当前位置: 首页 » 行业资讯 » 观点与评论 » 正文

通用汽车中国科学研究院王建锋、刘名:详解通用先进材料和相关制造工艺的研发

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-04-17  来源:中国汽车材料网  作者:姚孟婷   [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:本期邀请到通用汽车中国科学研究院高新技术产业化经理王建锋博士以及先进材料研究部门经理刘名博士,与行业同仁交流分享通用汽车的汽车材料与工艺技术研发及未来的发展方向。
车企材料负责人系列专访——通用汽车中国科学研究院王建锋博士、刘名博士
详解通用汽车中国科学研究院先进材料和相关制造工艺的研发
       2009年9月,在除以色列、印度、德国、北美之外,通用汽车全球研发网络中的又一重要布子——通用汽车中国科学研究院正式成立,通用汽车也由此成为首家在中国建立汽车科学研究院的跨国公司。该研究院是通用汽车全球研发网络中的又一重要基地,参与并主导通用汽车在前瞻汽车技术领域的全球研究开发工作。中国汽车材料网策划的以“材料和工艺提升汽车产品性能和竞争力”的“车企材料与工艺负责人系列专访”活动,本期邀请到通用汽车中国科学研究院高新技术产业化经理王建锋博士以及先进材料研究部门经理刘名博士,与行业同仁交流分享通用汽车的汽车材料与工艺技术研发及未来的发展方向。
王建锋 博士
通用汽车中国科学研究院高新技术产业化经理

刘名 博士
通用汽车中国科学研究院先进材料研究部门经理
通用汽车中国科学研究院的主要业务概况
       通用汽车于2009年成立中国科学研究院,旨在进一步提升前瞻性科技创新能力,扩大通用汽车在全球汽车产业科技领域的影响力,全面升级通用汽车在中国的先进汽车技术研发布局。通用汽车中国科学研究院不仅在中国开展全球最前瞻的先进汽车技术研发工作, 还可以对源自中国本土的技术创新在第一时间内进行跟踪评估,发掘其在汽车领域的潜在应用价值。
目前, 通用汽车中国科学研究院的前瞻技术研究集中在以下五个领域:
先进材料研究
 先进制造工艺研究
 先进驱动系统研究
 网联汽车技术研究
 电池材料及制备研究

       通用汽车中国科学研究院致力于成为世界领先的汽车前瞻技术研发机构,以帮助通用汽车积极应对全球汽车行业未来发展的各种挑战,并继续领导行业研究发展趋势。此外,通用汽车中国科学研究院还积极携手行业内的各级供应商、科研院所以及其他合作伙伴进行共同研发,将在各个研究领域的技术和经验积累快速推广至行业第一线,引领行业整体技术进步,并加速技术的大规模产业化应用。
通用汽车重视先进材料和制造工艺等基础技术的研发与储备
       目前很多车企对材料与工艺的基础技术重视程度不足。有些车企的领导认为:材料技术应该让原材企业去做,他们教会我们用就可以了! 那么通用汽车的这些基础技术是如何定位的,材料工作在汽车企业如何定位才能发挥更大的作用呢?
