专访赵丕植:用技术创新推进车用铝材应用
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专访赵丕植:用技术创新推进车用铝材应用

发布时间:2024-06-25 作者: 江南直播体育app下载官方

  “铝合金具有低密度、耐腐蚀等优良特性,加速新能源汽车轻量化的同时,不可避免的要面对材料成本高、焊接性能差、维修成本高等问题,而这正是我们技术创新要一直攻克的难题。”作为我国车用铝材料研究的泰山北斗,中铝集团首席专家、中铝材料应用研究院副总工程师赵丕植,在过去十几年间,带领团队打破了车用铝材全面依赖进口的局面,填补国内车用高端铝材的空白。如今,年届60岁的赵丕植仍奋战在车用铝材料应用研究的一线,保持着高度的工作热情,希望能用技术创新,解决铝车身应用的系列问题,持续助力我们国家新能源汽车的发展。

  新能源汽车的加快速度进行发展,尤其是以特斯拉为代表的新能源车企将全铝车身应用到纯电动汽车上,很好的解决了纯电动汽车电池包过重带来的轻量化难题,同时,充分的发挥铝材料可塑性强的特点,将一体化压铸技术应用在新能源汽车领域,大幅度降低新能源汽车制造成本。可是,在车用铝材方面,过去十几年,我国却长期依赖进口,转换到新能源汽车领域,这种进口依赖若无法解决,将极度影响我们国家新能源汽车的发展进程。

  2011年,在亟需实现车用铝材国产化的重要关头,长期在日本工作生活的赵丕植回国加入中铝集团,从零开始组建团队,研发车用铝国产化问题。现任中铝材料应用研究院副书记的张琪是赵丕植团队的第一批研究人员之一,他如今回忆起团队初建的那段日子仍感慨万分。“那时候,我国的铝合金汽车板全部依赖进口,国产化是材料人的梦想,能加入赵老师的团队研究中国人自己的铝合金材料我们都很珍惜这个机会。赵老师回国后的第一件事就是组建中铝的车用铝材料研究团队,和一汽、吉利等自主品牌车企成立联合研究小组,开始车用铝材的研究。”张琪清楚的记得,团队研究的第一个项目是6系铝材料——6016。赵丕植带领团队从编制研究建议书开始,从合金成分设计、到工艺原型开发、产业化试制、汽车厂认证、用户质量上的问题解决,一步步推进车用铝材的研发和应用,在自主品牌车企的支持下,实现车用材的国产化。

  张琪的手机里至今仍保留着一张2016年在英国拍摄的伦敦出租车TX5的照片,那是中铝研究的汽车铝合金材料第一次应用在量产车上,填补了中国车用高端铝材的空白,也开启了中铝集团打破我国汽车铝板全面依赖进口的进程。

  经过几年的努力,在高端汽车板材方面,赵丕植团队发明了汽车覆盖件、结构件用高翻边6XIH、高吸能6XHE、高强6XHS、高表面5XFS、高成形5XHF等5大系列铝合金板材,正在申报国家自主合金牌号,协助中铝集团下属西南铝、中铝瑞闽完成宝马、通用、大众、沃尔沃等20余家主机厂共50余种产品的认证,弥补了我国车用铝材短板。

  技术研发只是第一步,有了技术怎么来实现国产化生产的难关仍等待着赵丕植团队去攻关。在完成车用铝材技术端的“配方”研究后,赵丕植团队还需要和生产企业一起完成配方的批量化生产,并面对车企不相同的型号产品的一致性等方面的要求。

  中铝集团的汽车板生产基地主要分布在重庆的西南铝和福建的中铝瑞闽,每个企业的装备差异导致产业化工艺也存在一定的差异,赵丕植带领团队,联合西南铝和中铝瑞闽团队先后开发出5系、6系等铝合金汽车车身板生产的基本工艺原型,并联合企业成功打通汽车板国产化产业链。数据参数是工艺生产建模的前提,为了获得铝合金汽车材料的数据参数,联合团队花费了大量心血,点滴积累数据参数建模,然后利用原有设备条件进行试生产摸索工艺,并反复进行采样、检测分析、材料分析、数值模拟仿真等基础性工作,最终形成自己的生产工艺。

