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美國鋼板制造技術(shù)領(lǐng)先世界的NanoSteel超級鋼板

汽車的車架結(jié)構(gòu)通常都由鋼板材料沖壓而成,但隨著各國對汽車燃效的要求日漸嚴(yán)苛,汽車行業(yè)不得不尋求新的材料方案。汽車業(yè)內(nèi)的材料專家和學(xué)術(shù)界人士一直在致力于開發(fā)所謂的第三代高強度鋼——即具有足夠的物理強度,又擁有良好的成型性。

2016年4月21日,可以顯著提升鋼材輕量化能力,由NanoSteel與AK鋼鐵公司經(jīng)過多年研發(fā)并聯(lián)合生產(chǎn)的最新一代高強度鋼(AHSS)交付通用汽車用于初期測試,該新型鋼板為汽車制造商提供了材料性能的新標(biāo)準(zhǔn),勢必將加速車輛輕量化趨勢,讓制造商無需太多成本即可滿足全球日益嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)法規(guī)要求。


視頻:1200Mpa/50%延伸率鋼板

這次革命性的改變是它可以同時兼顧強度與延展性,可以達(dá)到1200Mpa抗拉強度同時也擁有50%的延伸率,它克服了傳統(tǒng)鋼板兩者不能兼顧的弊端。高強度特性使設(shè)計師能使用更薄的材料來設(shè)計部件,使其變得更輕,而高延伸性可以使制造商無需訴諸昂貴的加工技術(shù)、員工再培訓(xùn)或額外資金就可生產(chǎn)出新設(shè)計的部件。兩種性能的獨特結(jié)合也讓工程師有更多設(shè)計空間可以創(chuàng)造出新穎的部件形狀,從而進(jìn)一步減輕汽車重量。

圖:第三代AHSS鋼板的抗拉強度與延展性


如NanoSteel首席執(zhí)行官David Paratore所講,很多性能出眾的高級材料要么因為太難使用,要么因為制造成本太高,最后都被棄之不用。但NanoSteel高級高強度鋼另一個優(yōu)勢在于它極易于生產(chǎn)——使用傳統(tǒng)合金元素和標(biāo)準(zhǔn)的鋼板坯連鑄設(shè)備,而且又易于使用——在室溫下就可以進(jìn)行部件沖壓與成型,無需投入或正佳另外的制造設(shè)備,如‘”熱“沖壓件設(shè)備。



圖:AHSS鋼板生產(chǎn)流程


NanoSteel是一種擁有納米結(jié)構(gòu)的鋼鐵合金,納米鋼材在環(huán)境溫度下具有很好的延展性,普通高強度鋼在環(huán)境溫度下非常脆,也就是說,納米鋼材擁有高強度鋼所沒有的冷成型(cold-forming)屬性。



圖:不同熱處理狀態(tài)下的晶間結(jié)構(gòu)


NanoSteel納米合金鋼開發(fā)過程總共經(jīng)歷了20年左右,在研發(fā)過程中,其團(tuán)隊遇到了各種技術(shù)難題,如工程師將注意力集中在高強度鋼的冷成型特性上時,他們發(fā)現(xiàn),要提升這一能力則必須犧牲鋼材的強度,一直到他們發(fā)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理,這種結(jié)構(gòu)同時可消除鋼材料的脆性,而且這種鋼材料使用的是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝并避免了使用特殊的合金材料。



圖:高強度納米結(jié)構(gòu)的形成


從2012年以來,NanoSteel陸續(xù)開發(fā)出了強度/拉伸率分別為950MPa / 35%、1200MPa / 30%、1600MPa / 15%和1200Mpa / 50%的高強度鋼。相信NanoSteel鋼板的出色性能將使汽車制造商能以經(jīng)濟(jì)的方式滿足不斷變化的汽車設(shè)計要求,并在材料選擇的戰(zhàn)場中開啟鋼材料競爭優(yōu)勢的新時代。





關(guān)于NanoSteel

NanoSteel 是專注于設(shè)計和商業(yè)化專利鋼材的高級材料公司,其研發(fā)的納米級顯微結(jié)構(gòu)鋼材具有出色的機(jī)械性能,公司的業(yè)務(wù)重心是以鋼板形式用于汽車輕量型應(yīng)用的專有合金。公司是2002年從美國能源部愛達(dá)荷國家實驗室分拆而來,目前已研發(fā)了多代創(chuàng)新鐵質(zhì)材料,包括金屬噴涂、增材制造用粉末及鋼板等,獲得300多項全球?qū)@?/span>




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