上一篇文章我給大家科普了一下汽車所使用的鋼鐵,，讓大家知道鋼鐵并不是低端廉價的代名詞，它也是高端大氣上檔次的,。但是更多的人還是喜歡鋁,，覺得鋁更高級，聽說汽車是用鋁做的就走不動道,。今天老侯就來給大家扒一扒這個鋁究竟高級在何處,。

說起鋁，請六零后七零后出來走兩步,。你是否記得,，小時候家里遍地都是鋁制品，鋁鍋鋁碗鋁馬勺,，鋁盆鋁匙鋁飯盒,，甚至電線、電纜都是鋁制的,。鋁制品占據(jù)了我們生活的大部分,，是不可或缺的日用品。后來,，科學研究發(fā)現(xiàn),，人體內(nèi)鋁含量過高，會增加患老年癡呆的風險,，所以人們就就逐漸用鋼鐵和塑料代替鋁來制作生活用品了,，鋁更多地應用到工業(yè)生產(chǎn)中去了。

鋁,，元素周期表第13號元素,，相對原子量27，鋁原子最外層有三個自由電子,，化學性質(zhì)活潑,，可以與多種酸、堿發(fā)生化學反應,。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅,，居第三位，約占地殼構(gòu)成物質(zhì)的8%以上,，是地殼中含量最豐富的金屬元素,。純鋁是一種銀白色輕金屬，相對密度2.7 g/cm3,，熔點660℃,。沸點2327℃。質(zhì)軟，延展性好,，可制成薄于0.01 mm的鋁箔,，還可制成鋁絲、鋁條,，并能軋制成各種鋁制品,。

鋁還有良好的導電性，它的導電性僅次于銀,、銅和金,，約為銅的2/3。但是鋁的密度很低,，只有銅的1/3,，而銀和金都是貴金屬，不能大規(guī)模用于工業(yè)用電,。所以鋁在電器制造工業(yè),、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。此外,，鋁還是熱的良導體,，它的導熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器,、散熱材料和炊具等,。鋁還有良好的吸音性能及音響效果，所以廣播室,、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁,。鋁還有一個重要特性就是耐低溫，在-183～-253°C下不冷脆,，溫度降低強度反而增加,，甚至可在液氫和液氧環(huán)境下工作，因此它是理想的低溫材料,，大規(guī)模應用在冷藏庫,、冷凍庫、南極雪上車輛等,。

此外,，鋁還有一個特殊的優(yōu)勢，就是在空氣中不容易腐蝕,。這一點大家一定非常奇怪,，鋁是活潑金屬，怎么還不容易被腐蝕呢,？就連鐵在空氣中都會生銹啊？

這一點與鋁的化學性質(zhì)有關(guān),。鋁是非?；顫姷模词乖诟稍锏目諝庵?，也會與空氣中的氧氣立即發(fā)生化學反應,，在鋁的表面立即形成一層三氧化二鋁氧化膜。這層氧化膜雖然很薄,，只有幾納米的厚度,，但是化學性質(zhì)卻非常穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)致密,，可以阻止氧氣和水繼續(xù)進入,，進而阻止了腐蝕的進一步進行。所以,，鋁在空氣中反而是非常穩(wěn)定的,。正因為如此，所以在工業(yè)中經(jīng)常用鋁來制造化學反應器,、醫(yī)療器械,、冷凍裝置、石油精煉裝置,、石油和天然氣管道等,。此外，用鋁制作的車身,，也可以使用更長的時間而不腐蝕,。

鋁金屬晶體是面心立方結(jié)構(gòu)，所以本身質(zhì)地較軟,，強度較低,，不適合大規(guī)模在工業(yè)生產(chǎn)中應用。但是在純鋁中加入某些金屬元素,，比如銅,、硅、鎂,、鋅,、錳、鎳,、鐵,、鈦、鉻,、鋰等,，組成鋁合金，如硬鋁、超硬鋁,、防銹鋁,、鑄鋁等。這些鋁合金通過適當?shù)臒崽幚?，可以大幅度的提高它的機械性能,，在保持純鋁質(zhì)輕優(yōu)點的同時，還具有較高的機械強度,，廣泛用于機械制造,、運輸機械、動力機械及航空工業(yè)等方面,。時至今日,，鋁及鋁合金已經(jīng)成為工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，產(chǎn)量和用量僅次于鋼材,，成為人類應用的第二大金屬,。

