第19屆亞太汽車工程年會(huì)&2017中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨展覽會(huì)(APAC 19 & 2017 SAECCE)于10月24-26日舉辦,本次論壇以“未來(lái)汽車與交通變革”為主題,攜手行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)、院士、汽車及相關(guān)行業(yè)權(quán)威專家在內(nèi)逾3000余位國(guó)內(nèi)外業(yè)界嘉賓共同探討汽車產(chǎn)業(yè)車廠與零部件協(xié)同創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展路徑。以下是上海交通大學(xué)丁文江院士在會(huì)議上的演講實(shí)錄:
丁文江:我很少參加中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)的活動(dòng),參加的少。因?yàn)槲沂歉悴牧系,現(xiàn)在搞材料搞起來(lái)慢慢接觸汽車行業(yè)了,所以非常感謝今天給我這么一個(gè)機(jī)會(huì)給大家做一個(gè)主要是我們自己工作的一個(gè)匯報(bào)。題目是“汽車輕量化技術(shù)”,我主要講三件事情,一個(gè)是鎂,一個(gè)是鋁,還有一個(gè)是碳纖維的回收。
輕量化的意義這個(gè)不多說(shuō)了。這個(gè)圖也是從汽車減重效應(yīng)里面,是北汽集團(tuán)寫(xiě)的,就是汽車減重10%,會(huì)帶來(lái)一系列的非常好的一些油耗下降、碳排放下降等一系列的效應(yīng)。減重的話對(duì)于
電動(dòng)車的效益更大,更有單位重量的減重下來(lái)的效益可能會(huì)更高。
鋁合金在汽車?yán)锩婵偟挠猛菊嫉?0%,變形的占到19%,這就是一些典型的部件的輕量化。我主要講我們自己在汽車上做的一個(gè)工作,這個(gè)主要是現(xiàn)在的毛病,就是我們講汽車這個(gè)事情,現(xiàn)在我們像這種事情合作的對(duì)象基本上都是跨界的,因?yàn)閲?guó)內(nèi)的車企它都是整輛車從國(guó)外引進(jìn),一引進(jìn)以后這個(gè)材料就定形了,所以你要幫他開(kāi)發(fā)新材料沒(méi)法開(kāi)發(fā),就是去年我陪馬凱副總理搞新材料調(diào)研,就調(diào)研以后變成這樣一個(gè)結(jié)果出來(lái),叫要用呢沒(méi)好才,就是說(shuō)比如我們航空發(fā)動(dòng)機(jī),我們的軌道高鐵很多還是要進(jìn)口,但是還有一個(gè)矛盾也來(lái)了,就是好材有了不會(huì)用,或者是不敢用,所以這也是一個(gè)問(wèn)題。所以這個(gè)工作主要是跟通用合作的,所以做了叫非熱處理型自強(qiáng)化壓鑄鋁合金,現(xiàn)在的汽車上面的壓鑄鋁合金大部分都是60年前美國(guó)通用的專利,叫A380或者叫ADC12,這個(gè)材料全世界大概消耗800萬(wàn)噸,基本上是這樣。隨著汽車的輕量化的進(jìn)展,問(wèn)題來(lái)了,就是這個(gè)輕量化現(xiàn)在對(duì)汽車材料的特性提的越來(lái)越高。這里就是我給大家講的,比如說(shuō)隨著對(duì)韌性的要求越來(lái)越高,現(xiàn)在我們汽車上面用的鋁合金壓鑄用的或者是A380的,延伸率是在變,受到?jīng)_擊馬上就不行,我去用了不少,包括變速箱什么都用,現(xiàn)在有時(shí)候底盤(pán)也用,包括新能源車的
電池箱,裝
