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东北大学自主研发汽车钢高韧性铝硅镀层新技术

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中国教育新闻网(记者刘玉、记者王玉辉)日前,东北大学轧制技术与连续轧制自动化国家重点实验室易洪亮教授的团队在2019年中国汽车轻量化大会上推出了一种新型高韧性铝硅涂层技术。该团队提出了铝硅涂层与钢基体界面高碳脆化的新理论,在汽车钢铝硅涂层强韧化领域实现了从“0到1”的突破。

东北大学孵化的初创企业育才堂(苏州)材料科技有限公司将这一理论转化为界面碳减排增韧技术,并由中国马鞍山钢铁有限公司和鞍钢蒂森克虏伯(重庆)汽车钢铁有限公司通过批量工业试制出高韧性铝硅涂层热冲压钢产品,新材料可达到与现有材料相同的强度,韧性可提高20-30%,提升汽车零部件的安全性能。

与现有技术相比,这项新技术在许多方面都是新颖的和有创造性的,并且已经获得了中国发明专利的授权,这有望降低这种钢的销售价格和零件成本。这项技术从一开始就引起了通用汽车(北美)材料团队的极大关注。通用汽车今年5月正式要求马鞍山钢铁有限公司准备新钢种认证所需的完整技术数据。

据报道,减肥、节能和提高安全性是汽车工业发展的两个重要方向。然而,应用超高强度钢是兼顾两者的最经济有效的解决方案。与传统的冷冲压成形技术相比,热冲压成形技术可以克服回弹严重、强度低、成形困难、生产效率低等技术难点,成为白车身超高强度钢的主流解决方案。然而,传统的无涂层热冲压钢会导致钢板表面脱碳,并在加热过程中产生氧化皮。氧化皮在模具中容易脱落,增加了钢板与磨具之间的摩擦系数,降低了模具的使用寿命。定期清洗模具中的水垢会严重降低生产效率。为了满足冲压件后续加工的要求,有必要通过喷丸去除表面产生的氧化皮。然而,喷丸不仅会增加成本,还会影响零件的尺寸精度。

从理论突破出发,弘毅亮的团队发现了超高强度热成型汽车钢铝硅涂层和钢基体界面富碳脆化的物理机制。正是这种从“0”到“1”的基础理论探索导致了界面减碳增韧技术的发展,突破了硅铝涂层热冲压钢板的韧性瓶颈。在不改变涂层和基材合金成分的前提下,弘毅亮的团队将“降低涂层厚度”和“优化加热工艺”相结合,减少了22mnb5基材和涂层之间的合金化,从而降低了高碳马氏体层的厚度,大大提高了铝硅涂层产品的韧性,实现了弯曲断裂应变的大幅增加和延迟开裂风险的大幅降低。蔡羽唐公司在东北大学理论突破的基础上,根据汽车企业对高韧性烫印涂料产品的设计需求、烫印企业对降低延迟开裂风险产品的需求以及钢铁企业对自主知识产权产品的需求,开发了这一突破性技术。

中国工程院院士毛新平表示,“这项技术从理论创新开始,形成了自主知识产权。不仅中国的发明专利获得了授权,而且国际专利也在申请中。这项技术的产业化将在世界300多万吨(中国近100万吨)的舞台上发挥重要作用。这是对中国轻型汽车发展的贡献,也是对世界汽车工业的贡献。”

据报道,东北大学自主研发了一种新的汽车钢高韧性铝硅涂层技术,并衍生出一种新的钢高韧性超高强度铝硅涂层技术。这套技术可以直接在现有钢厂的铝硅涂层钢板生产线上生产。涂层的减薄可以使每吨超高强度汽车钢的成本降低60元左右。弘毅·梁的团队还提出了热冲压的快速加热工艺,以将加热效率提高10~20%。同时,新的高韧性铝硅涂层技术完全满足了汽车企业对涂层附着力、耐石击性、耐腐蚀性等方面的要求。

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