体成型,实在令人惊叹。 123456



本文只是浅薄列举了两个最表面化的赛车传承材料技术,随着科技的发展,我们对于材料的渴求越来越犀利,汽车不再是钢铁与橡胶的专利,它的意义本身就在发生着变化。车型本身的融合,移动电子终端与汽车的融合,绿色材料与自然的融合,汽车与我们生活的融合,我们在这个融合的大时代中,还在思考着更多的可能,就与人类的先辈当初所做的一样。
 
 

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