在日前舉行的中信微合金化技術(shù)中心年會(huì)暨中信—CBMM R&D項(xiàng)目報(bào)告會(huì)上，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)原副理事長(zhǎng)李文秀指出，“含鈮高強(qiáng)鋼已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革最重要、最活躍的研究應(yīng)用領(lǐng)域，從西氣東輸管道項(xiàng)目低碳高鈮X80管線鋼，再到汽車輕量化用高強(qiáng)鋼；從電站高溫合金到飛機(jī)火箭，鈮扮演了‘工業(yè)味精’的角色，只要一點(diǎn)點(diǎn)，效果卻很明顯?！?br />
對(duì)于李文秀提到的含鈮高強(qiáng)鋼以及金屬鈮，相信有不少人還比較陌生。據(jù)了解，鈮作為一種合金化元素，很少單獨(dú)使用。在汽車行業(yè)，鈮加入到車用鋼材和鋁合金材料后，可顯著提高汽車材料及零部件的強(qiáng)度、韌性、疲勞性能、抗氫致延遲斷裂能力、吸能以及碰撞性能。同時(shí)可以提高汽車材料的擴(kuò)孔性能、彎曲性能、降低帶狀組織以及偏析、提高汽車鍍鋅鋼板的鋅層附著力、提高汽車鍍鋅鋼板的工藝可行性等，進(jìn)而提高材料的加工制造性能，提高零部件的成材率。含鈮材料可以有效提升汽車的輕量化和安全性能。
實(shí)際上，目前中國(guó)每年生產(chǎn)和應(yīng)用汽車用含鈮鋼材已達(dá)到1500萬噸左右，占我國(guó)整體汽車用鋼鐵材料的1/3，廣泛地應(yīng)用在汽車車身、車架、排氣系統(tǒng)、車輪和懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪增壓器、變速箱等總成，極大地支撐了我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展。
“汽車輕量化對(duì)‘中國(guó)制造2025’的落地實(shí)施、中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、以及加快中國(guó)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展有十分重要的戰(zhàn)略意義，伴隨著汽車輕量化的實(shí)施，我國(guó)涌現(xiàn)了如吉利汽車、寶鋼、忠旺鋁業(yè)、凌云工業(yè)、中信戴卡、康德復(fù)材等一批國(guó)際知名的制造企業(yè)?！敝行沤饘儆邢薰酒嚫呒?jí)經(jīng)理路洪洲博士日前在接受蓋世汽車采訪時(shí)表示，“但通過與歐美對(duì)標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的汽車輕量化水平與國(guó)外仍有不小的差距，中國(guó)的含鈮鋼的比例與汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大的差距，因而隨著‘中國(guó)制造2025’的推進(jìn)，中國(guó)汽車品質(zhì)將穩(wěn)步提升，含鈮材料的應(yīng)用量也將不斷增加?！?br />
在這次中信微合金化技術(shù)中心年會(huì)上，來自汽車和鋼鐵行業(yè)的人士對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)以及鈮微合金技術(shù)的最新進(jìn)展進(jìn)行了探討。而年會(huì)的主角——中信微合金化技術(shù)中心就隸屬于中信金屬有限公司。
據(jù)公開資料顯示，中信金屬有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中信金屬”）于1988年1月設(shè)立，注冊(cè)資本為38.67億元，是中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的理事單位、中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事單位。中信金屬的鈮產(chǎn)品業(yè)務(wù)、鋼材產(chǎn)品業(yè)務(wù)與汽車行業(yè)密切相關(guān)，其中每年應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的鈮產(chǎn)品銷售額超過10億元人民幣。
助力中國(guó)汽車輕量化有序推進(jìn)
在過去十年中，我國(guó)汽車輕量化工作取得很大進(jìn)展，無論是設(shè)計(jì)、材料，還是制造技術(shù)都有明顯進(jìn)步，最重要的是輕量化的理念與認(rèn)識(shí)上有了質(zhì)的飛躍。在此過程中，中信金屬與中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟單位的通力合作，從最初將汽車輕量化理念和輕量化技術(shù)引入中國(guó)、到上下游汽車輕量化產(chǎn)品開發(fā)支持、再到行業(yè)技術(shù)交流平臺(tái)的搭建，一步步助力我國(guó)汽車輕量化有序推進(jìn)。