電池的箱子,這個(gè)就要開(kāi)發(fā)一些新的材料,這個(gè)材料就是叫交大1號(hào)鋁,JDA1。這個(gè)鋁合金具有很多優(yōu)秀的特點(diǎn),最重要的就是它可以在不要熱處理的條件下,因?yàn)槟莻(gè)汽車行業(yè)講成本,一熱處理馬上成本就要增加,就可以達(dá)到這樣的一些性能。
我們還開(kāi)發(fā)了一個(gè)交大的2號(hào)的壓鑄鋁合金,也是非熱處理的,這個(gè)就是為了滿足更高的韌性,甚至于包括保險(xiǎn)架什么東西,所以這個(gè)叫交大2號(hào)JDA2,也是熱處理的,強(qiáng)度都全面比現(xiàn)有的材料都要好。這個(gè)也是我們應(yīng)該有點(diǎn)自豪的事,就是這兩個(gè)鋁合金是中國(guó)的專利,也是美國(guó)的專利,然后第一次進(jìn)入美國(guó)通用的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)槊绹?guó)通用汽車他這個(gè)開(kāi)發(fā)新汽車內(nèi)部需要有一個(gè)選材標(biāo)準(zhǔn),這是第一次世界上國(guó)外研制的鋁合金的標(biāo)準(zhǔn),而且這個(gè)鋁合金已經(jīng)叫Omega—3,就是凱迪拉克的車上已經(jīng)批量使用,這是我們花了一段時(shí)間的,而且是批量式的,F(xiàn)在所有的Omega里面大概有6個(gè)零件開(kāi)始用這個(gè)產(chǎn)品。
第二個(gè)講講鎂合金的新材料,長(zhǎng)安對(duì)這個(gè)鎂合金有了很多新的試驗(yàn),因?yàn)殒V這個(gè)材料的比重要比鋁更輕,輕1/3,也是很了不起的,用了這樣一個(gè)材料。我們也是開(kāi)發(fā)了八個(gè)鎂合金的新材料,而且已經(jīng)列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),而且是很快進(jìn)入世界標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)的鋁合金沒(méi)有一個(gè)合金進(jìn)入世界的標(biāo)準(zhǔn),鎂合金現(xiàn)在我們也正在開(kāi)始進(jìn)去,這個(gè)就是交大1號(hào)鎂。交大1號(hào)鎂的特點(diǎn)是什么?因?yàn)檫^(guò)去鎂在汽車上用擔(dān)心它的耐腐蝕,長(zhǎng)安搞出來(lái)的基本上都是應(yīng)用在方向盤(pán)、儀表盤(pán)、骨架,沒(méi)有總成內(nèi)件。我們希望像鎂能夠用到汽車上面,能夠承擔(dān)總成內(nèi)件,就要解決高韌性以及抗腐蝕,這個(gè)就是我們高大1號(hào)鎂。它的最大特點(diǎn)就是它的耐腐蝕性很好,第二個(gè)就是它的力學(xué)性能很好,就是它在室溫條件下就相當(dāng)于A356一樣,有300MPa,延伸率至少在10%,所以這個(gè)韌性實(shí)際上比鋁更高。
第二個(gè)就是高強(qiáng)度的鎂合金,我們是叫交大的2號(hào)鎂,那個(gè)強(qiáng)度可以到500MPa,意味著它的比強(qiáng)度,就是一個(gè)比重下面的材料的強(qiáng)度可以達(dá)到800兆,如果800MPa的話,就是每一個(gè)單位重量的是260MPa,如果是按照鋼的比重算的話是8的話,就是要1500MPa,就相當(dāng)于這樣的一個(gè)重量。這些東西都是試驗(yàn),在汽車上都沒(méi)有用上去,大部分還是跟跨國(guó)企業(yè)在做合作,這個(gè)跟通用,跟本田,以及跟他們的一些一級(jí)供應(yīng)商比如日立在做一些合作。
