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LMH讲历史:自行车领域的材料应用会有新突破吗?

铝合金时代

从某些意义上来说,自行车并没有完全独立的发展,他的进化都是与其他行业的发展紧密结合,早在最开始的木头时代,人形自走双轮木车的形式就是脱胎于马车,到了后期更是沿用了汽车等领域的技术成果,而到了二十世纪,自行车车身主体材料的发展,更是要与另一个领域紧密结合,那就是飞机。

二十世纪初期,莱特兄弟就发明了能够让人飞翔的飞行器,开启了人类航空时代的大门,但你可能不知道,莱特兄弟以前是干什么的。他们的本行就是自行车,多么神奇又巧妙的缘分,他们可能没有想过,在几十年后,他们所发明的飞行器演化为真正意义上的飞机,竟然能引领自行车甚至是整个世界发生翻天覆地的改变。

人们为了解决飞机的重量问题,人们开始研究替代钢铁的基础材料,这个时候,以铝为基础的合金材料开始快速发展,人类接触铝合金的历史只有短短的一百年,但时至今日,铝合金已经成为运用广泛的基础材料之一。这种轻金属材料具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点,媲美高合成钢的强度,但重量却大幅降低,通过不同的处理工艺,能够达到不同的使用要求,是一种应用范围广泛的新型材料。

二十世纪中叶,美国铝业发明了6063合金与7075合金,看到这个标号是不是很眼熟,我们现在自行车上的铝合金制品,大多来自6061和7075,不同的标号代表合金内部不同比例的合金元素。比如我最近体验的电助力山地车,车架就来自6061铝合金,除了铝作为基础材料外,添加了镁和硅元素,具有耐腐蚀、中等强度、可焊接、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。6061、6069等标号的铝合金材料广泛运用于自行车各部件,很多人口中的“6系铝”,说的就是这种合金。

7075合金是一种冷处理锻压合金,强度远高于软钢,也是商用最强力合金之一,7075、7050等标号的铝合金材料一般运用于高端车把、把立等部位。

在七十年代,铝合金车架就逐渐替代传统钢管车架,成为职业赛场上的主流材质。但受限于当时的技术,车架普遍保持了钢架时代的平直、纤细风格,并没有像现在这样造型夸张的异型管设计,直到1995年,成立于1995年的Cervelo是公认第一家“把圆管拍扁”的品牌,这时候,人们已经在航空、航天等领域总结了空气动力学这个新鲜学科的先进经验,并开始应用在自行车领域。水滴形管型的出现,为自行车带来了新的活力,但却也带来了新的问题,相比于圆管造型,水滴形等异形车架在重量上并不太理想。因此在铝合金的处理方面,不同的厂家都会有针对性的做一些调整,在刚性、重量、成本间找到各自的平衡点,形成自家独有的特点,比如闪电的E5铝合金、崔克的Alpha铝合金、捷安特的ALUXX SL铝合金、BMC的TCC铝合金、美利达的HFS铝合金以及佳能戴尔著名的CAAD铝合金等等。1999年,捷安特初代TCR在环法中亮相,首次采用的压缩车架设计也为铝合金这种材料的应用开启另一扇窗。

在铝合金车架快速发展的时候,还短暂出现了镁合金车架,从材料上来说,镁合金的比重要比铝合金轻,加工性也不亚于铝合金,理论上可以制造出更为轻量化的金属车架,很多商家宣传镁合金车架更轻、更高级,但事实上是这样吗?由于镁合金的密度比铝合金要低,杨氏模量也要低于铝合金,所以如果要保证同等强度,就要加大管径或增厚管壁,里外里算下来和铝合金车架没有什么明显差距,所以这种镁合金材料如昙花一现,暂时退出了自行车车架的领域。不过现在,你依旧可以在“某宝神车”上看到镁合金的身影。

