汽車輕量化與稀土及其合金

汽車輕量化與稀土及其合金

發展綠色經濟和高端製造對汽車輕量化提出了要求。公開資訊表明,相關實驗證明——傳統汽車整車重量每降低10%,燃油效率就可提高6%-8%;運動部件每減輕1%,可節油2%;汽車整車質量每減少100公斤,百公里油耗可降低0.3升-0.6升。

2018年4月25日-5月4日北京車展期間,工業和信息化部原材料工業司開展了汽車輕量化新材料推廣活動。該活動為材料和汽車生產企業提供了交流平臺,集中展示了我國汽車輕量化新材料產業取得的突破性進展,詳細介紹了我國在汽車輕量化新材料方面的產業政策、現狀特點和發展方向,以及我國相關企業的技術特點和最新產品。

無疑,活動充分表明了政策對汽車輕量化新材料的重視,也是主管部門對其發展狀況的階段性的一次巡查。多年以來的理論和實踐表明,汽車輕量化和成本與綜合效益實質上可行,汽車輕量化材料也得到了政策的持續支持,國產的稀土合金產品及其於汽車應用亦在不斷髮展進步。

輕量化和成本與綜合效益實質上可行

業界一部分觀點認為,汽車要輕量化,勢必採用一些新材料、新設計和新方法,這在市場化環節首當其衝的挑戰恐怕就是隨之而來的成本上漲。輕量化與成本之間的交鋒成為整車及零部件企業在輕量化道路上不斷探索和突破的關鍵點。

當然,我們要從積極進步的態度看待這個問題。業內人士表示,不是所有的輕量化都會帶來成本增加。比如,一些從結構設計上的改變,就可以實現輕量化,成本還會降低。

某自主品牌乘用車企業輕量化和性能集成主管張湛在一次採訪中表示,整車企業是因為有減重需求才會進行輕量化,而並非為了輕量化而輕量化。通常這種需求來自於性能提升或成本改善,如通過輕量化改善加速性、制動性、提高疲勞耐久性等,或通過優化冗餘材料,以降低成本。從表面上看,輕量化使用了更貴的材料工藝,導致成本上升。而從產品設計製造過程整體分析,同等整車性能下,輕量化降低了底盤、動力、安全等方面的設計難度,從而帶來了這些系統的成本下降。因此,在本質上,輕量化為整車企業帶來了整體經濟效益,而並非成本負擔。

包含以上觀點的關於汽車輕量化的核心內容,汽車業內專家認為,可以從設計、輕質材料替代、製造工藝改進、提高鋼材強度這4個方面實現汽車輕量化。而這四個方面,均可以和稀土元素有關。其中設計和製造工藝改進和添加稀土輕質材料的性能和應用重複相關,而提高鋼材性能可依賴稀土元素的添加。

多項政策發展規劃明確支持稀土合金

《汽車產業中長期發展規劃》提出:汽車產品加快向輕量化方向發展;突破整車輕量化新材料等產業鏈短板;突破整車輕量化等關鍵技術;依託國家科技計劃(專項、基金等),引導汽車行業加強與原材料等相關行業合作,協同開展高強鋼、鋁合金高真空壓鑄、半固態及粉末冶金成型零件產業化及批量應用研究,加快鎂合金、稀土鎂(鋁)合金應用,擴展高性能工程塑件、複合材料應用範圍;鼓勵行業企業加強高強輕質車身等關鍵零部件製造技術攻關。

《新材料產業發展指南》提出:要加快鎂合金、稀土鎂(鋁)合金在汽車儀表板及座椅骨架、轉向盤輪芯、輪轂等領域的應用。

《原材料工業兩化深度融合推進計劃(2015-2018年)》重點任務二“高性能稀土功能材料及器件”中指出發展特種稀土合金,重點解決稀土鎂合金成本居高不下,應用受限的問題,建成滿足汽車輕量化等應用需求的高性能,低成本稀土鎂合金生產線,拓展稀土應用領域。

汽車輕量化與稀土及其合金

稀土合金於汽車應用的發展狀況良好

5月16-18日,2018第八屆中國國際新能源汽車論壇頒獎典禮中,福建坤孚股份有限公司憑藉坤孚在鎂合金汽車輕量化領域的一系列創新成果和應用,由論壇組委會專家組評選獲得論壇重量級獎項——“輕量化材料創新技術獎”。該公司近年來一直專注於鎂合金新材料的研發及製造,主營業務包括稀土鎂合金等高端鎂合金材料。

坤孚集團市場企劃總監在《鎂合金在汽車輕量化方面的應用》的發言中表示,鎂合金新材料特性十分適合車輛製造,不但輕量化效果明顯,同時其優異的阻尼減震性、高抗衝擊性、散熱性、綠色環保無毒性、100%可回收等特性,相比其它汽車製造材料具有獨特優勢,是未來汽車輕量化材料的發展趨勢。

上海交通大學教授、中國工程院院士在2015年的一次研討會上曾說,目前已交付通用汽車100臺應用鎂稀土合金的發動機,在V6缸體、活塞等部件運用鎂稀土合金,總計減重18KG,減重率為30%。鎂稀土合金汽車輪轂也在日本得到應用,實驗數據顯示,在高速公路運行較鋁合金輪轂汽車降耗20%,在市內運行降耗達15%以上。

包頭稀土研究院稀土鎂合金研發團隊以技術創新開發為基礎,緊密結合市場需求,形成包括鎂鑭、鎂鈰、鎂釹、鎂釓及鎂釔中間合金等覆蓋稀土元素序列的稀土鎂中間合金產品,含鋯的稀土鎂中間合金產品,應對不同領域需求的稀土鎂應用合金產品。在提供稀土鎂合金的同時,緊密與應用終端聯絡結合,進行稀土鎂合金壓鑄件、半連續鑄造圓棒、擠壓型材的工藝開發與產品開發,突破稀土鎂合金的技術壁壘與應用壁壘。面向需求推出稀土鎂合金的定製化製備新模式,提供對應工藝裝備的技術服務支持與產品解決方案,充當客戶與產品之間的橋樑,實現高性價比的產品服務。

2017年11月,包頭稀土研究院順利完成德國富來FRECH-QC830冷室壓鑄系統的調試工作,確保稀土鎂合金壓鑄項目的正常推進,為下一步開展稀土鎂合金壓鑄產品的工藝試驗提供保障。

此外,近年中科院金屬研究所、包頭稀土研究院、北京科技大學、北京鋼研總院、東北大學等科研單位的研究表明,稀土在鋼中的作用主要體現在細化變質夾雜物,深度淨化鋼水和強烈的微合金化等方面,對鋼的性能影響主要體現在提高鋼的韌塑性、耐熱性、耐蝕性和耐磨性等四個方面。性能的提升,也符合汽車輕量化的要求和發展趨勢。

中國稀土學會專家表示,稀土能大幅度提高材料的性能,如本鋼在載重汽車的輪輻鋼中加了稀土後,該產品的抗疲勞性能、強度、韌性等有顯著提高。

如今包鋼已建成了550 萬噸的稀土鋼板材生產線,已經開始供應國內車企;加稀土高強車輪鋼也正在檢測評估並逐步走向市場。包鋼股份的相關負責人稱,公司的目標是在”十三五“末稀土鋼產品產量佔比達到70。

近日,工信部考察了紫金銅業、甕福紫金、甕福藍天、思康化學等有色金屬冶煉和化工新材料相關企業,指出加強與稀土等行業的產業耦合,延伸產業鏈,提升資源綜合利用水平。

汽車輕量化與稀土及其合金


分享到:


相關文章: