自行车车架在很大程度上决定着自行车的耐用性、骑行时的舒适感。车架材质从最早的铬钼钢，进化到铝合金及复合材料，如碳纤维，其他还有钛合金、钪合金、镁合金等。
自行车研发人员不断地研发新材料配方，提升管件与结构设计能力并创新加工技术，旨在让车架更轻、更强、更舒适且更富有流线感。
1 钢车架
钢车架的优点是抗冲击能力很强，车架的焊接和制作比较容易。不过，钢材的车架一般都比较重，容易被腐蚀和生锈。
2 铝合金车架
目前很多入门级的山地车通常都是采用铝合金的车架，因为铝合金加工相对比较容易，质量比较轻。
铝合金材质的自行车在骑行中灵敏轻巧、高刚性，同时也忠实地反馈了因地面所产生的震动，因此略微牺牲了骑乘的舒适性。
3 钛合金车架
以钛为基础加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点，是较为理想的航天工程结构材料。
钛合金车架的质量比较轻、强度大、防腐蚀性高，车架具有很好的承重能力和抗冲击能力，舒适度高。
4 碳纤维
碳纤维是一种由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或黏胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。其最大的优点就是质量轻、强度大，质量仅相当于钢材的20%~30%。碳纤维制造成本比较高，一次成型，一旦损害便无法修复。
5 其他材质的车架
（1）钪合金车架
钪合金是在铝及其合金中添加钪金属，形成高性能的合金。钪合金被认为是新一代航天航空、舰船、兵器用高性能合金结构材料。钪合金车架的强度比铝合金更大，所以可以抽管抽得更薄，让质量更轻的同时保证强度。
（2）镁合金车架
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是密度小、比强度高、弹性模量大、消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐腐蚀性能好。但镁合金不易加工，目前镁合金车架还比较少。
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