1）首次將汽車輕量化理念和技術(shù)系統(tǒng)引入中國(guó)
據(jù)路洪洲介紹，早在2005年，中信金屬就將巴西“汽車用鈮微合金化鋼”國(guó)際研討會(huì)資料引入中國(guó)，并于2006年正式出版為《鈮微合金化汽車鋼板》。在該書中，寶馬汽車專家做了“輕量化車身的功能設(shè)計(jì)——如何根據(jù)結(jié)構(gòu)要求來確定車身材料”的技術(shù)報(bào)告，系統(tǒng)介紹了汽車輕量化工程，汽車輕量化的設(shè)計(jì)、工藝、材料選用以及成本曲線，尤其為了能評(píng)估輕量化工程的效果設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，引入了一個(gè)專用的輕量化系數(shù)L。
書中介紹了汽車的安全、剛度以及抗凹陷性等與輕量化和高強(qiáng)度應(yīng)用的關(guān)系；輕量化與提到減少燃料消耗量，以及實(shí)現(xiàn)ACEA組織對(duì)汽車的二氧化碳排放量（與燃料消耗量直接相關(guān)）規(guī)定的關(guān)系；汽車減重100kg對(duì)于燃油消耗、排放、制動(dòng)距離以及加速性能的關(guān)系等。這些資料首次系統(tǒng)地闡述汽車輕量化，有重要的啟蒙作用，這讓中國(guó)汽車行業(yè)對(duì)汽車輕量化獲得了新的認(rèn)識(shí)。
為進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)汽車輕量化的發(fā)展，從2007年開始，中信金屬連續(xù)8年組織汽車上下游行業(yè)整車和原材料專家前往歐洲車身會(huì)議觀摩學(xué)習(xí)，車身輕量化是該會(huì)議的重點(diǎn)和特色，每個(gè)車型都會(huì)介紹輕量化系數(shù)、輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用以及輕量化工藝技術(shù)的應(yīng)用。參會(huì)的中國(guó)專家由此對(duì)歐美汽車車身技術(shù)和車身輕量化技術(shù)得到了直觀的、前所未有的認(rèn)識(shí)。
路洪洲表示，中信金屬的上述工作為汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的建立奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的推動(dòng)，汽車行業(yè)與材料行業(yè)很快達(dá)成了共識(shí)，那就是：“輕量化是未來汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，無論傳統(tǒng)車還是新能源汽車，輕量化是汽車重要的共性關(guān)鍵技術(shù)”。
2）支持上下游輕量化開發(fā) 推出創(chuàng)新解決方案
在過去的十年間，中信金屬先后和上下游單位開發(fā)系列汽車鋼鐵材料，包括：含鈮的高強(qiáng)低合金鋼（HSLA）、雙相鋼（DP）、熱成形鋼（PHS）、深拉延鋼（IF鋼）、烘烤硬化鋼（BH）、大梁鋼、車輪鋼、齒輪鋼、彈簧鋼、耐磨鋼等。
在此基礎(chǔ)上，通過研究零部件設(shè)計(jì)和制造工藝優(yōu)化，先后開發(fā)了輕量化B柱、保險(xiǎn)杠橫梁、車輪、車架、板簧、排氣系統(tǒng)、齒輪等汽車零部件。
“近幾年來，中信金屬先后和上下游單位開發(fā)了輕量化廂式貨車、轎車運(yùn)輸車、廂式車半掛車、中置軸廂式物流車、中置軸轎車運(yùn)輸車、自卸車、礦用自卸車、倉柵車等總成及整車。” 路洪洲表示，“在多年的開發(fā)合作中，目前已相應(yīng)的形成了鈮微合金化材料技術(shù)解決方案、含鈮零部件輕量化技術(shù)解決方案、和鈮微合金化整車集成技術(shù)解決方案。”
3）搭建開放性汽車輕量化技術(shù)交流協(xié)作平臺(tái)
為深入認(rèn)識(shí)中國(guó)自主品牌與國(guó)外汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，中信金屬牽頭和相關(guān)行業(yè)單位聯(lián)合組織召開了7屆“汽車Benchmark分析及汽車性能開發(fā)技術(shù)研討會(huì)”，對(duì)每年的國(guó)內(nèi)外車身技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)研究和總結(jié)。同時(shí)為了推動(dòng)我國(guó)自主品牌車身技術(shù)以及輕量化技術(shù)的進(jìn)步、提供汽車行業(yè)車身交流平臺(tái)，參考?xì)W洲車身會(huì)議的開放、共享、技術(shù)引領(lǐng)的模式，2011年——2012年由中信金屬和汽車輕量化技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟及中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)經(jīng)多次商議下，于2013年正式啟動(dòng)的高水平行業(yè)平臺(tái)會(huì)議“中國(guó)輕量化車身會(huì)議”。
