在 2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车用钢铁材料论坛 上， 华中科技大学教授张宜生分享了汽车轻量化：多部件集成热冲压成形技术研究及应用。 背景 随着运营和战略挑战的交替，汽车业务变得越来越不稳定。 为控制车辆重量不断增加，提出了新的材料、结构及成形技术，以减少二氧化碳排放。 过去几代车辆中体重增加的主要是驾驶员，以及更严格的碰撞法规： -增强的安全功能（例如ABS、ESP、更高的制动性能） -增加了功能和便利性（例如HVAC模块、电动车窗升降器、NVH减震） -增加车辆尺寸 由各种趋势驱动的当前减肥趋势： -发动机小型化 -增加轻质材料的使用 -面向重量优化的车辆设计 大多数原始设备制造商都在采用多种材料策略，将黑色和有色金属与塑料混合使用。 据有关资料称，美国需要64年达到温室气体排放目标，从2022年开始，到2084年可能达到目标。 在轻量化结构中，先进的钢材为结构车身部件提供了最佳的重量减轻与节省比。 两大热冲压强化工艺：硼钢的热冲压强化成形；铝合金热冲压成形强化成形。 多材料成形与多部件集成热冲压 高强钢板热冲压成形的工艺，从单一零件，发展到多部件集成热冲压； 混合（hybrid）成形或多材料(Multi-Material)成形开始研究和应用。 比较碳纤维与钢或铝的性能并不容易。与碳纤维不同，金属通常是均匀的各向同性的，这可以确保在各个方向上都具有相同的特性。这里说的混合成形是以金属为主，CFRP作为补充。 中国的热冲压成形强化生产线的分布 中国建成和在建的热冲压成形生产线已达300+条。 2022年的中国汽车生产与热冲压装备进步 2022年，我国新能源汽车继续爆发式增长，市场占有率已达到 25.6%,产销量分别完成705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和 93.5%。 目前高强钢热冲压件在新能源车上的应用已经能达到39-43%。 截至2022年底，中国建成和在建的热冲压成形生产线已达300+条，中国热成形行业呈现蓬勃发展之势。 热冲压生产线出现高节拍和大吨位（宽台面）的发展趋势。 热成形研究与工程技术队伍日益壮大。 激光落料、激光切割和激光拼焊技术和设备的技术水平和规模，正努力实现与热冲压生产线的全面配套。 多部件集成概念与激光拼焊板成形技术 热冲压零件的变强度成形技术及应用 模具分区设定不同温度，降低软区的坯料冷却速率，实现冲压件的分区强化（TTP） 采用同一强度级、同以板厚的坯料； 模具分块设计为加热和冷却不同的温度控制系统，结构复杂，难以细分强度段； 模具的加热部分的隔热技术难度大，导致有效热能利用率低，能耗高。 铝硅镀层拼焊板：两种不同的技术路线 ArcelorMittal公司提出了镀层部分消融的方案，去除铝层保留中间层，并在全球申请专利保护。 宝钢第二代拼焊技术,彻底规避了现有铝硅镀层板拼焊专利, 是一种低成本拼焊方案。 实现优化的钢材设计---在正确的位置使用正确的材料 摒弃了镀层消融生产线，可以有效的降低设备投资 ；生产效率提高20%以上 ；实现了设备投入及生产运营成本的双降,市场竞争力强；焊接质量稳定、可控、再现性好,接头热冲压后的性能满足车厂要求,100%断于母材。 多部件集成概念与激光拼焊技术 热冲压成形强化（PHS ）密集型多部件集成（MPI ）设计 降低车身车间复杂度，降低模具投资；ICE-HEV-PHEV-BEV；材料特性的定制优化和有效的载荷传递；更复杂的几何形状；综合抗侵入和能量吸收管理：乘员+蓄电池；更轻的车体，更低的钢用量；集成材料优化减少模具和减少点焊量。 高强钢内外环的拼焊板热冲压应用（Acura ） Acura创造了全球首创的内门和外门环系统，充分利用了这项技术并释放了巨大的设计可能性； 拼焊板可优化环的厚度，最大限度地提高材料性能和利用率。 