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绿色化 轻量化——汽车材料领域的主题
信息来源:世界金属导报2020-11-24A12      时间:2021-02-01 16:14:30

2020年11月12-13日,由中国汽车工程学会和中国汽车工程学会汽车材料分会主办,中铝瑞闽股份有限公司承办的 “中国汽车工程协会汽车材料分会第22届学术年会及中国汽车工程学会第九届汽车材料分会委员会三次会议” 在福州圆满落幕。中国汽车工业学会专务秘书长张宁、中国汽车工程研究院马鸣图、宝钢中央研究院王利等来自全国汽车材料领域的专家和企业代表参加了会议。

中国汽车工业学会专务秘书长张宁高度总结了汽车轻量化工作、技术规范和团体标准、学会管理机制。她指出,为推动汽车轻量化的技术进步,学会组织科研院所和企业联合攻关。当前新能源和智能网联汽车的发展,给汽车轻量化带来了新挑战。按照《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中测算,基于(汽车销售)上公告数据,中国汽车每减重100公斤,乘用车百公里可减油或节油0.37-0.4升,电动车可节电0.46千瓦小时,当能源回收时可使车辆行驶里程增加9.3-13公里。因此,在汽车选材方面要钢、铝、镁和复合材料用到恰到好处,今后15年重点从关注整车重量水平转向关注整车和备品重量控制在合理的水平;同时从某种材料的应用体系,转向对新材料、新工艺的技术体系和应用体系的建设。从材料来看,当前钢材不可替代,未来5-10年将建设轻金属应用体系,10年后将拓展碳纤维、硬塑料等材料应用体系。尽管随着工艺技术的发展,汽车技术路线在不断完善,但是汽车向轻量化和多材料应用发展方向并未改变,汽车材料既要保障整车企业发展,又要为汽车行业发展奠定基础。

宝钢中央研究院王利介绍了汽车用第三代钢十年发展。他表示,近十年第三代钢研究方向是:一方面提高钢材强度,另一方面提高韧性,目前高强钢热冲压强度最高达2000兆帕,冷冲压达1700兆帕。从汽车钢家族相图来看,第一代钢是铁素体级,第二代钢是奥氏体级,第三代钢是马氏体、贝氏体、铁素体等多相组织。同时,我国钢铁冶炼和装备水平迅速提升,纯净钢冶炼、连铸、镀锌技术发展迅速,保障了钢材品种和质量的提高,目前我国热冲压生产线达到160-200条。

第三代钢是2003-2004年美国教授提出来的,材料就是软相和硬相混合,通过计算进行组织设计。通用汽车牵头的BOE项目进行了4年,将强度突破至1200-1500兆帕,主要研究方向一是用碳强化,一是用锰强化。目前钢种分为TRIP/TBF钢、DH钢、Q·P钢和Mn-TRIP钢,从金相组织控制发展到组织形状控制。从应用领域来看,可实现减薄和特种汽车应用。未来第三代钢研究方向是提高力学性能、加工性能,满足特殊性能(如抗脆化)要求。

中国汽车工程研究院马鸣图先生概述了热冲压成形钢的研究进展。他表示,汽车工业的发展,汽车产量和保有量的增多,给人们出行带来了很大方便。为满足节能减排的需求,解决汽车油耗、排放、安全三大问题,电动化、智能化和轻量化显得尤为重要。在日益严格环保法规下,既轻又安全的高强钢和超高强钢使用量不断增长,其热成型工艺随之推广应用。典型热冲压成型钢种是22MnB5,有铝硅涂层、纳米锌涂层或裸板。1977年瑞典Pl annj a公司用22MnB5进行热冲压成型,并申报专利。1984年SAAB公司用其制造零件,1987年产量达到300万件,1997年达到800万件,2007年达到1.07亿件,主要用于A柱、B柱、保险杠、背顶横梁、中通道和门槛梁等。我国开发的22MnMoB,其淬透性、工艺性良好,抗氧化性与其相当。另外,铌钒复合钢晶粒细化既具备高强韧性、高延迟断裂抗力性能,又具备良好的热成型性。国外纳米增韧的2GPa钢,成分在22MnB5基础上提高碳含量,也添加铌、钛作为合金元素,延伸率为5%-6%,并对合金中锰、硼控制,用作保险杠,与1500MPa钢级相比可减重10%左右。东北大学开发的2GPa钢,利用细晶强化、马氏体强化、纳米析出强化,其强度与国外相当,延伸率与1500MPa钢级相当。

总之,热成型钢的发展是基于市场需求,特别是国产化自主品牌轻量化和安全性要求的提升,以及热成型技术、工艺、装备、材料等的普及,大量的热成型生产线投产后,市场价格大幅度下降,应用更为广泛。加上产学研结合为工艺产业化做了大量研究工作,取得较大进展。但是热成型生产线仍存在不足,大量引进设备存在辊道式炉子断辊、液压设备磨损和漏油、涂层厚度和选用等问题,以及不同生产线性能对比评价和零部件功能的评价等问题。我国工业迅速发展,为热成型钢提供了广阔的市场,但是高强度钢和超高强度钢应用需要注意强韧性匹配和氢脆问题。

会上,北汽集团新技术研究院王智文、中铝瑞闽股份有限公司黄瑞银以及来自企业、科研机构和高校的代表都做了精彩的演讲。汽车工业协会汽车材料分会第22届学术年会分组还进行了专业报告会。 (罗小燕)

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