汽车是用铝做的就走不动道的？

上一篇文章我给大家科普了一些关于汽车用钢材的知识，让大家知道钢材不是低端廉价的代名词，它也是高端优雅的代名词。 但更多人还是喜欢铝，认为铝更先进。 听说铝制的汽车不能上路行驶。 今天老侯就来带大家看看这种铝材到底有多高端。

说到铝，请出来走几步。 你还记得小时候，家里到处都是铝制品，有铝锅、铝碗、铝勺、铝盆、铝勺、铝饭盒，甚至连电线电缆都是铝的。 铝制品占据了我们生活的大部分，是不可缺少的生活用品。 后来科学研究发现，人体内铝含量过高会增加患老年痴呆症的风险，于是人们逐渐用钢铁和塑料代替铝来制作生活用品，铝更多地用于工业生产。

铝，元素周期表中第13号元素，相对原子量为27。铝原子最外层有3个自由电子。 化学性质活泼，能与多种酸、碱发生化学反应。 铝在地壳中的含量位居第三位，仅次于氧和硅，占构成地壳物质的8%以上。 它是地壳中含量最丰富的金属元素。 纯铝是一种银白色轻金属，相对密度为2.7克/立方厘米，熔点为660℃。 沸点2327℃。 它质地柔软，具有良好的延展性。 可制成厚度小于0.01毫米的铝箔。 还可制成铝丝、铝带，并可轧制成各种铝制品。

铝还具有良好的导电性。 其导电率仅次于银、铜、金，约为铜的2/3。 但铝的密度很低，仅为铜的1/3，而银、金属于贵金属，不能大规模用于工业电力。 因此，铝广泛应用于电器制造行业、电线电缆行业、无线电行业。 此外，铝还是热的良导体。 其导热系数是铁的三倍。 铝在工业上可用于制造各种热交换器、散热材料、炊具等。铝还具有良好的吸声性能和声学效果，因此广播室和现代大型建筑的天花板也采用铝。 铝的另一个重要特性是耐低温。 在-183~-253℃时不脆化。 它的强度随着温度的降低而增加。 甚至可以在液氢、液氧环境下工作，是理想的低温材料。 大规模应用在冷库、冰柜、南极雪地车等。

另外，铝还有一个特殊的优点，那就是在空气中不易腐蚀。 这对于大家来说一定是非常陌生的。 铝是一种活泼金属，为什么不容易被腐蚀呢？ 铁在空气中也会生锈吗？

这与铝的化学性质有关。 铝的反应性很强。 即使在干燥的空气中，它也会立即与空气中的氧气发生反应，在铝的表面形成一层氧化铝膜。 虽然这层氧化膜很薄，只有几纳米厚，但其化学性质非常稳定，结构致密，可以阻止氧气和水的进入，从而防止进一步腐蚀。 因此，铝在空气中非常稳定。 正因为如此，铝在工业上经常被用来制造化学反应器、医疗器械、制冷装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。此外，由铝制成的机体还可以使用较长的时间无腐蚀。

铝金属晶体具有面心立方结构，质地较软，强度较低，不适合在工业生产中大规模应用。 但在纯铝中添加某些金属元素，如铜、硅、镁、锌、锰、镍、铁、钛、铬、锂等，形成铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金通过适当的热处理可以大大提高其机械性能。 在保持纯铝轻质的同时，还具有较高的机械强度，广泛应用于机械制造、运输机械、动力机械和航空工业等领域。 如今，铝及铝合金已成为工业上应用最广泛的有色金属结构材料。 它们的产量和使用量仅次于钢铁，成为人类使用的第二大金属。

需要指出的是，中国是铝的使用大国，铝产量居世界第一。 国外很多用铜制成的物品，在中国都是用铝或钢制成的，比如电缆、拉链等。这主要是因为中国是一个铜少的国家，铜矿储量极其有限。 每年需要进口大量的铜矿石，很容易陷入困境，所以只能用铝来替代。 然而，铝矿开采和冶炼属于高耗能、高污染行业。 电解铝需要大量的电力。 近年来，由于节能减排的限制，铝工业受到很大限制。 铜是一个持续看好的行业，大家可以适当关注。

我们先来说说铝在汽车上的应用。

汽车是一种高速运输工具，可将人或货物从一个地方运送到另一个地方。 汽车行驶的道路复杂多变，承受的载荷也很大。 因此，汽车必须具有高强度和刚度。 钢材恰恰可以满足这些需求，因此钢材长期以来一直是制造汽车最重要的原材料。 铝及其合金在强度、刚度、硬度、韧性、弹性等机械性能方面远远不如钢，为什么它们在汽车上的应用越来越多呢？

主要原因是汽车的轻量化趋势。

进入21世纪以来，能源危机和空气污染已成为世界性问题。 汽车是主要的能源消耗者和空气污染物排放者，减少能源消耗和污染物排放刻不容缓。 那么如何降低这些指标呢？

最直接有效的办法就是减轻汽车的重量，即汽车的轻量化。 相关数据显示，车重每减轻50kg，每升燃油行驶距离可增加2km； 车重每减轻1%，油耗就会降低0.6%至1%。 因此，近年来，同尺寸车型的重量逐渐减轻。