与6063、7075合金几乎同时出现的,还有一种特别的合金,这也是很多车友们心心念念的另一种材料——钛合金。为解决航空发动机的结构问题,这种高强度、耐高温、抗腐蚀的钛合金被美国研发,但直到现在,由于这种材料的工艺性能差,仅在航空航天、军工以及需要高度耐腐蚀的行业中广泛使用。成为自行车车架的主体材料时间较晚,一直以来都属于小众类别,如果你接触自行车足够久,你应该还记得早年间的钛合金自行车不但没有涂装,造型也比较朴素,出现个麻花车架就算是重大创新了,相比普通的铝合金产品,钛合金产品售价也非常昂贵,无疑自带一种“高贵”的光环,这也是为什么现如今钛合金车架成为一种“情怀”的代表。

但钛合金材料在自行车领域还是有种生不逢时的感觉,最开始,人们可能认为在金属车架中,钛合金车架的性能要优于铝合金,加之他的处理工艺更为复杂,产量更低,因此售价也与铝合金车架拉开了较大差距,但不怕不懂货,就怕货比货,随着另一种材料的兴起,钛合金车架还没享受几天王者待遇,就退居二线了。

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  • 热门评论
  • tacx 2021-03-07 01:54

    严格点说是脚踏车的领域。现在还有趟车、Lopifit跑步机自行车,这些应该统统还是金属料吧。我想试试Lopifit,广州根本没见过,见过最怪异的就是乐视自行车、竹架自行车、沙滩自行车。跑步机自行车保证回头率百分百

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    • tacx 2021-03-07 01:54

      躺车

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    • tacx
      回复tacx
      2021-03-07 01:55

      几乎忘了还有人玩独轮车,广州也没见过。

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    • 刘子光
      回复tacx
      2021-03-07 20:46

      有啊,生锈铁金刚,当年的美骑编辑之一

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  • tacx 2021-03-06 18:36

    有品牌强调自己车架纯粹的碳材料,不加其他东西。有品牌如factor则强调自己碳布还加其他,沥青基碳纤维,复合硼纤维…,,不能视为碳架而是复合材料车架了吧?

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    • 悲魔之刃 2021-03-06 21:52

      碳纤维本身就是一种复合材料

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    • iengineer 2021-03-07 14:58

      look好像有宣传掺亚麻的

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    • 首都机场不好看 2021-03-11 12:47

      不看广告看疗效

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  • 凌乱的流浪猫 2021-03-06 10:09

    钢架永不屈服

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  • wangyue9 2021-03-06 14:04

    不管怎么发展,以后的自行车只会越来越贵

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    • 凤鸾. 2021-03-06 15:37

      不一定,成本制作方面会随着时代发展技术进步,价格逐渐降低

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  • 大内高高手 2021-03-06 09:41

    任何行业都不是独立发现的。。。

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  • 全部
  • 刘子光 2021-10-04 23:07

    。          。

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  • 刘子光 2021-10-04 23:07

    。。。

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  • 老副本 2021-03-15 04:17

    而传统金属材料车架,则走向两个发展方向,其一是入门化低端化,在民用车上大放异彩,比如成本低廉的传统铬钼钢、高碳钢、入门级别的铝合金,在通勤、入门健身领域依旧占有举足轻重的地位。另一个方向上高端化、情怀化,譬如采用“鸽子”钢管的复古车         这是说,铬钼钢比高碳钢 铝合金还廉价低端么?

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  • allenkou 2021-03-09 11:35

    石墨烯材料会取代碳钎维吗

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  • 唐离啊 2021-03-07 16:45

    还会有比碳纤维更好的材料吗?

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  • 一中1122334 2021-03-07 16:20

    。。需要荷包鼓起来。。。还要命长,,

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  • ♂猪油拌饭♀ 2021-03-07 00:17

    基本到头了吧,厉害了

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  • chenfen7788 2021-03-06 21:46

    还是钢架漂亮

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  • ADHDmania 2021-03-06 19:34

    下一个趋势是:石墨烯+碳纤维

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  • 小朙… 2021-03-06 18:06

    其实是平衡车用户幼龄化

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