中國(guó)輕量化車身會(huì)議主要由整車企業(yè)的車身開發(fā)團(tuán)隊(duì)聚焦一個(gè)具體車型，介紹該車身的車身開發(fā)、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法及工程分析技術(shù)、最新的制造工藝和輕量化材料，安全和剛度以及輕量化等核心性能的實(shí)現(xiàn)等。截止2017年，中國(guó)輕量化車身會(huì)議已走過5年，搭建了一個(gè)中國(guó)汽車行業(yè)前所未有的、開放的車身技術(shù)交流平臺(tái)，成為原材料企業(yè)與整車企業(yè)的紐帶，見證了自主品牌的發(fā)展壯大、正向開發(fā)和性能開發(fā)、平臺(tái)化以及輕量化技術(shù)快速發(fā)展的歷程。此外，為推動(dòng)中國(guó)原材料企業(yè)EVI技術(shù)和模式的發(fā)展，中信金屬和中國(guó)汽研等聯(lián)合創(chuàng)建了“中國(guó)汽車EVI及高強(qiáng)度鋼氫致延遲斷裂會(huì)議”。
上述行業(yè)公益性交流協(xié)作平臺(tái)的創(chuàng)建，推進(jìn)了我國(guó)汽車輕量化的進(jìn)程以及汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)自主品牌汽車、以及汽車原材料企業(yè)的發(fā)展起到了助力作用。
中信金屬鈮微合金化技術(shù)系列技術(shù)案例
據(jù)路洪洲介紹，鈮是一種在火箭和導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、船舶橋梁、能源運(yùn)輸上起著重要作用的金屬。早在上世紀(jì)20年代，人類工程師就發(fā)現(xiàn)了鈮的重要性能。鋼鐵中僅需加入0.03%的鈮，就可以讓強(qiáng)度提升30%以上，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和韌性同時(shí)提升。阿波羅飛船服務(wù)艙的噴管擴(kuò)張段、阿波羅登月飛船的主發(fā)動(dòng)機(jī)噴管，就采用了C-103鈮合金。
“工業(yè)上有一種說法，鈮是‘工業(yè)味精’。我給出了一個(gè)成語來表述：點(diǎn)‘鈮’成金，首先，一點(diǎn)點(diǎn)的鈮就可以大幅度提高金屬材料的性能；其次，加入鈮可以化腐朽為神奇，成為航天航空等不可或缺的貴重材料?！甭泛橹薇硎?。據(jù)他介紹，在高性能汽車材料中的含量?jī)H為0.01——0.05%，如雙相鋼、熱成形鋼、大梁鋼、車輪鋼、彈簧鋼等汽車輕量化材料，但一旦進(jìn)行鈮微合金化處理，上述材料的性能就有了大幅度的提升。但我國(guó)的鈮礦的品位大多比較低，品位僅0.12——0.15%。品位的差距使得我國(guó)鈮礦的開采成本遠(yuǎn)高于進(jìn)口，這也是我國(guó)近幾年來大量依賴從國(guó)外進(jìn)口鈮資源的原因?！睘榱吮Ｕ衔覈?guó)鈮資源能源供應(yīng)，2011年，由中信金屬、寶鋼、鞍鋼、首鋼和太鋼聯(lián)合成立的中國(guó)鈮業(yè)投資控股有限公司，出資19.5億美元，收購(gòu)了巴西礦冶公司 15%的股權(quán)，保證了我國(guó)的鈮資源供應(yīng)。
目前鈮微合金化材料已在汽車行業(yè)有廣泛地的應(yīng)用，新的鈮微合金化技術(shù)開發(fā)也在持續(xù)推動(dòng)行業(yè)的整體進(jìn)步。路洪洲以中信金屬的合作開發(fā)系列技術(shù)案例進(jìn)行介紹：
●中信金屬和興民智通、北京航空航天大學(xué)、本鋼等聯(lián)合開發(fā)的鈮微合金化RS590車輪鋼以及通過輕量化設(shè)計(jì)、焊接工藝優(yōu)化，開發(fā)的輕量化22.5×8.25英寸的車輪重量?jī)H為31.5kg，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，22.5×9英寸的車輪重量?jī)H為37kg，目前已經(jīng)批量供貨達(dá)百萬只以上，作為旋轉(zhuǎn)的簧下質(zhì)量構(gòu)件，輕量化商用車車輪有效地促進(jìn)了商用車的節(jié)能減排。
●中信金屬與寶武鋼鐵、馬鋼等聯(lián)合開發(fā)高彎曲性能、抗氫致延遲斷裂的1500MPa鈮微合金化熱成形鋼實(shí)現(xiàn)了全球首發(fā)，其鋼材及熱成形零部件均已批量供貨，滿足了主機(jī)廠的碰撞安全需求、提高了汽車安全性能。
●中信金屬和安陽鋼鐵、駐馬店中集華俊等開發(fā)的高強(qiáng)度掛車用鋼AG700，AG750和AG800等高強(qiáng)度鋼和輕量化掛車也已經(jīng)批量應(yīng)用，整車減重18——25%，助力了商用車限載限超以及新國(guó)標(biāo)GB1589的實(shí)施。