需要指出的是：中國是鋁的應用大國，鋁產(chǎn)量高居世界首位,。很多國外用銅制作的物品,，在中國都是用鋁或者鋼來制作的,，比如電纜,、zidan等,。這主要是因為,，中國是一個少銅的國家,，銅礦儲量極為有限,，每年都需要進口大量的銅礦,，并且很容易被卡脖子,，所以只能用鋁來代替。但是鋁的開采及冶煉都是高耗能、高污染的行業(yè)，電解鋁需要消耗大量的電能,，近幾年受節(jié)能減排的限制,，鋁行業(yè)受到了較大的制約。而銅是一個持續(xù)看好的行業(yè),，大家可以適當關(guān)注一下。

下面來說說鋁在汽車上的應用,。

汽車是一個高速移動的運輸工具，把人或者貨物從一個地方移動到另一個地方,。汽車行駛的道路復雜多變,，承受的載荷非常大,。所以，汽車要有較高的強度以及剛性。鋼鐵恰恰能滿足這些需求,，所以長期以來鋼鐵是制造汽車最主要的原材料,。而鋁及其合金,，不論是在強度、剛性,、硬度,、韌性、彈性等各方面機械性能都遠不如鋼鐵,，為什么這汽車上應用越來越多呢,？

其中最主要的原因就是汽車的輕量化趨勢。

進入21世紀以來,，能源危機與大氣污染成為一個世界性的問題,。汽車作為主要的能源消耗者和大氣污染物排放者,，降低能源消耗與污染物排放刻不容緩。那么如何降低這些指標呢,？

最直接、最有效的方法，就是降低汽車重量,，即汽車輕量化,。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，汽車重量每減少50kg,，每升燃油行駛的距離可增加2km；汽車重量每減輕1%,，燃油消耗下降0.6%～1%,。所以，近些年來,，同等尺寸的車型，重量是逐漸減輕的,。

汽車輕量化的主要措施，一方面是采用更合理的結(jié)構(gòu),，精準使用每一克材料,，用更少的材料實現(xiàn)更高的強度；另一方面就是使用更輕的材料,，鋁及其合金就是這種措施最主要的方法,。

由于鋁合金的密度只有鐵的三分之一，而比強度并不低,，所以使用鋁合金可以大大降低汽車的重量,。有資料表明，用鋁合金結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼結(jié)構(gòu),，可使汽車質(zhì)量減輕30%～40%,；用鋁合金制造的發(fā)動機，比鋼鐵制造的發(fā)動機重量減輕30%,；鋁合金輪圈比鋼制輪圈重量減輕40%-50%,；如采用鋁合金覆蓋件,，可使整車減重10%-15%，等等,。比如,，奧迪A8的整個車身均采用鋁材制造，框架采用立體框架式結(jié)構(gòu),，覆蓋件為鋁板沖壓而成,。這種鋁車身與鋼車身相比，質(zhì)量減輕30-50%,，油耗減低5-8%,，節(jié)能效果非常明顯。

所以,，鋁及其合金在汽車上已經(jīng)大范圍應用?，F(xiàn)代汽車的發(fā)動機氣缸體、氣缸蓋,、活塞,、機油泵、水泵,、配氣機構(gòu),、油底殼、水箱,，以及離合器殼體,、變速箱殼體、后橋殼體,、轉(zhuǎn)向器殼體,、懸架、車輪,、車身板及裝飾部件等,，都使用鋁合金制造。下面是一個鋁材代替鑄鐵和鋼材零件的質(zhì)量對比表格,，從表中可知,，汽車每使用1?kg鋁，可減輕自重2.25?kg,，減重效應高達125%,，在汽車整個使用壽命周期內(nèi)可減少廢氣排放20?kg。所以,，采用鋁合金是汽車輕量化及環(huán)保,、節(jié)能、提速和運輸高效的重要途徑之一。

大家最關(guān)心的,，其實是汽車上的這幾個部位：發(fā)動機,，懸架系統(tǒng)，車輪,，車門,，車架。

現(xiàn)代絕大多數(shù)的乘用車,，發(fā)動機都是鋁合金制作的,，這種鋁發(fā)動機與鑄鐵發(fā)動機相比，除了重量更輕之外,，散熱性也會更好一些,。不過，除了這些優(yōu)點之外,，在其它方面就不如鑄鐵發(fā)動機了,，比如耐熱性、缸體的強度,、可修復性,、耐用性、超負荷能力等,。所以,，某些車型仍然堅持使用鑄鐵發(fā)動機也不是沒有道理的。此外,，柴油機由于負荷大,，幾乎都是鑄鐵缸體。另外大家還要明確一點,，就是所謂的全鋁發(fā)動機，只有缸體缸蓋是鋁的,，并不是說發(fā)動機中所有的零部件都是鋁的,，主要的運動受力部件還是鋼鐵制作的。