多部件集成（MPI ）内外双门环 内外双门环将侧面结构中的28个零件,减少到每辆车4个零件。 热冲压成形强化（PHS ）密集型多部件集成（MPI ）设计 为了证明MPI概念的实际可行性，ArcelorMittal全球研发团队完成了对S-In运动型SUV车辆后H型车架的MPI分析®. MPI的H框架概念用一个取代了11个单独的部分。该解决方案可以应用于几乎任何动力传动系，只需添加补丁即可加强局部区域。 ►MPI的H型车架设计表明，每辆车可以减少136个点焊，OEM车身车间的占地面积可以减少一半。每辆车的重量也减少了1.4公斤，这意味着由于钢铁产量的减少和车辆使用寿命的延长，二氧化碳排放量减少。 ►每个MPI门环减重近10公斤 ►ArcelorMittal的工程师们还将MPI概念应用于双门环。MPI概念将车辆每侧共13个部件组合在一起，每侧仅4个。每侧每点焊数量减少了122个，或整个车辆减少了244个。一般来说，使用MPI设计，车身质量减少约20公斤。 ►ArcelorMittal现在正在为地板开发一种新的MPI概念。 ►MPI框架结构在H尾梁、双门环和地板的MPI应用已通过相关的IIHS和欧洲NCAP测试。 ►ArcelorMittal认为，MPI概念将为车辆的发展提供新的维度。未来几年，将与OEM合作确定和开发更多的MPI应用。 热冲压从数字化到智能化 数字化车间: 热冲压生产线与激光加工 热冲压智能制造从数字化车间开始。 数字化车间: 热冲压生产与激光加工流程的升级 Sigma IV ：高强钢多部件集成热冲压-激光加工数字化车间（2019-2025）。 热冲压生产：从数字化制造到智能制造 激光同步落料协同与热冲压生产系统的协同工作。 当落料件材质和厚度发生变化时，需要调整激光功率、焦点、辅助气体压力、矫平机参数和切割速度等工艺参数，才能保证切割质量。 完全数字化的热冲压生产车间：智能热冲压生产线 模具监控系统： 热冲压成形强化零件直接受模具的影响；模具的稳定性，影响零件的成形性和力学性能； 在生产线上，模具和工艺的控制从模具识别开始；模具识别可以避免操作错误，提高安全性。模具的工作状态监控，是流程管理的关键技术之一。 智能工艺控制：通过机器学习实现自适应生产控制。 用模具ID号，关联零件的名称，材料，成形力，以及仿真数据；生产线数字伺服压机的执行流程与模具工作参数的匹配检验；比较生产（成形）数据与设计数据的差别，通过机器学习，修改计算模型；根据实际的设计与现场的模具性能差异，自动调整工艺参数，提高成形强化质量。 由于热冲压生产线节拍与激光切割机节拍不同步，单条热成形生产线要与多台三维五轴激光切割机才能匹配，方能满足整体产能需求。热冲压生产节拍基本不受零件大小的影响，而激光切割机的节拍受切割路径长短，切割时间也有所不同。 调整激光加工群的任务，进行动态调整，有助于与提高生产效率和设备利用率。 智能管理技术，可以协同热成形生产线与激光加工群的工作。 基于工业4.0的热冲压生产系统 热冲压智能应用系统：生产过程监控--用于全面了解所有与生产相关的数据。 传感器网络系统：传感器数据和装置信息（如压力机、加热炉、机器人和输送装置、冷却装置、 温度检测装置、视频监控装置和其他附加传感器）的收集。 根据系统的物理响应的需要，在运行周期内的多尺度数据采样率。 基于工业4.0的热冲压生产系统的研究及应用 Sigma-2 热冲压生产诸元的检测；Sigma-2热冲压生产诸元的自相关分析；Sigma-2 热冲压生产线的生产频度监测。 结论及展望 市场的未来发展及其影响 价格竞争力、全球影响力和质量领先成功参与市场的核心因素 要点总结 研究中确定的趋势预计将对冲压白车身和底盘组件产生积极影响。因此，预计市场将超过汽车生产增长，为供应商提供如果他们能够满足以下关键市场和采购标准，则业务稳定： ►成本竞争力提升（流程卓越） ►处于市增长中的场区域（主要在中国） ►在项目管理方面具有足够的开拓能力（尤其是全球平台） 尽管预计钢材将仍然是主要材料，但可能会需求原始设备制造商在其他方面具备竞争力材料。