●中信金屬與一汽、東風(fēng)、寶鋼和太鋼開發(fā)的排氣系統(tǒng)不銹鋼和排氣系統(tǒng)零部件也已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，支撐了我國(guó)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。
研發(fā)將向動(dòng)力總成和新能源領(lǐng)域延伸
隨著汽車輕量化的不斷深入，鋁合金和鎂合金的應(yīng)用越來越多，尤其是鋁合金車身沖壓構(gòu)件和鑄造構(gòu)件，對(duì)此，路洪洲表示，“目前中信金屬開發(fā)了新型的鑄造鋁合金細(xì)化劑，在鋁合金零部件鑄造過程采用鋁鈮硼細(xì)化劑替代傳統(tǒng)的鋁鈦硼細(xì)化劑可以顯著細(xì)化晶粒、減少縮孔縮松，提高鑄件的疲勞性能、減低零部件重量，未來中信金屬將在該領(lǐng)域做深入的研究和發(fā)掘，以支撐我國(guó)鋁合金鑄造汽車零部件的品質(zhì)提升?！?br />
他同時(shí)指出，新能源汽車當(dāng)前已成為國(guó)家戰(zhàn)略，而新的電極材料、EMC和電機(jī)等用磁性材料也成為限制新能源汽車發(fā)展的瓶頸和機(jī)遇。中信金屬將緊跟國(guó)家戰(zhàn)略，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，下一步將從車身和底盤的技術(shù)開發(fā)向傳統(tǒng)汽車動(dòng)力總成以及新能源汽車電池、電機(jī)和電控延伸。
此外，中信金屬還將進(jìn)一步提升汽車領(lǐng)域的EVI服務(wù)能力，以期更好地為汽車上下游提供技術(shù)支持，尤其是汽車產(chǎn)品開發(fā)的先期介入的技術(shù)支持?！爸行沤饘倜磕晏峁╉?xiàng)目經(jīng)費(fèi)與上下游聯(lián)合開發(fā)高性能汽車材料和汽車產(chǎn)品，我們希望與更多的汽車上下游優(yōu)秀企業(yè)合作，共同推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步?！?br />
對(duì)汽車輕量化行業(yè)的建議：
過去的十年，中國(guó)的汽車輕量化經(jīng)歷了從概念認(rèn)識(shí)、新型輕量化材料的開發(fā)，到如今的輕量化設(shè)計(jì)、制造工藝和新材料耦合的零部件和整車開發(fā)等三個(gè)過程。但主機(jī)廠的輕量化工程推動(dòng)工作并不順暢，這里有很多原因，包括成本、供應(yīng)商體系、法規(guī)、消費(fèi)者的認(rèn)識(shí)等等。路洪洲指出，解決這個(gè)問題需從以下幾個(gè)方面著手：
第一、汽車輕量化解決方案體系建設(shè)，目前自主品牌主機(jī)廠在重量管控、新材料應(yīng)用、輕量化成本分析等方面取得了較大的進(jìn)展，但很少有主機(jī)廠具備各部件和總成的系列輕量化解決方案能力，多數(shù)從CAE工程分析和材料應(yīng)用的角度進(jìn)行輕量化車型及零部件的開發(fā)，造成了產(chǎn)品部門、工程分析部門、成本管控部門對(duì)輕量化部門不便協(xié)同的問題。
自2016年，中信金屬啟動(dòng)了“典型構(gòu)件的系列輕量化解決方案”研究項(xiàng)目，通過總成的數(shù)字化等效子模型的開發(fā)，進(jìn)行B柱總成和前保險(xiǎn)杠橫梁總成的系列輕量化方案開發(fā)，大大縮短了開發(fā)流程，形成了包括重量、成本、安全、制造工藝性、供應(yīng)商資源的多維度輕量化方案矩陣，基于該矩陣，主機(jī)廠可以根據(jù)新開發(fā)車型的定位和性能需求，直接在數(shù)據(jù)庫中選擇合適的輕量化方案，讓產(chǎn)品部門、工程分析部門、成本管控部門和輕量化部門在方案的層面進(jìn)行溝通，降低了主機(jī)廠輕量化的推進(jìn)難度。
第二、車身正向選材體系的開發(fā)，盡管自主品牌多數(shù)主機(jī)廠已經(jīng)開始正向開發(fā)，目前自主品牌車身材料的選擇主要通過工程師的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)標(biāo)車型參考和原材料企業(yè)的推介，尚未形成正向選材系統(tǒng)和體系，制約了新材料的應(yīng)用和輕量化的進(jìn)程。
近年來，中信金屬和奇瑞汽車、寶武鋼鐵、武漢上善等組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，基于車身環(huán)狀結(jié)構(gòu)理念，從整車性能需求和零部件功能需求、成形焊接等制造工藝需求、和綜合成本三個(gè)維度進(jìn)行選材，首先通過汽車碰撞安全性能和剛度要求評(píng)估、零部件吸能和局部剛性等要求評(píng)估、零部件成形特征和焊接工藝窗口評(píng)估、耐腐蝕性能要求評(píng)估、成本評(píng)估等角度，通過邏輯計(jì)算最終推薦合適的材料，以達(dá)到“合適的材料用在合適的地方”訴求和選材理念。