       王建锋博士解释说:“一个新的材料从被发现到被应用是一个非常复杂而且漫长的过程,需要产业链中各方协同合作,发挥在各自领域的资源优势,共同推进,否则这个材料将会有很长一段时间停留在纸面上,甚至老死在实验室里。同时,我们认为对新材料本身和相关制造工艺的研究不应该局限于原材料企业。比如说,在钢厂开发好第三代高强钢之后,相关的主机厂还要进行后续应用技术的开发,对材料的冲压性、零件成形性、焊接性、结构的疲劳耐久和碰撞安全性等各方面指标进行全面分析、评估和验证,让新材料可以最大程度地发挥其应有的性能。只有这样,才能避免出现“好材不会用,要用无好材”的尴尬局面。”
       “一直以来,通用汽车中国科学研究院都非常重视对先进材料和相关制造工艺的研发,一方面积极研究包括高强度钢、铝合金、镁合金在内的新型轻量化材料;另一方面,也主动关注和了解世界领先的研究机构和创新企业的研发动向,发掘新材料的潜在应用可能。我们认为只有充分了解和掌握材料的特性,才有能力解决将新材料应用到产品上将要遇到各种问题,最终以最快的速度将这些材料应用到产品上,确保通用汽车可以持续地为消费者提供一代又一代卓越的产品。”刘名博士补充道。
通用中国科学院在轻量化材料与工艺上的技术研发与应用
       汽车轻量化离不开优化设计和高强度、轻量化材料的应用以及先进的成形技术。通用汽车中国科学研究院技术产业化经理王建锋博士以及通用汽车中国科学研究院先进材料研究部门经理刘名博士,都是轻量化这方面的专家。二位对于通用汽车中国科学研究院在材料、制造工艺上的轻量化方案给予了中国汽车材料网详细的描述: 通用汽车拥有全球领先的轻量化解决方案,致力于凭借最佳的材料组合、创新的制造工艺不断提升产品的驾驶性能和燃油经济性。在通用汽车,研发人员为了实现减重目标“时时努力,克克计较”。
       1)在材料方面,通用汽车中国科学研究院不仅不断研发、完善新型材料,更战略性地为合适的零件选择合适的材料,从而获得最佳的性能。
       目前,钢铁工业界有多种工艺方案可以生产第三代高强度汽车车身用钢。比如,国内的宝武集团和鞍钢都具备用淬火分配技术(Quench and Partition, 简称QP)量产1000-1200兆帕级别的第三代钢。其他技术路线包括中锰TRIP钢(含锰在5-10%的Transformation-Induced Plasticity,简写为TRIP,也就是相变诱导塑性)和TBF(TRIP Bainitic Ferrite)钢。
       通用汽车于2009年开始引导和鼓励钢铁企业加速研发生产抗拉强度为1000兆帕及以上级别且拥有优良成形性的第三代先进高强度汽车车身用钢。在各种高强度钢板的生产工艺中,将淬火配分技术(Quench and Partition,简称QP)确定为第三代先进高强度钢的优选技术方案之一。通过专门设计的淬火和配分处理,钢的微观组织里的残余奥氏体可在室温条件下保持稳定,大大提高了钢的成形性。 
       2011年,通用汽车中国科学研究院与通用汽车在华合资企业——泛亚汽车技术中心一同联合宝钢、同济大学共同组建了技术攻关团队,协力为促进QP钢在通用车型上的应用提供相应的解决方案。2015年,通用汽车成功的将第三代高强钢引入全新雪佛兰乐风RV车型,成功实现了相关车身零部件减重20%。
       此外,通用汽车中国科学研究院还与上海交通大学合作,成功开发出了新型的高性能铸造铝合金,其强度和塑性都能超越传统的铸造铝合金。目前,该材料已被成功地在全球范围内应用于2016款凯迪拉克旗舰车型CT6上。
       2)在制造工艺方面,通用汽车不断研发先进的制造工艺,为整个行业及产业链提供创新性的解决方案。
       通用汽车中国科学研究院主导研发的镀锌钢板零件间隙激光焊接技术,在不需要对锌层进行预处理的前提下,可以成功地将两块镀锌钢板一次性焊接在一起。该项技术解决了困扰业界几十年的难题,并于2016年荣获享有“发明届奥斯卡”之称的R&D 100大奖。目前,该项工艺已经在通用汽车全球多家工厂采用,用来制造雪佛兰、别克以及凯迪拉克旗下的汽车。
