随着未来新能源汽车的需求不断增加,汽车车身使用的钢材结构轻量化成为业界的重要课题。韩国浦项理工大学(Pohang University of Science and Technology ,以下简称POSTECH)的科研人员近日成功研发出一种全新的高抗拉强度的轻型钢材,并有望应用于汽车材料制造。
POSTECH的科研人员称,众所周知,钛合金是重量最轻、质量最高的金属材料,而新型钢材在钛合金的基础上加以改进,具有更强的拉伸强度及柔韧性,英国杂志《自然》(Nature)也解释了新型钢材是如何利用含有金属化合物的合金设计而成。
通常来说,冶金学家可以通过修改金属化合物B2的形态和钢基复合材料中的弥散颗粒(dispersion in the steel matrix)来压制钢材,而科研人员正是有效地利用了金属化合物B2的这种特性研发出了新型高抗拉强度钢材。
此前科研人员曾表示,重型钢铁的强度与重量比率(即强度系数)较低,需要寻求其它材料替代。而高铝含量低密度钢(high-aluminium low-density steels)目前仍处于研究阶段,该材料通过降低密度提高铝含量来提升合金强度系数,不过其柔韧性较差。
POSTECH的科研人员经过多次试验,通过修改奥氏体低密度钢(austenitic low-density steel)里的元素成分,包括铁、铝、锰及碳元素以及5%的镍(Ni),来实现金属化合物B2的稳定性。
科研人员还发现,冷轧钢板经过热处理后,镍合金可以作为催化剂,使高铝含量低密度钢的面心立方钢基(face-centered cubic matrix)中的B2纳米粒沉淀。第二阶段,通过控制金属化合物B2的形态和钢基复合材料中的弥散颗粒,来实现高铝含量低密度钢材料的柔韧性。
业界分析师称,传统重型钢材越来越落伍,轻质结构钢材将成大势所趋。目前在轻型车市场,使用重型钢铁的汽车份额正在逐渐减少,1995年为68.1%,而2011年则降至60.1%。
未来,汽车轻量化或许会成为汽车产业发展的一大亮点,而POSTECH研究所也将于今年年底与韩国浦项制铁公司(POSCO)合作,生产全新高抗拉强度轻型钢材,并将其应用到更多新能源汽车上。