路洪洲坦言，盡管“典型構(gòu)件的系列輕量化解決方案數(shù)據(jù)庫”和“車身正向選材系統(tǒng)” 的構(gòu)建難度較大，需要整車企業(yè)的多個(gè)部門、供應(yīng)商以及科研院所配合，但這兩個(gè)體系將對(duì)支撐中國(guó)汽車輕量化起到舉足輕重的作用?！爸行沤饘僮鳛榈谌狡脚_(tái)單位，愿意和上下游單位一道、投入人力物力做更多的嘗試，推動(dòng)我國(guó)汽車輕量化的進(jìn)程?！?br />
對(duì)于李文秀提到的含鈮高強(qiáng)鋼以及金屬鈮，相信有不少人還比較陌生。據(jù)了解，鈮作為一種合金化元素，很少單獨(dú)使用。在汽車行業(yè)，鈮加入到車用鋼材和鋁合金材料后，可顯著提高汽車材料及零部件的強(qiáng)度、韌性、疲勞性能、抗氫致延遲斷裂能力、吸能以及碰撞性能。同時(shí)可以提高汽車材料的擴(kuò)孔性能、彎曲性能、降低帶狀組織以及偏析、提高汽車鍍鋅鋼板的鋅層附著力、提高汽車鍍鋅鋼板的工藝可行性等，進(jìn)而提高材料的加工制造性能，提高零部件的成材率。含鈮材料可以有效提升汽車的輕量化和安全性能。
實(shí)際上，目前中國(guó)每年生產(chǎn)和應(yīng)用汽車用含鈮鋼材已達(dá)到1500萬噸左右，占我國(guó)整體汽車用鋼鐵材料的1/3，廣泛地應(yīng)用在汽車車身、車架、排氣系統(tǒng)、車輪和懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪增壓器、變速箱等總成，極大地支撐了我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展。
“汽車輕量化對(duì)‘中國(guó)制造2025’的落地實(shí)施、中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、以及加快中國(guó)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展有十分重要的戰(zhàn)略意義，伴隨著汽車輕量化的實(shí)施，我國(guó)涌現(xiàn)了如吉利汽車、寶鋼、忠旺鋁業(yè)、凌云工業(yè)、中信戴卡、康德復(fù)材等一批國(guó)際知名的制造企業(yè)?！敝行沤饘儆邢薰酒嚫呒?jí)經(jīng)理路洪洲博士日前在接受蓋世汽車采訪時(shí)表示，“但通過與歐美對(duì)標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的汽車輕量化水平與國(guó)外仍有不小的差距，中國(guó)的含鈮鋼的比例與汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大的差距，因而隨著‘中國(guó)制造2025’的推進(jìn)，中國(guó)汽車品質(zhì)將穩(wěn)步提升，含鈮材料的應(yīng)用量也將不斷增加?！?br />
在這次中信微合金化技術(shù)中心年會(huì)上，來自汽車和鋼鐵行業(yè)的人士對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)以及鈮微合金技術(shù)的最新進(jìn)展進(jìn)行了探討。而年會(huì)的主角——中信微合金化技術(shù)中心就隸屬于中信金屬有限公司。
據(jù)公開資料顯示，中信金屬有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中信金屬”）于1988年1月設(shè)立，注冊(cè)資本為38.67億元，是中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的理事單位、中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事單位。中信金屬的鈮產(chǎn)品業(yè)務(wù)、鋼材產(chǎn)品業(yè)務(wù)與汽車行業(yè)密切相關(guān)，其中每年應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的鈮產(chǎn)品銷售額超過10億元人民幣。
助力中國(guó)汽車輕量化有序推進(jìn)
在過去十年中，我國(guó)汽車輕量化工作取得很大進(jìn)展，無論是設(shè)計(jì)、材料，還是制造技術(shù)都有明顯進(jìn)步，最重要的是輕量化的理念與認(rèn)識(shí)上有了質(zhì)的飛躍。在此過程中，中信金屬與中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟單位的通力合作，從最初將汽車輕量化理念和輕量化技術(shù)引入中國(guó)、到上下游汽車輕量化產(chǎn)品開發(fā)支持、再到行業(yè)技術(shù)交流平臺(tái)的搭建，一步步助力我國(guó)汽車輕量化有序推進(jìn)。
1）首次將汽車輕量化理念和技術(shù)系統(tǒng)引入中國(guó)
