铝合金和钢车身「全铝发动机」

从1886年卡尔·本茨发明了第一辆汽车到现在，汽车已经走过了134年的历史。虽然靠化石燃料驱动一直是汽车驱动的主流，但层出不穷的新材料却让汽车的构造不断革新，就拿车身材料来说，就经历了木材、钢、铝的演变，而在当下，钢铝混合又成了新的发展趋势。

汽车在诞生之初还是个新鲜事物，那时候人们的交通工具还是以马车为主，汽车制造商只能慢慢探索科学合理的汽车构造。那么，早期在马车装个发动机显然是最简单直接的制造方式，就像现在大部分车企做纯电动车采用“油改电”的方式一样。所以，早期的汽车都是“爆改”马车，车身材质自然是和马车一样的木材。

1900年以前，大多数汽车都是四四方方的盒子形，这是因为木材只能通过施加蒸汽和压力才能弯曲成简单的形状，渐渐地就难以适应燃油动力系统越来越复杂的安装要求，并且无法塑造出复杂的造型。

道奇Model 30

20世纪初期，随着金属制造技术的发展，人们已经能够将钢、铝等金属制成各种形状的板材。在1908年福特掀起流水线生产革命的T型车车身上，就已经开始出现钢材。1916年，道奇推出首款全钢车身的汽车Model 30，这款车还有一大创新就是将汽车电气系统6V电压的行业标准升级到了12V，并且被汽车行业沿用至今。

还在使用木制车身的摩根跑车

金属材料使汽车车身比木材更坚固、更耐用，而一战的爆发又大大促进了金属锻造技术的飞速发展。20世纪初，金属加工还主要依赖人工锻打，但很快，到30年代中期，金属制造业便出现了更精准、更高效的切割和冲压工艺，全钢车身也随之成为1930年代末的汽车行业标准。

到20世纪50年代，汽车制造商在产品上逐步淘汰了木材车身，目前全世界车企中还在使用木制车身的只剩下摩根一家。他们至今仍在使用坚固、耐用的白蜡木制造车身，而方方正正的造型正是摩根跑车的经典元素，也正因如此，摩根跑车没有ABS、ESP、电动助力转向等安全辅助功能。

时间回到现在，全铝材质已经成为最为先进车身材料之一，但事实上，第一款铝制车身汽车在1899年柏林国际汽车展就已经出现，没错儿，比全钢车身还要早。但铝的熔点（660.37℃）要比钢低得多（1500℃左右），这就让铝很难被焊接，较软的特性也难以满足安全性，物理的限制让铝在很长一段时间内都没有成为主流。

捷豹XE的全铝车身

那么，为什么现在奥迪、捷豹等豪华品牌都拿全铝车身作为卖点呢？这就要说到排放法规了。1952年，伦敦雾霾事件让英国痛下决心整治空气污染，出台了世界上第一个汽车排放法规，随后，全球各地纷纷跟进了对汽车排放的要求。而车企为了释放压力，一方面不断降低发动机的排放水平。另一方面，就是在降低车身重量上做文章，车身轻量化成为了新的发展趋势。

在轻量化的大趋势下，各大车企纷纷开始探索新的途径，以铝合金为代表的轻质高强度材料逐渐进入大众的视野。铝合金的密度为2.63-2.85g/cm，约为钢材的1/3，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，同时又拥有良好的铸造性能、塑性加工性能和防腐特性。

但铝合金的熔点依然无法比钢材媲美，加工、焊接都有着不小的难度，这也导致了全铝车身成本居高不下。直到20世纪90年代，奥迪、捷豹这种豪华品牌才开始推广使用全铝车身。同时，对消费者而言，全铝车身的维修成本也全钢车身更高，如果发生大事故，车辆变形明显，基本可以直接将车辆报废，因为它的修复费用与买台新车已经相差无几。时至今日，全铝车身依然没有下沉到买菜车上。

随着车企对汽车碰撞安全的研究愈发深入，铝合金也渐渐无法满足更高强度的要求。原本用于军用领域的热成型钢在近年来开始受到重视。超高强度热成型钢的抗拉强度超过2000MPa，而最强大的7000系铝合金也只有540MP，简直被吊打。全铝车身还没普罗大众，新的车身形式——钢铝混合出现了。

奥迪A8的钢铝混合车身

2015年，新一代奥迪Q7开始采用钢铝混合车身，随后新一代A8也放弃了全铝车身，转向这种新的形式。奥迪的钢铝混合车身在乘员舱使用了超高强度的热成型钢骨架，用来保证座舱在碰撞时更大限度地保证车内乘员不会受到挤压，而车身的前部和后部则使用铝铸件、铝型材，维持良好的吸能效果。继奥迪后，奔驰、宝马、凯迪拉克、特斯拉，以及国内的广汽新能源、北汽新能源也开始加入到钢铝混合车身的行列。

得益于热成型钢优异的性能，钢铝混合车身很好地延续全铝车身轻量化特点，又让车身结构也更加安全，同时又平衡了全铝车身的生产成本以及日后的维修成本。可以说是青出于蓝而胜于蓝。

Aion LX的钢铝混合车身

尤其对纯电动车来说，下车身电池重量较大，可以采用更轻质的铝合金，上车身则采用高强的热成型钢，实现整车上下重量的完美配比。钢铝混合车身从安全性、操控性等多个方面都有着明显的提升，有望成为未来的大趋势。

不过，钢铝混合车身对供应商和车企的研发、生产、制造能力提出了更高的要求。铝合金与钢的冲压、连接、涂装的工艺存在着很大的差异，这要求钢铝混合车身需要更先进的工艺。像钢和铝两种材质是很难焊接在一起。

FDS铆接工艺

一位一汽大众奥迪的焊接工程师告诉《新车新技术》：“钢铝两种材料的连接需要使用RES搅拌摩擦焊、铆接、SPR、FDS等高端焊接、铆接技术，同时，两种材料连接还需要考虑到接触腐蚀的问题，这对车企的焊装设备、焊装工艺以及整车防腐的设计都提出了很高的要求。和全铝车身一样，钢铝混合车身的制造目前还是主要用在中高端车型上，要想应用在15万级车型还需要要些时日。”

宝马7系车身中的碳纤维材料

在钢铝混合车身逐渐崛起的同时，强度更高、密度更低的碳纤维复合材料也逐渐应用到车身中，很多百万级的跑车已经开始使用全碳纤维车身，一百多公斤车架重量能够让这些跑车在性能上更加强悍。随着价格的降低，碳纤维复合材料也开始下沉到百万级以内的车型上，现款宝马7系以及刚才提到的奥迪A8就在车架的核心位置使用了碳纤维复合材料。

从木材到钢铝混合，车身材料的演变一直都是碰撞安全、性能和排放法规相互博弈的结果，同时也离不开新材料的进步。未来的车身形式会朝什么方向发展，恐怕只有时间才会告诉我们答案。