【铝合金】“钢铝之争”谁是赢家？多材料混搭才是未来造车趋势

    “钢铝之争”谁是赢家？多材料混搭才是未来造车趋势

美国汽车研究中心(car)在报告中透露，预计到2020年，高强度钢的用量将达到峰值，占整车重量的近15%。

等到2040年时，该占比将逐步跌至近5%，届时其他轻量化材料也将在汽车材料领域内占据一席之地。

在日前举行的汽车与环境论坛上，宝钢研究院首席研究员王利、南方科技大学讲座教授朱强、吉林大学教授陈书明、苏州大学研究员张海涛等业内专家在圆桌会议上就造车用材“钢铝之争”展开了探讨。

钢有较大应用潜力和成本优势随着车用钢材的不断发展，造车用钢早已不是几十年前很多人印象里的低碳钢，现在的车用钢板不断变薄，但钢材强度和耐腐蚀性能却大幅提高。

据相关数据，每辆车上只需增加212欧元的成本用于高强度钢材，即可实现减重进而节省约5%的燃油。

过去20多年国际钢铁协会有一个项目宝钢一直在参加，钢厂通过开发新的材料继续用钢的话，钢还有多少潜力通过这么多年的发展，最后给汽车厂的建议或者技术，一个是发展各种先进高强钢还在路上，第二又发展了很多先进制造技术，同时引进了全生命周期的概念。

比如最新开发的一款电动概念车，车身减重达40%，它用高强钢的强度比较高了，超过1000兆帕的有40%，只有5%是软钢了，钢通过提高强度这个潜力还是比较大的。

”“从宝钢销售数据来看，我国2017年高强钢用量自主品牌占41%，欧系、日系、美系、韩系、自主共达到2800多万辆，而宝钢供的材料相对来说车型档次高一些，我们国家平均水平还会比这个水平低一点。

高强钢的应用比例从我们去年的数据来算平均达到42-45%，这个水平应该是比较低的，国外是60%-70%，这个差距就是我们的潜力。

”铝和钢之间的竞争，铝的突出优势是密度低，而要实现车身减重，在保持用钢比例下，需要将钢板做薄。

普通钢板的厚度通常为0.7到0.75mm，如今超强度钢板厚度则仅有0.65mm甚至更薄，新款欧宝赛飞利的发动机盖钢板厚度达到0.6mm。

对此王利表示，“钢的比重不变下要减重只能变薄，但可以调整密度，现在我们有一个新的想法在做，就是对钢材密度的调整。

我想说的一个观点，因为钢本身对现有的工业产业的基础不变，在创新方面还有很多空间，从这个维度讲，钢的生命力还是有的，钢的市场份额也是有的。

陈书明表示，“在汽车轻量化的趋势下，虽然说现在大家都在做轻质材料，比如铝合金、镁合金等轻质复合材料，但是高强钢还是处于主体位置，最主要的因素我认为就是成本，我相信如果碳纤维的成本下来之后，有可能碳纤维就取代这个，这不是不可能，关键现在成本太高，钢目前还具备非常大的成本优势。

高强钢现在主要是靠碳来强化的，很多都已经做到2200兆帕，但是在2200兆帕以上，会产生一个突变，或者2200-2500兆帕靠碳来强化基本就不可能了。

”铝合金发展期遭遇前狼后虎相关数据显示，制造一辆普通中型汽车要耗去725公斤的钢和铸铁，以及350公斤的冲压钢板。

相比之下，铝合金在一款欧洲汽车内的所占重量，由1990年的50公斤增加到2005年的131.5公斤，多数铝合金仍用于发动机内部件与气缸缸体，这一比重还在继续增加。

捷豹xfl的多处车身结构件应用的诺贝丽斯rc5754高强度铝合金，屈服度达到105-145mpa，抗拉强度达220mpa，在强度、耐腐蚀性、连接性及成型性率等方面都有不错的表现。

“比如对压铸的框架来说，板材两个合金没有办法一起用，必须分开，连接的时候费很大劲，拆开的时候又费很大劲，一方面回收效率不高，另一方面不易管理，这方面钢的回收相对来说更简单些。

朱强表示，“现在底盘用钢方面，我们开发了几个技术，一个是臂，我们现在到了780兆帕现在可以做钢的三角臂，它与铝相比只重了不到10%，成本低很多。

去年在法兰克福车展上亮相的全新奥迪a8已对奥迪的全铝空间框架式车身结构技术进行了革新和升级，舍弃了奥迪向来引以为傲的全铝车身，铝合金占比降至58%，除了高强钢以外，在车身材料中加入了更多的复合材料，车身却比现款车型增重近51公斤，由现款a8车型的236kg“逆势增重”到了282kg。

新一代奥迪a8采用铝合金材料对车身整体框架进行了搭建，为确保结构强度，在关键联接部位采用铝制铸件，车身表面采用了铝制钣金件。

在车身座舱笼形结构中，大量采用热成型超高强度合金钢，远多于现款a8高强钢仅在b柱上的应用，该高强钢材料和20年前的钢材相比，刚度增强了5倍，重量降低了40%。

车身结构中加入了镁合金，车厢后部采用了cfrp碳纤维复合材料，从后壁板等细节降低了车身的重量。

“未来铝在整个车身上的应用会越来越多，会出现很多混合车身，比如说奥迪a8全铝车身也开始做混合车身，现在国内很多车企也在跟随这么做。

对此，王利也指出，其实早在40年代当时就有钢和铝的竞争，后来经过多年发展，现在汽车用的材料已达成一些共识，就是合适的材料用在合适的地方。

“自主品牌一定要有轻量化战略，钢如果用好其潜力还是不小的，通过采用合资品牌汽车用的高强度钢比例和种类实现白车身10%减重是很容易，通过其它的努力整车降7%-8%是可行的，其中先进高强钢的比例工艺不用变就可以实现车身10%以上。

”与传统车身相比，钢铝混合车身结构，通过材料的不同属性进行相应配比设计，在提升安全性的同时，车身整体更加坚固轻量，方便进行模块化设计，车身有更大的空间来配置复杂科技，产品更加多样化。

随着国内汽车制造业的发展，在钢铝同台竞技推动汽车材料不断向前革新的同时，未来如何将高强钢、铝合金、镁合金及碳纤维复合材料等多种材料正确的在车辆混合应用将成为汽车轻量化最重要的课题。

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