據(jù)路洪洲介紹，早在2005年，中信金屬就將巴西“汽車用鈮微合金化鋼”國(guó)際研討會(huì)資料引入中國(guó)，并于2006年正式出版為《鈮微合金化汽車鋼板》。在該書中，寶馬汽車專家做了“輕量化車身的功能設(shè)計(jì)——如何根據(jù)結(jié)構(gòu)要求來確定車身材料”的技術(shù)報(bào)告，系統(tǒng)介紹了汽車輕量化工程，汽車輕量化的設(shè)計(jì)、工藝、材料選用以及成本曲線，尤其為了能評(píng)估輕量化工程的效果設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，引入了一個(gè)專用的輕量化系數(shù)L。
書中介紹了汽車的安全、剛度以及抗凹陷性等與輕量化和高強(qiáng)度應(yīng)用的關(guān)系；輕量化與提到減少燃料消耗量，以及實(shí)現(xiàn)ACEA組織對(duì)汽車的二氧化碳排放量（與燃料消耗量直接相關(guān)）規(guī)定的關(guān)系；汽車減重100kg對(duì)于燃油消耗、排放、制動(dòng)距離以及加速性能的關(guān)系等。這些資料首次系統(tǒng)地闡述汽車輕量化，有重要的啟蒙作用，這讓中國(guó)汽車行業(yè)對(duì)汽車輕量化獲得了新的認(rèn)識(shí)。
為進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)汽車輕量化的發(fā)展，從2007年開始，中信金屬連續(xù)8年組織汽車上下游行業(yè)整車和原材料專家前往歐洲車身會(huì)議觀摩學(xué)習(xí)，車身輕量化是該會(huì)議的重點(diǎn)和特色，每個(gè)車型都會(huì)介紹輕量化系數(shù)、輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用以及輕量化工藝技術(shù)的應(yīng)用。參會(huì)的中國(guó)專家由此對(duì)歐美汽車車身技術(shù)和車身輕量化技術(shù)得到了直觀的、前所未有的認(rèn)識(shí)。
路洪洲表示，中信金屬的上述工作為汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的建立奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的推動(dòng)，汽車行業(yè)與材料行業(yè)很快達(dá)成了共識(shí)，那就是：“輕量化是未來汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，無論傳統(tǒng)車還是新能源汽車，輕量化是汽車重要的共性關(guān)鍵技術(shù)”。
2）支持上下游輕量化開發(fā) 推出創(chuàng)新解決方案
在過去的十年間，中信金屬先后和上下游單位開發(fā)系列汽車鋼鐵材料，包括：含鈮的高強(qiáng)低合金鋼（HSLA）、雙相鋼（DP）、熱成形鋼（PHS）、深拉延鋼（IF鋼）、烘烤硬化鋼（BH）、大梁鋼、車輪鋼、齒輪鋼、彈簧鋼、耐磨鋼等。
在此基礎(chǔ)上，通過研究零部件設(shè)計(jì)和制造工藝優(yōu)化，先后開發(fā)了輕量化B柱、保險(xiǎn)杠橫梁、車輪、車架、板簧、排氣系統(tǒng)、齒輪等汽車零部件。
“近幾年來，中信金屬先后和上下游單位開發(fā)了輕量化廂式貨車、轎車運(yùn)輸車、廂式車半掛車、中置軸廂式物流車、中置軸轎車運(yùn)輸車、自卸車、礦用自卸車、倉柵車等總成及整車。” 路洪洲表示，“在多年的開發(fā)合作中，目前已相應(yīng)的形成了鈮微合金化材料技術(shù)解決方案、含鈮零部件輕量化技術(shù)解決方案、和鈮微合金化整車集成技術(shù)解決方案。”
3）搭建開放性汽車輕量化技術(shù)交流協(xié)作平臺(tái)
為深入認(rèn)識(shí)中國(guó)自主品牌與國(guó)外汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，中信金屬牽頭和相關(guān)行業(yè)單位聯(lián)合組織召開了7屆“汽車Benchmark分析及汽車性能開發(fā)技術(shù)研討會(huì)”，對(duì)每年的國(guó)內(nèi)外車身技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)研究和總結(jié)。同時(shí)為了推動(dòng)我國(guó)自主品牌車身技術(shù)以及輕量化技術(shù)的進(jìn)步、提供汽車行業(yè)車身交流平臺(tái)，參考?xì)W洲車身會(huì)議的開放、共享、技術(shù)引領(lǐng)的模式，2011年——2012年由中信金屬和汽車輕量化技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟及中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)經(jīng)多次商議下，于2013年正式啟動(dòng)的高水平行業(yè)平臺(tái)會(huì)議“中國(guó)輕量化車身會(huì)議”。