因此，供应商必须确立材料策略并监控不同类型的材料发展。 热冲压技术将是冲压组件的关键增长动力，到2025年，市场规模将增加近三倍，超过150亿欧元 ►随着越来越多的供应商开始使用热冲压技术，通过内部能力分析可以更好地理清热冲压成本结构，竞争加剧，价格压力风险增加. ►进一步的技术改进是可能的（例如定制材料特性），为供应商提供了进一步增值的机会. 从宏观角度来看，环境条件预计仍将不稳定，对供应商的商业模式提出了特殊要求 ►高度灵活性，因此供应商可以根据OEM数量，敏捷、低成本地调整运营 ►密切监测汽车行业的潜在负面因素：当前的汽车产量预测显示产量在增长，但必须关注未来情况和基本假设可能会发生的变化。 热冲压成形的未来展望 到目前为止，高强钢热冲压成形仍然是先进材料成形技术，正广泛用于汽车车身制造。 在商业车底盘和车厢结构件中开始使用热冲压钢。 热冲压成形技术的未来增长很强劲，这一预测既是基于事实。单台车身的热冲压零件的数量正在大幅度增加。 热冲压零件的复杂性正在提高，例如门环等部件数量和种类成发展趋势。 目前还没有可以取代热冲压成形技术的替代技术。到目前为止，没有任何产品能够满足现有的高强钢热冲压零部件的质量和成本竞争力。 热冲压自动化和智能化设备，高性能大型复杂模具，高性能的激光落料、激光拼焊以及三维五轴切割设备，都在提高性能的前提下，大幅度降低车身零部件制造成本。 汽车销售将继续强劲增长，特别是在中国和北美自由贸易区，以及在同一地区电动汽车市场的增长表明，对热冲压组件的需求日益增加，这表明热冲压成形技术有着广阔的发展前景。 在数字化热冲压和激光加工装备基础上，才有可能建立起热冲压智能制造的必要基础。 》查看更多金属产业峰会安排

在SMM主办的 2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车用低碳铝镁材料发展论坛 上，宁波保税区海天智胜金属成型设备有限公司镁合金IPD总经理葛琪威介绍了镁合金材料应用现状、镁合金半固态注射成型、镁合金半固态注射成型应用等内容。 镁合金材料应用现状 镁占全球元素储量的百分比 镁是全球上储量最丰富的元素之一，在地球上的储藏量约2.7%，储藏量非常丰富。按一年开采100万吨计算，可以开采几百年。 我国镁矿资源占全球资源的百分比 我国镁矿资源占全球镁资源约70%以上，镁合金是我国能100%自给自足的金属材料，也是我国最具战略优势的金属材料之一。 镁的应用 镁密度为1.8，是最轻金属材料，比强度高，散热性好等特点，在交通运输，电子工业，医疗领域，军事工业等具有广阔的应用前景。 车辆交通：包括汽车、轨道交通车辆、摩托车和自行车等零部件。 3C电子产品：手机、笔记本电脑、相机、摄影机等电子产品壳体。 航空航天：航天飞行器、卫星民用航空座椅、及深空火箭部件等。 军工武器：单兵防护用品，枪械、导弹、战机等产品。 生物医疗：运动护具、骨植入体、可降级血管支架和心脏支架等。 其他应用：镁合金在核电装备、海洋船舶和油田开采等行业亦有一定的应用。 常规镁合金压铸 镁合金压铸成型是常见的镁合金生产方式之一。由于液态镁合金非常活跃，所以镁合金压铸需要用到保护气体来隔离液态镁和空气，阻止其氧化反应。其中主要使用的是SF6保护气体，SF6是全球最可怕的温室气体，一台700吨压铸机一年需要消耗约630kgSF6，相当于向大气排放15000吨CO2。这不符合低碳的发展需求。 有没有更安全更低碳环保的镁合金成型方式？ 2018年关注到镁合金注射成型，该成型原理类同注塑机，这种成型方式没有熔炼炉，不需要熔炼炉及SF6保护气体，整个生产过程更安全更低碳环保。 海天金属镁合金半固态注射成型机 镁合金注射成型机有注塑机的成型原理，又有压铸机的高速高压和高温的特点。依托海天机械在注塑机和压铸机领域积累的大量技术和经验，结合市场的需求，调研行业痛点，我们成功开发了HMG系列镁合金注射成型机。