懸架系統(tǒng)是否是鋁的,，也是大家關(guān)注的熱點之一,。高端汽車的懸架系統(tǒng)，上下支臂,、輪轂,、轉(zhuǎn)向節(jié)等，都使用鋁合金制作,。使用鋁合金最主要的目的是減重,，降低簧下質(zhì)量，可以有效的提高汽車的操控性能，提高汽車的行駛質(zhì)感,。不過鋁強度不如鋼鐵,，所以用鋁合金制作的懸架系統(tǒng)，體積會比較大,，增加汽車懸架系統(tǒng)布置的難度,，同時鋁合金韌性不如鋼鐵，在遇到較大的沖擊時容易脆裂,。對于普通的家用車來說,，使用普通的鋼鐵懸架系統(tǒng)也足以滿足使用需求，刻意地去追求鋁合金懸架可能會付出更多的代價,。簡單來說就是使用鋁更好,，如果不用也無可厚非。

而車輪幾乎都是鋁合金的了?，F(xiàn)代汽車輪圈鋁合金化超過了90%,，只有一些特殊車型仍在使用鐵質(zhì)輪圈。鋁合金輪圈重量輕,、散熱好,、外觀造型多樣、更漂亮,，所以受到大家的青睞,。鋁合金輪圈分為鍛造和鑄造兩種，鍛造的材質(zhì)更密實,，強度更高,，一般應用于高端車型以及某些特殊需求的運動車型上；而鑄造輪圈相對差一些,，應用在普通的家用車上,，也足夠用了。鋁合金輪圈最大的缺點是不耐撞,，受到較大的沖擊很容易碎裂,，這一點大家一定要注意。

車門和車架如果都是鋁做的,，就可以稱為全鋁車身了?，F(xiàn)在采用全鋁車身的車型并不多，只有奧迪A8,、捷豹,、蔚來、特斯拉,、路虎等幾款車型,，大多數(shù)的車型仍然采用鋼制或者鋼鋁混合車身,。有些人就質(zhì)疑說，既然大家都認為全鋁車身更好,，為什么豪車不都使用全鋁車身呢,？畢竟豪車對成本不是那么敏感。

其實,，全鋁車身看起來很美好,，但是在實際使用中并沒有那么愉悅。首先全鋁車身安全性不如鋼制車身,，這對于豪車來說,，是致命的缺陷；其次是全鋁車身制造困難,，由于鋁并不像鋼鐵那樣容易焊接,，所以鋁車身很多都是用膠粘或者鉚接的，工藝極為復雜,；第三是全鋁車身后期維修困難,，鋁的修復性并不好，發(fā)生事故后一般只能更換,，很難維修,，如果車架部位受損了，鋼制車身可以鈑金修復,，而鋁合金車身幾乎無法修復,，只能報廢處理了。而特斯拉下一步要使用鑄造鋁合金車身,，這就更嚇人了,，車身受到較大的碰撞，連修復的機會都沒有,，直接就報廢了,。所以，全鋁車身在后期使用過程中是不省心的,，維修成本特別高昂,。當年的奔馳鋁換鋼事件，個人的觀點來看,，不一定是車企要簡配降成本，更多的也是從中國的國情出發(fā),，降低后期的使用維修成本,。

還有一個大家非常關(guān)注的焦點問題，那就是前后防撞鋼梁,。如果某個車型的防撞鋼梁是鋁合金的,，大家就說這家車企真厚道，真講良心。其實鋁合金防撞鋼梁與鋼制防撞鋼梁在作用上沒有差別,，使用效果也并不比鋼制的好,，只是大家都喜歡，所以車企就給用上了,。其實防撞鋼梁可以看做是車身的一部分,，

洋洋灑灑寫了很多，最后總結(jié)一下：鋁在汽車上大規(guī)模的應用,，主要是汽車輕量化的要求,。在目前的工業(yè)水平下，鋁及其合金各方面都不如鋼鐵,，并且加工工藝復雜,。我相信，如果沒有輕量化,，沒有哪個汽車工程師與愿意用這玩意造汽車,。鋁并不高級，它只是目前汽車輕量化的最優(yōu)選擇而已,。如果有更輕,、機械性能更好的材料來代替它，比如碳纖維等,，它很快就會沒落的,。