中國(guó)輕量化車身會(huì)議主要由整車企業(yè)的車身開發(fā)團(tuán)隊(duì)聚焦一個(gè)具體車型，介紹該車身的車身開發(fā)、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法及工程分析技術(shù)、最新的制造工藝和輕量化材料，安全和剛度以及輕量化等核心性能的實(shí)現(xiàn)等。截止2017年，中國(guó)輕量化車身會(huì)議已走過5年，搭建了一個(gè)中國(guó)汽車行業(yè)前所未有的、開放的車身技術(shù)交流平臺(tái)，成為原材料企業(yè)與整車企業(yè)的紐帶，見證了自主品牌的發(fā)展壯大、正向開發(fā)和性能開發(fā)、平臺(tái)化以及輕量化技術(shù)快速發(fā)展的歷程。此外，為推動(dòng)中國(guó)原材料企業(yè)EVI技術(shù)和模式的發(fā)展，中信金屬和中國(guó)汽研等聯(lián)合創(chuàng)建了“中國(guó)汽車EVI及高強(qiáng)度鋼氫致延遲斷裂會(huì)議”。
上述行業(yè)公益性交流協(xié)作平臺(tái)的創(chuàng)建，推進(jìn)了我國(guó)汽車輕量化的進(jìn)程以及汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)自主品牌汽車、以及汽車原材料企業(yè)的發(fā)展起到了助力作用。
中信金屬鈮微合金化技術(shù)系列技術(shù)案例
據(jù)路洪洲介紹，鈮是一種在火箭和導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、船舶橋梁、能源運(yùn)輸上起著重要作用的金屬。早在上世紀(jì)20年代，人類工程師就發(fā)現(xiàn)了鈮的重要性能。鋼鐵中僅需加入0.03%的鈮，就可以讓強(qiáng)度提升30%以上，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和韌性同時(shí)提升。阿波羅飛船服務(wù)艙的噴管擴(kuò)張段、阿波羅登月飛船的主發(fā)動(dòng)機(jī)噴管，就采用了C-103鈮合金。
“工業(yè)上有一種說法，鈮是‘工業(yè)味精’。我給出了一個(gè)成語來表述：點(diǎn)‘鈮’成金，首先，一點(diǎn)點(diǎn)的鈮就可以大幅度提高金屬材料的性能；其次，加入鈮可以化腐朽為神奇，成為航天航空等不可或缺的貴重材料?！甭泛橹薇硎?。據(jù)他介紹，在高性能汽車材料中的含量?jī)H為0.01——0.05%，如雙相鋼、熱成形鋼、大梁鋼、車輪鋼、彈簧鋼等汽車輕量化材料，但一旦進(jìn)行鈮微合金化處理，上述材料的性能就有了大幅度的提升。但我國(guó)的鈮礦的品位大多比較低，品位僅0.12——0.15%。品位的差距使得我國(guó)鈮礦的開采成本遠(yuǎn)高于進(jìn)口，這也是我國(guó)近幾年來大量依賴從國(guó)外進(jìn)口鈮資源的原因?！睘榱吮Ｕ衔覈?guó)鈮資源能源供應(yīng)，2011年，由中信金屬、寶鋼、鞍鋼、首鋼和太鋼聯(lián)合成立的中國(guó)鈮業(yè)投資控股有限公司，出資19.5億美元，收購(gòu)了巴西礦冶公司 15%的股權(quán)，保證了我國(guó)的鈮資源供應(yīng)。
目前鈮微合金化材料已在汽車行業(yè)有廣泛地的應(yīng)用，新的鈮微合金化技術(shù)開發(fā)也在持續(xù)推動(dòng)行業(yè)的整體進(jìn)步。路洪洲以中信金屬的合作開發(fā)系列技術(shù)案例進(jìn)行介紹：
●中信金屬和興民智通、北京航空航天大學(xué)、本鋼等聯(lián)合開發(fā)的鈮微合金化RS590車輪鋼以及通過輕量化設(shè)計(jì)、焊接工藝優(yōu)化，開發(fā)的輕量化22.5×8.25英寸的車輪重量?jī)H為31.5kg，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，22.5×9英寸的車輪重量?jī)H為37kg，目前已經(jīng)批量供貨達(dá)百萬只以上，作為旋轉(zhuǎn)的簧下質(zhì)量構(gòu)件，輕量化商用車車輪有效地促進(jìn)了商用車的節(jié)能減排。
●中信金屬與寶武鋼鐵、馬鋼等聯(lián)合開發(fā)高彎曲性能、抗氫致延遲斷裂的1500MPa鈮微合金化熱成形鋼實(shí)現(xiàn)了全球首發(fā)，其鋼材及熱成形零部件均已批量供貨，滿足了主機(jī)廠的碰撞安全需求、提高了汽車安全性能。
●中信金屬和安陽鋼鐵、駐馬店中集華俊等開發(fā)的高強(qiáng)度掛車用鋼AG700，AG750和AG800等高強(qiáng)度鋼和輕量化掛車也已經(jīng)批量應(yīng)用，整車減重18——25%，助力了商用車限載限超以及新國(guó)標(biāo)GB1589的實(shí)施。
●中信金屬與一汽、東風(fēng)、寶鋼和太鋼開發(fā)的排氣系統(tǒng)不銹鋼和排氣系統(tǒng)零部件也已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，支撐了我國(guó)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。
研發(fā)將向動(dòng)力總成和新能源領(lǐng)域延伸