其中HMG3000是目前全球最大的镁合金注射成型机。 镁合金半固态注射成型 没有熔炼炉；没有SF6保护气体（碳排放指标）；汤液温度低；产品致密性好，气孔、渣孔有效减少；产品力学性能提升。 半固态成型产品尺寸精度高，变形量更小，后道整形工作量小。 收缩率对比 半固态：3.5-4.5/1000<普通压铸：5.0-6.0/1000 半固态成型： 合金液内部球状组织，夹杂少，产品的外观和内部致密性更好，且尺寸精度更高，有效减少后道加工量。 镁合金半固态注射成型应用 汽车行业类 （1）名称：汽车三联屏背板 设备：HMG3000 产品尺寸：1500×240×24mm 产品重量：2940g （2）名称：汽车三联屏背板 设备：HMG3000 产品尺寸：1400×290×60mm 产品重量：2060g （3）名称：汽车双联屏背板 设备：HMG1300 产品尺寸：670×205×15mm 产品重量：710g （4）名称：汽车中控屏幕背板 设备：HMG700 产品尺寸：357×236×10mm 产品重量：610g （5） 名称：汽车座椅靠背 设备：HMG1300 产品尺寸：560×400×10mm 产品重量：1250g 电动车行业类 名称：电动车轮毂 设备：HMG850 产品尺寸：直径275mm 产品重量：960g 3C行业类 户外行业类 海天镁合金半固态注射成型设备 机型 中小机型：HMG350、HMG700、HMG850 大型机型：HMG1300、HMG1650、HMG3000 未来规划 HMG3500、HMG4500 镁合金应用试模中心 配置HMG700、HMG850、HMG1300、HMG3000四套注射成型岛，以及材料实验室与X光检测室。 提供新材料、新产品、新技术的应用测试；提供人员技术培训与试模服务。 打造高端应用团队，提供设备选型、全套成型方案、模具指导、注射工艺、生产指导等一系列的应用支持服务。 》查看更多金属产业峰会安排

在 2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车用铜基材料发展论坛 上，安波福CS亚太区研发中心材料主管李心林对铜合金在新能源汽车连接器上的应用和思考进行了阐述。 新能源汽车连接器产品概览 汽车 – 拥有的最复杂的电子设备，它所需的计算机能力比一架航天飞机还要强大。 如今，一辆汽车内有多达2200根端子和280个塑壳连接器来确保车辆的正常运作。 完整的产品家族 5 组战略产品家族完全符合市场需求及技术发展趋势。 铜合金材料选择要求和准则 端子基材 设计要求（接触力、设计应力、耐久性等）以及材料关键性能（尺寸、弹性模量，电导率，应力松弛，镀层类型等） 应力松弛 VS 应用温度 端子选材 端子应用? » 公端或母端? » 公端子对材料应力松弛性能要求不高，但需要满足压接性能。 最大应用温度? » 母端子选材主要取决于应用温度等级 » 导电率? » 通多少安培电流? 导电率和端子尺寸 屈服强度? » 最大屈服强度和合适的折弯成型性能 镀层? » 锡镀层最为常见. » 高温度条件（如> 150 °C) 常需要选择Ag 或 Au. 同时兼顾成本。 » 数据传输和安全应用型端子，如安全气囊一般用Au镀层，以保证性能的可靠稳定性。 端子镀层 接触镀层和选择准则 接触镀层的功能：优化接触界面、保护基材 主要考虑因素：正向力、寿命、应用环境、电压，电流、镀层匹配、电镀技术 Tin 锡 好的耐环境性和低成本，焊接性能好 锡铜、锡铋、锡铅等合金，提高产品焊接能力，避免锡须，但锡铅逐步被替代 电镀锡的种类较多—雾锡、亮锡、热浸等 相比其他的端子涂层，其耐磨性较差 接触性能随时间/温度退化 Silver 银 良好的电接触性能，增进信号传输（银性能最好，容易硫化，硫化后也导电） 容易受空气中的硫和氯的影响而变色 比锡硬，但相同或高于锡的摩擦系数 比电镀锡昂贵 Gold 金 良好的接触性能和耐环境性，改善导电接触阻抗，增进信号传输 