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"钢铝之争"谁是赢家 多材料混搭是未来造车趋势

2018-12-21 07:17 来源: 盖世汽车

一直以来,钢都是汽车制造的主要材料。而随着社会对环保节能的呼声越来越高,国家对汽车油耗政策趋于收紧,消费者对车辆安全性也提出了更高的要求,这都迫使汽车制造商寻求更坚固轻便的造车原料。美国汽车研究中心(CAR)在报告中透露,预计到2020年,高强度钢的用量将达到峰值,占整车重量的近15%。等到2040年时,该占比将逐步跌至近5%,届时其他轻量化材料也将在汽车材料领域内占据一席之地。

和制钢原料铁相比,铝以不到其一半的重量和优异的抗腐蚀性更胜一筹,铝合金的出现一度对造车用钢形成威胁。但由于铝材价格相对昂贵,制造和维修工艺都颇具难度,不少汽车制造商更倾向以高强度碳钢取代普通钢材,造车原料之钢和铝之间的博弈由此展开。在日前举行的汽车与环境论坛上,宝钢研究院首席研究员王利、南方科技大学讲座教授朱强、吉林大学教授陈书明、苏州大学研究员张海涛等业内专家在圆桌会议上就造车用材“钢铝之争”展开了探讨。

"钢铝之争"谁是赢家 多材料混搭是未来造车趋势

钢有较大应用潜力和成本优势

随着车用钢材的不断发展,造车用钢早已不是几十年前很多人印象里的低碳钢,现在的车用钢板不断变薄,但钢材强度和耐腐蚀性能却大幅提高。不少钢铁生产企业为应对新材料的挑战积极开发能与铝合金等其它材料抗衡的轻量化高强度钢。据相关数据,每辆车上只需增加212欧元的成本用于高强度钢材,即可实现减重进而节省约5%的燃油。

当前中国汽车市场高强钢的现状和应用潜力究竟如何?王利对此进行了分析,他表示目前车用钢材方面在不断努力下已实现减重,“这里面用了很多技术,其中功不可没的就是高强钢。过去20多年国际钢铁协会有一个项目宝钢一直在参加,钢厂通过开发新的材料继续用钢的话,钢还有多少潜力?通过这么多年的发展,最后给汽车厂的建议或者技术,一个是发展各种先进高强钢还在路上,第二又发展了很多先进制造技术,同时引进了全生命周期的概念。比如最新开发的一款电动概念车,车身减重达40%,它用高强钢的强度比较高了,超过1000兆帕的有40%,只有5%是软钢了,钢通过提高强度这个潜力还是比较大的。”

"钢铝之争"谁是赢家 多材料混搭是未来造车趋势

宝钢研究院首席研究员 王利博士

“从宝钢销售数据来看,我国2017年高强钢用量自主品牌占41%,欧系、日系、美系、韩系、自主共达到2800多万辆,而宝钢供的材料相对来说车型档次高一些,我们国家平均水平还会比这个水平低一点。高强钢的应用比例从我们去年的数据来算平均达到42-45%,这个水平应该是比较低的,国外是60%-70%,这个差距就是我们的潜力。”

铝和钢之间的竞争,铝的突出优势是密度低,而要实现车身减重,在保持用钢比例下,需要将钢板做薄。普通钢板的厚度通常为0.7到0.75mm,如今超强度钢板厚度则仅有0.65mm甚至更薄,新款欧宝赛飞利的发动机盖钢板厚度达到0.6mm。

对此王利表示,“钢的比重不变下要减重只能变薄,但可以调整密度,现在我们有一个新的想法在做,就是对钢材密度的调整。钢铝之争铝的优势就是密度低,竞争到一定程度我可以借助你的优点调整我的密度。我们把钢的弹性模量提高,现在实验室也做出来了。我想说的一个观点,因为钢本身对现有的工业产业的基础不变,在创新方面还有很多空间,从这个维度讲,钢的生命力还是有的,钢的市场份额也是有的。如果的汽车售价超过20万用的材料选择就多一些,售价10万的汽车还是以钢为主。”

"钢铝之争"谁是赢家 多材料混搭是未来造车趋势

吉林大学教授 陈书明

而成本问题也成为其它材料难以取代钢的主体地位的原因。陈书明表示,“在汽车轻量化的趋势下,虽然说现在大家都在做轻质材料,比如铝合金、镁合金等轻质复合材料,但是高强钢还是处于主体位置,最主要的因素我认为就是成本,我相信如果碳纤维的成本下来之后,有可能碳纤维就取代这个,这不是不可能,关键现在成本太高,钢目前还具备非常大的成本优势。”

除了成本之外,在满足需求的强度范围内,良好易行的成型工艺也成为钢材难以被替代的原因。“从开发的角度来说,汽车用钢的强度并不是很高,1000兆帕也就足够用了。高强钢现在主要是靠碳来强化的,很多都已经做到2200兆帕,但是在2200兆帕以上,会产生一个突变,或者2200-2500兆帕靠碳来强化基本就不可能了。”陈书明坦言,“我相信这个钢肯定会有其他的材料取代碳,强度会做的越来越高,但是它不一定用在车上,它可能用在其他高强度的领域。对于汽车而言1000兆帕以下的钢我们可选择的特别多,成本低,而且成形工艺非常好,所以在我国钢一时半会很难被取代。”

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