隨著汽車輕量化的不斷深入，鋁合金和鎂合金的應(yīng)用越來越多，尤其是鋁合金車身沖壓構(gòu)件和鑄造構(gòu)件，對(duì)此，路洪洲表示，“目前中信金屬開發(fā)了新型的鑄造鋁合金細(xì)化劑，在鋁合金零部件鑄造過程采用鋁鈮硼細(xì)化劑替代傳統(tǒng)的鋁鈦硼細(xì)化劑可以顯著細(xì)化晶粒、減少縮孔縮松，提高鑄件的疲勞性能、減低零部件重量，未來中信金屬將在該領(lǐng)域做深入的研究和發(fā)掘，以支撐我國(guó)鋁合金鑄造汽車零部件的品質(zhì)提升?！?br />
他同時(shí)指出，新能源汽車當(dāng)前已成為國(guó)家戰(zhàn)略，而新的電極材料、EMC和電機(jī)等用磁性材料也成為限制新能源汽車發(fā)展的瓶頸和機(jī)遇。中信金屬將緊跟國(guó)家戰(zhàn)略，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，下一步將從車身和底盤的技術(shù)開發(fā)向傳統(tǒng)汽車動(dòng)力總成以及新能源汽車電池、電機(jī)和電控延伸。
此外，中信金屬還將進(jìn)一步提升汽車領(lǐng)域的EVI服務(wù)能力，以期更好地為汽車上下游提供技術(shù)支持，尤其是汽車產(chǎn)品開發(fā)的先期介入的技術(shù)支持?！爸行沤饘倜磕晏峁╉?xiàng)目經(jīng)費(fèi)與上下游聯(lián)合開發(fā)高性能汽車材料和汽車產(chǎn)品，我們希望與更多的汽車上下游優(yōu)秀企業(yè)合作，共同推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步?！?br />
對(duì)汽車輕量化行業(yè)的建議：
過去的十年，中國(guó)的汽車輕量化經(jīng)歷了從概念認(rèn)識(shí)、新型輕量化材料的開發(fā)，到如今的輕量化設(shè)計(jì)、制造工藝和新材料耦合的零部件和整車開發(fā)等三個(gè)過程。但主機(jī)廠的輕量化工程推動(dòng)工作并不順暢，這里有很多原因，包括成本、供應(yīng)商體系、法規(guī)、消費(fèi)者的認(rèn)識(shí)等等。路洪洲指出，解決這個(gè)問題需從以下幾個(gè)方面著手：
第一、汽車輕量化解決方案體系建設(shè)，目前自主品牌主機(jī)廠在重量管控、新材料應(yīng)用、輕量化成本分析等方面取得了較大的進(jìn)展，但很少有主機(jī)廠具備各部件和總成的系列輕量化解決方案能力，多數(shù)從CAE工程分析和材料應(yīng)用的角度進(jìn)行輕量化車型及零部件的開發(fā)，造成了產(chǎn)品部門、工程分析部門、成本管控部門對(duì)輕量化部門不便協(xié)同的問題。
自2016年，中信金屬啟動(dòng)了“典型構(gòu)件的系列輕量化解決方案”研究項(xiàng)目，通過總成的數(shù)字化等效子模型的開發(fā)，進(jìn)行B柱總成和前保險(xiǎn)杠橫梁總成的系列輕量化方案開發(fā)，大大縮短了開發(fā)流程，形成了包括重量、成本、安全、制造工藝性、供應(yīng)商資源的多維度輕量化方案矩陣，基于該矩陣，主機(jī)廠可以根據(jù)新開發(fā)車型的定位和性能需求，直接在數(shù)據(jù)庫中選擇合適的輕量化方案，讓產(chǎn)品部門、工程分析部門、成本管控部門和輕量化部門在方案的層面進(jìn)行溝通，降低了主機(jī)廠輕量化的推進(jìn)難度。
第二、車身正向選材體系的開發(fā)，盡管自主品牌多數(shù)主機(jī)廠已經(jīng)開始正向開發(fā)，目前自主品牌車身材料的選擇主要通過工程師的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)標(biāo)車型參考和原材料企業(yè)的推介，尚未形成正向選材系統(tǒng)和體系，制約了新材料的應(yīng)用和輕量化的進(jìn)程。
近年來，中信金屬和奇瑞汽車、寶武鋼鐵、武漢上善等組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，基于車身環(huán)狀結(jié)構(gòu)理念，從整車性能需求和零部件功能需求、成形焊接等制造工藝需求、和綜合成本三個(gè)維度進(jìn)行選材，首先通過汽車碰撞安全性能和剛度要求評(píng)估、零部件吸能和局部剛性等要求評(píng)估、零部件成形特征和焊接工藝窗口評(píng)估、耐腐蝕性能要求評(píng)估、成本評(píng)估等角度，通過邏輯計(jì)算最終推薦合適的材料，以達(dá)到“合適的材料用在合適的地方”訴求和選材理念。
路洪洲坦言，盡管“典型構(gòu)件的系列輕量化解決方案數(shù)據(jù)庫”和“車身正向選材系統(tǒng)” 的構(gòu)建難度較大，需要整車企業(yè)的多個(gè)部門、供應(yīng)商以及科研院所配合，但這兩個(gè)體系將對(duì)支撐中國(guó)汽車輕量化起到舉足輕重的作用?！爸行沤饘僮鳛榈谌狡脚_(tái)單位，愿意和上下游單位一道、投入人力物力做更多的嘗試，推動(dòng)我國(guó)汽車輕量化的進(jìn)程?！?br />
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