良好的摩擦磨损性能，硬金比锡或银硬，且摩擦较小 金性能最稳定也最贵，但每个端子并不需要太多的材料 Copper 铜 打底用，增进电镀层附着能力 抗蚀能力（铜容易氧化，氧化后，铜绿不再导电，所以镀铜产品一定要做铜保护) Nickel镍 打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力 PdNi钯镍 改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性高于金 基材预镀 铜合金预镀工艺 机械刮擦 风刀 电镀：Reflow (回流锡)，Matte tin(雾锡),Bright tin (亮锡)，选择性电镀Ag/Au，etc. 新能源汽车连接器关键部件材料应用介绍 新能源汽车高压连接器特点 其从电压、温度、密封、载流能力以及振动等方面进行了介绍。 典型应用- 高压连接器 典型应用-充电插座及充电枪 典型应用-PDU/BDU 典型应用- 低压端子 典型应用-中央电气盒 典型应用-板端连接器 典型应用总结 其从产品应用、关注点、典型合金、镀层、成本等方面进行了总结。 材料应用面临的问题及机会 面临的问题 供应链脆弱，停产，无法按时按量交付 铜材厂电镀服务能力不足 -选择性电镀 -热浸镀锡银 -薄Ni, 耐磨, 低Cof 材料的均匀性，稳定性不够 - 磷青铜双向折弯 材料性能和产品设计及制程匹配性不够 - 弯折性 & 回弹 高性能材料专利壁垒, 应力松弛、疲劳强度数据缺少/不全 -C1808, C1807 -CuBe 贵金属复合材料，异型材, 线材生产和包装能力不足(预镀线) 原材料成本占比高 原材料交期与客户快速响应需求间的矛盾 潜在的机会 展望 随着国产化的不断推进，原材料厂商经验不断积累，对连接器产品应用了解越来越深入，一定会生产出更多的质优价廉的铜合金材料。 在国产材料的支持下，连接器厂商也一定会开发出有竞争力的连接器产品，推动汽车‘新四化’ 不断向前。 》查看更多金属产业峰会安排

在 2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车用钢铁材料论坛 上， 电子科技大学深圳高等研究院博士熊自柳讲解了汽车行业绿色、轻量化发展背景，并新能源汽车绿色选材及安全性、“绿色” 材料及“绿色” 智造技术分享了相关干货。 汽车行业绿色、轻量化发展背景 绿色可持续发展背景：绿色、低碳、可持续发展是时代的主题 疫情后全球碳排放量继续增加，2022年全球二氧化碳排放量达到368亿吨，何时实现碳峰值仍未可知，在此背景下全球33个国家和经济体承诺碳中和，致力于碳减排。 全球各大经济体制定了严格的CO2排放目标，中国发布了汽车全生命周期温室气体及大气污染物排放评价方法T/CSAE 91-2018， GB/T32515-2015温室气体排放核查与报告要求等标准。 汽车行业在行动：国内外主要车企都制定了碳排放时间表和技术路线，丰田2015年最早制定碳排放计划，长城汽车2021年6月制定碳中和计划，博世汽车400个业务已实现了碳中和目标。 电动车比燃油车全生命周期降低碳排放43.6%，汽车行业选择主推发展电动车型，近年来国内新能源电动车获得了快速发展。 国内外头部钢铁企业制定了自己碳排放时间表和技术路线，国外SSAB公司最早2030年实现无碳目标，国内宝武、河钢等致力于2050年实现碳中和。 新能源汽车轻量化背景：轻量化提升续航里程，减少电耗，减少全生命周期温室气体排放 轻量化+提升电池能量密度的混合策略是续航里程提升的最经济的手段，整备质量每减少 10%，续航里程增加 5.5%；每轻量化170Kg，电耗减少1kWh/100km。 