  据介绍,在开发过程中,联合团队成功突破了汽车用铝表面上的质量控制、晶粒和析出相控制、织构控制等关键卡脖子技术,形成了汽车用铝材料开发-产业化生产-应用技术服务能力,可以为主机厂提供“一揽子”整体解决方案。研究过程中,赵丕植团队配合兄弟单位,深入生产现场跟踪,了解实际生产参数和产品性能指标,一直在优化生产的基本工艺,开发出具有自主知识产权的外覆盖件用6系板材的合金成分与生产的基本工艺,在翻边性能、漆刷线、停放稳定性等方面表现优异,达到国际领先水平,并开发出具有自主知识产权的内覆盖件及结构件用5系板材的合金成分与生产工艺。

  “在车用铝材生产方面,国内没有成熟的经验可供借鉴,我们只可以采取产学研用联合攻关的方式,在实践中探索。”回忆起那段深入生产一线的日子,赵丕植强调,产学研用联合攻关不能只停留在研究室里,一种新型铝材要想成功大规模应用,必须要攻克生产关,达到一定的质量水准,才能让研究成功落地。在与西南铝和中铝瑞闽联合攻关的过程中,团队不仅摸清了汽车用铝合金中主合金元素含量及比例对组织和性能的作用机理,还明确了晶粒尺度、取向对板材翻边性能、漆刷线的影响规律,创新开发了新型热处理技术。经过联合研究,团队形成了14项技术创新,保证了产品的质量、生产效率以及主机厂批量应用。

  如今,中铝集团已经助力国内很多主机厂实现了车用铝材的国产化,中铝车用铝材在国内外多家传统汽车主机厂和国际主流新能源汽车公司实现成功应用。2023年,中铝集团车用铝合金材料销量超过13万吨,市场占有率由2020年的不到1%提升到25%以上,做到了国内第一。中铝高端汽车板的国产化,打破了铝合金汽车板长期依赖进口、发达国家独占铝合金汽车板生产的局面。

  “目前,我国在新能源汽车领域取得了一定的一马当先的优势,这种领先是产业链上下游一起努力的结果,包括材料的研究和应用。我们做材料研究不仅是要在试验室里完成新材料技术指标的标定,还要推动新材料大规模应用的经济性、实用性。”赵丕植强调,虽然铝合金车身为新能源汽车带来更好的一体性压铸技术和轻量化应用,但随着车辆的大规模应用,维修经济性等问题,也成为困扰消费者使用的障碍,甚至引发新能源车险保费贵、理赔难等系列问题,而这也是铝合金材料在汽车领域应用中必须要面对的问题,“也是我们应该持续研究的问题。”赵丕植表示,解决车用铝合金材料国产化问题,只是他和团队研究工作的开始,未来,他们还要持续进行汽车铝合金新材料与新技术的绿色、降本、高性能等方面的研究。

  “团队一直在进行下一代高强、高成形、高表面材料的研究,我们要持续积累前瞻性研发技术,以期在未来的铝合金材料应用中保持领先。”

  “铝合金大量应用后,它的回收问题如何来解决?以目前的报废汽车回收工艺,很难完成对铝合金材料的回收,我们要做好易回收材料的研究,进行内外板合金系列一体化、unialloy的开发;研究杂质元素有效利用技术和杂质元素去除技术,要想办法做好铝合金材料的回收利用。”

  谈到车用铝合金材料的研究,赵丕植眼里闪着光,滔滔不绝的向记者讲述着他的规划,这是一位花甲老人对车用铝合金材料研究的满腔热忱,也是我国车用铝合金材料的财富,更是中国新能源汽车不断向前发展的底气。

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