第三個(gè)叫交大3號(hào)鎂,這個(gè)3號(hào)鎂最大的特點(diǎn)就是它耐溫度的性能已經(jīng)完全超過(guò)了鋁合金,過(guò)去開(kāi)發(fā)鎂的時(shí)候都是跟著鋁合金跑,鋁合金什么強(qiáng)度我鎂也做什么強(qiáng)度?但是有這樣一個(gè)3號(hào)鎂出來(lái)以后它在耐熱性能上面全面超過(guò)鋁,可以看到,在300度可以達(dá)到300MPa,鋁是過(guò)不了200度,過(guò)了200度這個(gè)鋁已經(jīng)軟化的很厲害了。這個(gè)是跟通用汽車搞的,搞的一個(gè)6缸的缸體,所以為什么我們說(shuō)發(fā)展這個(gè)關(guān)鍵部件,發(fā)動(dòng)機(jī)部件,甚至于其他的底盤(pán)上面的一些部件,更要發(fā)展一些這樣的部件。這個(gè)東西用上去以后,這個(gè)是1號(hào)鎂,這個(gè)是3號(hào)鎂,這個(gè)耐熱,用活塞提升。一輛車大概可以減重18公斤,這個(gè)是跟美國(guó)通用的合作。然后這個(gè)是用發(fā)動(dòng)機(jī)上面的缸蓋,已經(jīng)做了跑車試驗(yàn),跑了9009多公里,現(xiàn)在還在做。還有包括輪轂,汽車的輪子,這個(gè)輪子是我們跟日本企業(yè)合作的,跟NK,就是跟(遠(yuǎn)清)合作,NK就是一級(jí)方程賽、二級(jí)方程賽的輪轂都是他的,但是他搞不了鎂,所以跟我們一起合作,所以這個(gè)輪轂,這個(gè)是去年11月份在他們現(xiàn)場(chǎng)做的一些試驗(yàn),第一次很快,我們大概做了半個(gè)小時(shí),60個(gè)輪轂就出來(lái)了,主要是先鑄后懸,用這個(gè)辦法來(lái)生產(chǎn)。
第三個(gè)介紹一下碳纖維回收技術(shù),碳纖維回收技術(shù),我們?cè)谌昵胺浅E既坏囊粋(gè)技術(shù)碰撞搞出來(lái)的,我認(rèn)為是做的非常好,因?yàn)槿绻嚿厦嬉鎏祭w維的增強(qiáng)技術(shù)的話,你回收不解決,這個(gè)汽車上面用不了。現(xiàn)在碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料基本上都是航空用的多,飛機(jī)是無(wú)所謂了,我們自己國(guó)防上面用一些導(dǎo)彈會(huì)用這些,這個(gè)回收的量不大。但是如果是要碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料要用到汽車上面去,如果回收技術(shù)不解決的話我想這條路是走不下去的。我們是用什么樣的回收技術(shù)呢?講起來(lái)很簡(jiǎn)單,但是要實(shí)現(xiàn)很難,最早的一個(gè)碰撞就這樣出來(lái)了,當(dāng)時(shí)也是跟外國(guó)人一起吃飯,這個(gè)人已經(jīng)退了多少時(shí)間了,他當(dāng)時(shí)主要就是推薦他的一個(gè)技術(shù),我認(rèn)為這件事很有意思就共同來(lái)做了,做下來(lái)我們是做的非常好。它的根本原理就是利用高溫的水蒸氣,溫度到了一定的高度它氫氧分離了,把有用的變成能源,留下的就是碳纖維。我們做的這個(gè)實(shí)驗(yàn),這個(gè)是原來(lái)汽車的一個(gè)保險(xiǎn)缸,放進(jìn)去以后做實(shí)驗(yàn),碳纖維就完整的回收,而且強(qiáng)度沒(méi)有任何下樣,可以重復(fù)使用。然后回收下來(lái)的機(jī)體又變成了能源,所以這樣一來(lái)我們就搞了一個(gè)產(chǎn)業(yè),就搞了一個(gè)中試裝置,一天可以回收三噸。
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