汽车轻量化的主要措施是，一方面采用更合理的结构，精确地利用每一克材料，用更少的材料实现更高的强度； 另一方面，采用更轻的材料，如铝及其合金。 最重要的措施方法。

由于铝合金的密度只有铁的三分之一，但比强度却不低，因此使用铝合金可以大大减轻汽车的重量。 有数据表明，用铝合金结构替代传统钢结构，可使汽车重量减轻30%~40%； 铝合金发动机比钢发动机轻30%； 铝合金轮毂比钢轮轻 重量减轻40%-50%； 如果采用铝合金覆盖件，整车重量可减轻10%-15%等。例如奥迪A8整个车身采用铝材，车架采用三维框架结构，覆盖件由铝板冲压而成。 与钢制车身相比，这种铝制车身的重量减轻了30-50%，油耗降低了5-8%。 节能效果非常明显。

因此，铝及其合金在汽车上得到了广泛的应用。 现代汽车发动机缸体、缸盖、活塞、油泵、水泵、配气机构、油底壳、水箱，以及离合器壳、变速箱壳、后桥壳、转向器壳、悬架、车轮、车身覆盖件等装饰件全部采用铝合金材质。 以下是铝替代铸铁和钢件的质量对照表。 从表中我们可以看出，汽车每使用1公斤铝材，可减轻自身重量2.25公斤。 减重效果高达125%，在汽车整个使用寿命期间均可减少废气排放。 排出20公斤。 因此，采用铝合金是汽车轻量化、环保节能、运输更快、更高效的重要途径之一。

大家最关心的其实就是汽车的这些部件：发动机、悬挂系统、车轮、车门、车架。

大多数现代乘用车的发动机都是由铝合金制成的。 与铸铁发动机相比，此类铝制发动机重量更轻，散热也更好。 但除了这些优点之外，在其他方面，如耐热性、缸体强度、可修复性、耐用性、过载能力等方面都不如铸铁发动机，因此，有些车型仍然坚持采用铸铁发动机，也并非没有道理。关于使用铸铁发动机。 另外，由于负荷重，柴油机几乎都是采用铸铁气缸。 另外，大家需要明确的是，所谓的全铝发动机，只是缸体和缸盖是铝制的。 这并不意味着发动机中的所有部件都是由铝制成的。 主要运动部件和受力部件仍由钢制成。

悬架系统是否采用铝制也是大家关注的热点之一。 高档汽车的悬架系统，包括上下臂、轮毂、转向节等均采用铝合金制成。 使用铝合金的主要目的是减轻重量，减少簧下质量，可以有效提高汽车的操控性能，改善汽车的行驶质感。 然而，铝的强度不如钢，因此采用铝合金制成的悬架系统会比较大，使得汽车悬架系统的布置更加困难。 同时，铝合金的韧性不如钢，遇到较大冲击时容易脆裂。 对于普通家用车来说，采用普通钢制悬架系统就足以满足使用需要。 刻意追求铝合金悬架可能会花费更多。 简单来说，用铝的比较好，不用也没什么问题。

轮毂几乎都是铝合金的。 现代汽车90%以上的轮圈均采用铝合金材质，只有部分特殊车型仍采用铁轮圈。 铝合金轮毂重量轻、散热好、外观多样、更加美观，因此受到大家的青睐。 铝合金轮毂分为锻造和铸造两种。 锻造材料密度更大、强度更高，一般用于高端车辆和一些有特殊需求的运动车辆； 而铸造轮则相对较差，用于普通家庭。 在车上，就足够了。 铝合金轮毂最大的缺点是不耐摔，受到较大冲击时很容易断裂。 这是大家必须要注意的。

如果门和框都是铝制的，就可以称为全铝车身。 现在采用全铝车身的车型并不多，只有奥迪A8、捷豹、蔚来、特斯拉、路虎等少数车型，大部分车型仍然采用钢制或钢铝混合车身。 有人质疑，既然大家都认为全铝车身更好，为什么豪华车不都采用全铝车身呢？ 毕竟，豪华车对成本并不那么敏感。

事实上，全铝机身看上去很漂亮，但实际使用起来却并不那么赏心悦目。 首先，全铝车身的安全性不如钢车身，这对于豪华车来说是一个致命缺陷； 其次，全铝机身制造难度较大。 由于铝不像钢那样容易焊接，因此许多铝体被粘合在一起。 或者铆接，工艺极其复杂； 第三，全铝车身后期修复难度大。 铝的可修复性不好。 发生事故后一般只能更换，很难修复。 如果车架损坏，钢制车身可以通过钣金修复，但铝合金车身几乎无法修复，只能报废。 特斯拉下一步就是采用铸造铝合金车身，这就更可怕了。 身体受到了严重的冲击，已经没有修复的机会了，那就直接报废了。 因此，全铝机身在后期的使用过程中比较麻烦，而且维护成本特别高。 在奔驰铝改钢事件中，从个人角度来看，不一定是车企想要简化分销、降低成本，更多的是根据中国国情来降低后期的使用和维护成本。

还有一个大家都在关注的焦点问题，那就是前后防撞钢梁。 如果某个车型的防撞钢梁是铝合金的，大家都会说这家车企真是厚道、良心。 事实上，铝合金防撞钢梁和钢质防撞钢梁在功能上并没有什么区别，使用效果也不比钢材好。 但每个人都喜欢它们，所以汽车公司使用它们。 事实上，防撞钢梁可以看作是车身的一部分。

写了很多，最后可以总结一下：铝材在汽车上的大规模应用，主要是因为汽车的轻量化要求。 就目前的工业水平而言，铝及其合金各方面均不如钢，且加工工艺复杂。 我相信如果没有轻量化，没有哪个汽车工程师愿意用这个东西来造汽车。 铝材并不高档，只是目前轻量化汽车的最佳选择。 如果有更轻、机械性能更好的材料来替代它，比如碳纤维，它很快就会消失。