博士带头炼钢 助汽车“减重增肌”重庆累计培育高素质农民30万人涪陵区规划和自然资源局 “查、防、治”并举 打好地质灾害防治主动仗
第006版:重庆
上一版 下一版 
博士带头炼钢 助汽车“减重增肌”
重庆累计培育高素质农民30万人
涪陵区规划和自然资源局 “查、防、治”并举 打好地质灾害防治主动仗
    
 
重庆日报
重庆日报报业集团主办 
3上一篇  下一篇4  
2025 年 01 月 08 日 星期 放大 缩小 默认 
我的新能源+③
为解决新能源汽车轻量化和安全性兼具的难题——
博士带头炼钢 助汽车“减重增肌”

新重庆-重庆日报记者 佘振芳 见习记者 侯月

  邓向星(右一)在河北邯钢炼钢厂。(资料图片)(受访人供图)

  人物名片:

  邓向星 材料学博士、重庆数元道科技有限公司热成型钢项目负责人

  行业现状:

  相比传统燃油车,新能源汽车的自重更重,因此对轻量化材料的要求也更高。按照我国每年3000万辆左右的销量估算,热成型钢的市场需求在200万吨以上。邓向星负责的先进高强钢研发,专为新能源汽车轻量化需求而生,目前已在钢厂实现量产。

  “某国产新能源汽车在欧洲被钢铁巨头起诉,就是因为他们采用的热成型材料涉嫌侵犯了一项专利……”2024年11月3日,手机收到这样的推送后,邓向星心中的紧迫感又增加了几分。

  邓向星是一名材料学博士。在他读书时,身边人一提起钢铁,就觉得是“很老”的传统产业,利润低,同学们毕业后都不愿意在钢铁行业工作。如今,随着新能源汽车产业的发展,钢铁行业涌现出许多“高精尖”新材料,成了“香饽饽”。

  目前,邓向星在重庆数元道科技有限公司(以下简称数元道)负责带队研发一款先进高强钢。这款材料专为新能源汽车轻量化需求而生,2024年在钢厂实现量产,目前正进行最后阶段的材料稳定性验证,已有不少车企排队等待合作,有望在2025年大规模上车。

  新能源火爆 轻量化需求井喷

  2024年11月,我国新能源汽车年产量首破1000万辆,标志着我国新能源汽车产业迎来高质量发展新阶段。

  随之而来的,是被改变的产业链上下游。

  相比传统燃油车,虽然新能源汽车没有发动机和变速箱,但增加了三电系统,整车增重200公斤—300公斤,而且续航里程越长,所用电池越多,重量也就越重。随着新能源汽车纷纷“卷”起续航里程,对轻量化材料的需求也就越来越高。

  从技术路径看,碳纤维复合材料、铝镁合金、先进高强钢是目前车企探索的三大方向,用以替代当前的主流材料低碳钢,但前两者刚刚起步,还处于技术探索和积累阶段,原材料成本高,而且加工效率低。

  为此,学界和业界将目光瞄准先进高强钢。其中,就有北京理工大学重庆创新中心(以下简称重庆中心)孵化的创业公司——数元道。

  “90后”邓向星是从机械学转向材料学的:“我考上华南理工大学攻读材料学硕士的时候,特斯拉开始量产,锂电池、石墨烯等新材料逐渐被推向市场。许多同学毕业后都进入了相关行业,但我选择了博士时研究硬质合金。”2022年9月,从重庆中心博士后站出站后,邓向星加入了数元道,跟随重庆中心装备轻量化技术研究所所长赵岩,着手研发新型无涂层、免抛丸热成型钢。

  博士“炼钢” 紧盯行业痛点

  这款产品是如何解决行业痛点的?

  邓向星解释,新能源汽车的AB柱、防撞梁、门环、前围板及后地板H架构,既要求轻量化,又对安全性有着极高要求。针对这部分材料,业内应用较多的有两种,一种是裸板,另一种是Al-Si涂层板。

  裸板比较便宜,但容易氧化,需要进行抛丸,将氧化铁皮去掉,但抛丸工艺容易产生两个问题,一是污染,二是影响零件精度。因此,很多地方的环保部门都不允许新建裸板生产线。

  在此基础上,国外钢铁巨头安赛乐米塔尔集团发明了一种Al-Si涂层材料,即通过在裸板表面加上铝、硅涂层以隔绝氧化,避免抛丸工序,但价格较国内产品要高出不少,且采用此类材料的整车,出口欧美会受到专利限制。

  “好用的不便宜,便宜的不好用。”邓向星说,他们研发的热成型钢LumiSword的中文意思是“亮剑”,有向国外巨头叫板之意。

  邓向星介绍,热成型钢(抗拉强度1500兆帕—2000兆帕)通过“以强度代替厚度”实现减重,以汽车A、B柱为例,使用热成型钢可以将重量减少20%—30%。

  相比裸板和Al-Si涂层板,LumiSword热成型钢在车身轻量化中表现出了显著优势,不仅可以免去涂镀、抛丸工序,直接涂装,既满足减重、强度和安全性的要求,还具有自主知识产权,无任何专利限制,堪称新能源汽车轻量化的理想材料。

  热成型钢 市场需求超200万吨

  这样一款产品,从研发到下线,背后是科研人员和产业工人的艰苦奋斗。

  作为LumiSword热成型钢项目的第一负责人,邓向星4年来带领团队确定材料成分体系、配比,再到确定工艺流程,大小试验做了不下百次。

  成分配比及参数确定后,还需进行产线中试。2023年冬天,赵岩博士带队到河北邯钢炼钢厂进行材料试制。“河北特别冷,春节前还下起了大雪。”邓向星回忆,为了不影响正常生产,新产品试制都在晚上进行。经常在凌晨两三点,外面飘着雪,数元道团队和邯钢团队十几人坐在生产线外的小办公室,一边喝着胡辣汤,一边讨论得热火朝天。

  从熔炼、浇铸、热轧到罩退,整整一年,团队有一半时间在实验室,一半时间在工厂,终于将整个工艺流程“跑通”。紧接着,邓向星的“战场”又从钢厂转到汽车零部件工厂。

  2024年底,邓向星拿着板子分别到重庆渝北、浙江宁波、湖南湘潭的三家零部件厂进行冲压。一开始效果并不好,后续通过不断改进配方和工艺,反复验证,慢慢提高性能,才使得冲压件达到最佳状态。

  最终,LumiSword热成型钢在2024年初实现了量产,并与多家知名主机厂达成合作意向,有望在2025年大规模上车。

  “一辆完成焊接但未涂装之前的白车身,不包括车门、引擎盖等运动件,重量约为350公斤,其中估计用20%的热成型钢。按照我国每年3000万辆左右的汽车销量估算,热成型钢市场应该在200万吨以上。”邓向星说。

  邓向星表示,随着中国汽车行业特别是新能源汽车产业的发展,热成型钢市场正快速增长,他很多以前不愿从事钢铁方向研究的师弟师妹,也在咨询热成型钢的应用前景——新能源汽车让钢铁这个传统行业,再度火了起来。

3上一篇  下一篇  
 
重庆日报版权所有 未经书面授权 不得复制或建立镜像
地址:重庆市渝北区同茂大道416号 邮编:401120
技术支持:北京北大方正电子有限公司