轻量化是提升续航里程的重要手段：整备质量每减少 10%，续航里程增加 5.5% 轻量化是将降低电动车电耗的重要手段：轻量化170kg，每100km行驶里程，减少电耗1kWh 新能源汽车绿色选材及安全性 轻量化选材基础：全生命周期碳排放 高强钢单位碳排放值是铝、镁、碳纤维的20%、10.5%和5%，零件重量1.2,1.5和1.7倍，材料生产阶段总碳排放23%，7%和17%，整车低碳排放车型数量占比达到68.9%，是汽车全生命周期实现“0”碳排放的最理想材料之一。 AHSS钢制车身全生命周期低碳排放车型占比68.9%，明显对于Al制车身全生命周期碳排放车型31.1%。 轻量化选材基础：车身安全性要求 高强钢在强度、弹性模量等安全性能方面相比铝、镁、塑料等材料优势明显，是乘用车尤其新能源汽车轻量化安全设计最佳材料之一。 轻量化选材基础：汽车制造成本分析 高强钢比铝/镁/纤维等具有价格优势，AHSS钢进一步扩大优势，世界汽车用钢联盟概念车钢质FSV比铝制FSV总成本低。 钢质电池包(61.3%Steel+36.8%Al)比铝质电池包(14%Steel+80.6%Al)成本降低约20.1%，成本节约232元 。 “绿色” 材料及“绿色” 智造技术 “绿色”材料： 钢铁材料“净零碳”发展 钢铁行业实施“控碳”、“降碳”、“净零碳”的技术路径：严控产能、压减产量实现总量控制；节能提效、结构调整、能源替代实现降碳；氢冶金、碳捕集，借助碳汇实现“净零碳”助力汽车轻量化和“零碳”发展。 “绿色”材料：钢铁材料绿色化发展-生产流程持续革新 钢铁材料采用氢冶金、电炉炼钢，ESP+CSP等短流程工序，碳排放可降低75%以上，吨钢二氧化碳可低至0.4吨。 “绿色”材料：汽车用钢超高强发展 MS、HF、DP、QP等超高强钢强度可达1400MPa以上，在白车身应用比例达71%以上 “绿色”材料：铝材料绿色化发展 电解铝生产工艺LCA周期碳排放约18吨，采用回收铝冶炼可降碳95%，碳排放大幅降至0.6吨。 “绿色”材料：铝材料高强化发展 汽车用铝板性能不断提升，通过轻量化潜力还可以提升，单从厚度角度来看，目前还有65%的轻量化潜力。 “绿色”智造技术：汽车“绿色” 制造技术 汽车制造阶段产生了4.3%LCA碳排放，碳排放量达到1.7吨二氧化碳。 辊压、液压成形制造技术材料利用率、轻量化水平高，碳排放比冲压制造的汽车减少碳排放。 FSV成形制造方法对碳排放的影响 不同成形制造方案碳排放数据：冲压＞热冲压＞辊压＞液压成形 先进的成形技术可以提升材料利用率、成材率、降低能耗，智能制造赋能成形制造“绿色” 发展。 》查看更多金属产业峰会安排

在SMM主办的 2023中国工博会暨（第五届）中国汽车新材料应用高峰论坛-汽车用低碳铝镁材料发展论坛 上，鸿劲新材料研究（南通）有限公司常务副总程汉明表示，铝合金，比钢制汽车减重可达30%-40%，平均每辆汽车可降低质量300kg；汽车用铝合金中铸造铝合金占据主导地位，其中高压压铸件占比达55.1%。 研发背景 新能源汽车采用电池作为动力来驱动汽车运转，受动力电池重量、动力电池续航里程的限制，在严苛的节能降耗法规下，车身轻量化成为新能源车企首先考虑的问题。 轻量化合金首选材料：铝合金，比钢制汽车减重可达30%-40%，平均每辆汽车可降低质量300kg； 优化车身结构：一体化、薄壁化，复杂化。 汽车用铝合金中铸造铝合金占据主导地位，其中高压压铸件占比达55.1%。 车身结构件的热处理成为一项难题! •不做热处理？性能难以达到结构件要求；铸态下伸长率通常仅有5%-7%。 •固溶时效处理？受压铸工艺影响，易起泡、卷气、变形，增加成本，降低生产效率。 成分设计及优化 合金成分设计及优化 Si含量对亚共晶压铸Al-xSi合金组织与性能的影响 Si含量增加，Al-xSi合金抗拉强度与屈服强度分别提升10.8%和16.2%，断后伸长率下降至10.48%；随着Si含量的提高，Al-xSi合金熔点降低，合金在更低的温度析出α-Al初晶相，共晶Si面积分数从30.79%增加至46.17%，形态由以颗粒状+短棒状为主转变为以短棒状+长条状为主，结合K值选择Si含量范围为8.5%-9.0%做下一步优化。 Mg含量对压铸Al8Si-yMg合金组织与性能的影响 压铸AlSi8Mg0.1合金Fe的容许度分析 微量元素Ti、Cr、V对压铸AlSi8Mg0.1Fe0.2合金强塑性的影响 仅添加微量Ti时，合金的断后伸长率略微下降；复合添加Ti+0.15%Cr，塑性明显提升，强度变化不大；经Ti+0.1%V复合细化处理后，AlSi8Mg0.1Fe0.2合金晶粒组织得到明显的细化和均匀化，K值最高，细晶强化效果最明显。 微观组织与力学性能 试样内部孔洞的三维重构 用孔洞圆整度c来表示孔洞的形状特征，c为单个孔洞的等体积球的表面积与其实际表面积的比值，当孔洞形状越接近于理想的球体，c值越接近于1。 对微观缺陷进行三维重构，发现样件内部主要存在气孔、缩孔和疏松三类缺陷，分析了各类缺陷的形成原因，气孔的产生来源于金属液的卷气和熔炼过程的吸气；缩孔由金属液补缩不足引起，疏松在高固相体积分数阶段形成，与金属液的凝固进程和内部压力有关。 铝液纯净度对高强韧铝合金性能的影响 铝合金熔体中的夹杂物通常以块状、针状、片状等形态存在，严重破坏材料基体的完整性以及结构的均匀性，因此对机械性能和其他性能的影响巨大，易在此形成材料断裂的裂纹源，断后伸长率可能由8-10%直接降至1-3%。 产生原因：铝合金液在集中熔解过程中除气去渣不理想；铝合金液保温时间过长（4小时以上），以致Sr元素氧化，导致铝合金液污染严重。 解决措施：对于高性能铝合金纯净度判断不能再依赖于传统K模，而要借助于介载物分析仪，采用铝业过滤法；重新熔解铝合金材料。 产品应用 采用优化得到的合金进行电池端板压铸件的工程试制，针对试制出的压铸件取样进行SPR和微观组织分析。 工程试制的压铸件表面质量优异，微观组织致密，SPR铆接测试无裂纹，满足零件链接性能要求，可以代替现有AlSi10MnMg材料。 采用优化得到的合金进行一体化后底板压铸件的工程试制，针对试制出的压铸件取样进行力学性能测试和微观组织分析。 工程试制的压铸件表面质量优异，力学性能良好，抗拉强度230-260MPa，屈服强度125-135MPa，断后伸长率平均在9.68%，满足零件力学性能以及连接要求。 采用优化得到的合金进行防撞盒压铸件的工程试制，针对试制出的压铸件取样进行力学性能测试和微观组织分析。 工程试制的压铸件表面质量优异，力学性能良好，抗拉强度240-271MPa，屈服强度121-132MPa，断后伸长率6.2-12.54%，满足零件力学性能均值要求.抗拉强度≥240，屈服强度≥120.伸长率≥6。 结论 本项目以研发适用于汽车结构件的免热处理高强韧压铸Al-Si合金为目标，针对具有良好强韧性的AlSi10MnMg合金进行了热处理试验，以此为基础设计与优化了免热处理高强韧亚共晶压铸Al-Si合金成分，并进行了电池端板.一体化后地板。防撞盒压铸件的工程试制，结论如下： （1）试验发现，Fe含量对Al-Si合金塑性和压铸模具影响显著。当Fe含量低于0.15%时，对模具的侵蚀严重，压铸件脱模困难；高于0.25%时，α-Al15(Fe, Mn)3Si2相在晶界处聚集，断后伸长率下降明显；从力学性能、铸造工艺和生产成本等方面综合考虑，确定高强韧压铸铝硅合金的Fe含量为（0.2 ± 0.05）wt%；经Ti+0.15%V复合细化处理后，AlSi8Mg0.1Fe0.2合金组织得到明显的细化和均匀化，V元素与α-Al15(Fe, Mn)3Si2相反应形成五元金属化合物，进一步改善合金的塑性，优化后合金的抗拉强度、屈服强度和塑性分别提升了5.4%、7.1%和14.7%，分别：为293MPa、138MPa和14.98%，达到并超过目标性能值。 （2）不同壁厚区力学性能的差异由内部晶粒组织差异引起；当结晶温度范围(TmTn)一定时，金属凝固时固液界面前沿温度梯度G与凝固区间ΔL成反比，由于薄壁区域冷却速度更快，界面温度梯度G值更大，凝固区间ΔL变窄，合金液形核生长的时间缩短，晶粒得到细化。 》查看更多金属产业峰会安排