       通用汽车中国科学研究院还参与了通用汽车北美研究团队主导的钢铝电阻点焊专利技术的研发。这项颠覆性技术通过控制通电的时长和频次来达到材料接面间的热平衡,以及抑制金属间化合物的过度生长,实现钢铝异种材料的成功焊接。相比于传统的铆接技术,通用汽车的新技术可以在不影响车辆品质和性能的基础上充分实现混合材料优化,提高生产效率并帮助减轻车重。
满足汽车安全需求:研究高强度、高韧性材料
       安全性是全世界各地客户都最关心的指标之一,这对汽车材料提出了很高的应要求,不仅轻质的、坚韧的,还必须是高性价比的。通用汽车中国科学研究院在汽车安全方面,有哪些新的材料、新的技术?王建锋博士作了如下解释:“给我们的客户提供全方位的安全保护和舒适驾乘体验,始终是通用汽车公司产品和技术研发的第一推动力。目前,通用汽车中国科学研究院主要侧重于研究兼具高强度和高韧性的新型车身和底盘结构材料,比如强度在1800兆帕以上的热成形钢以及高性能铸造铝合金。这里我们要简要地介绍一下强度和韧性的区别。简单地说,强度就是材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力,而韧性主要衡量的是材料在破坏前进行塑性变形和吸收能量的能力。对于大多数金属材料,强度和韧性就像是鱼和熊掌,通常不可兼得。例如对于常规的热成形钢,强度越高,韧性就会越差。所以在涉及车身安全的零件上片面地追求高强度,但是忽略韧性的匹配,并不一定能在维持同等安全性能的条件下实现减重。”
       经过数年的潜心研究,通用汽车中国科学研究院已经掌握了若干可以在热成形钢上显著提升韧性的技术途径。同时,也密切关注国内外的相关研究机构和初创企业在此领域内取得的研发进展。通用汽车中国科学研究院将和国内外的钢铁企业和零部件厂商展开合作,希望早日能把这些研究成果实现产业化。
       “在铸造铝合金领域,通用汽车中国科学研究院也取得了很好的进展:我们与上海交通大学合作开发的新型高性能铸造铝合金已经成功地应用到了2016款凯迪拉克CT6车型上。 目前,我们的研究人员正在进行新一代高性能铸造铝合金的研发和验证工作,有望进一步提升铸造铝合金的强度、韧性等各项性能指标,在未来的铝合金车身结构件以及合适的底盘零件上实现更好的减重效果。”刘名博士补充道。
前瞻技术:确保通用汽车长期引领整个汽车行业的发展
       前瞻技术的研究通用投入了大量的人力和财力,对于前瞻技术,二位专家表示,通用汽车的研发中心成立已有90多年,正是我们一直以来坚持对基础科学研究的投入,并根据行业发展变化适时调整组织架构和研发聚焦点,确保了通用汽车可以长期引领整个汽车行业的发展。
       研究表明,车身每减重10%,车辆燃油经济性会提高6-8%。而轻量化材料和相关制造工艺的大力推广将有助于汽车企业应对越来越严苛的排放标准。之前也提到过,即使材料企业研发出一款新材料,汽车厂商还是需要开展大量后续应用技术研发,以确保新材料可以最大程度低发挥应有的性能并且最终能被成功地应用到产品上。这样才可以避免出现“好材不会用,要用无好材”的局面。
       “我们相信,通用汽车在先进材料和制造工艺领域内的取得的丰硕研发成果,可以保证我们能持续地为消费者提供一代又一代卓越的汽车产品。同时,开放式创新的理念让我们有机会将最新的研究成果推广至全行业,引领整个行业共同进步,兑现我们对中国汽车行业乃至全球汽车行业的承诺。”刘名博士补充道。
开放合作,共促行业技术创新
       通用汽车中国科学研究院是通用汽车全球研发网络中的又一重要基地,参与并主导通用汽车在前瞻汽车技术领域的全球研究开发工作。一直以来,通用汽车中国科学研究院都秉承开放式创新的态度,致力于加速技术产业化的进程,帮助提升整个产业链内合作伙伴的技术能力。
       王建锋博士对于通用的开放式创新模式,给我们说道:“我们希望通用汽车的研究成果不仅能被广泛地应用于通用汽车的全球产品上,还可以通过与外部研究院所和各级供应商的通力合作,将这些好的技术拓展至全行业,形成规模效应,并让更多的汽车消费者可以从中受益。”简而言之,通用汽车中国科学研究院秉承的创新理念就是“我为我用,我为他用,他为我用”,具体表现为:
       首先,作为通用汽车全球研发布局的重要一环,所有中国科学研究院的研究成果将会被应用到通用汽车在全球销售的车型中,不仅仅局限在中国市场。通用汽车中国科学院主导研发的镀锌钢板零间隙激光焊接技术就是一个很好的例子。目前,该项工艺已经在通用汽车全球多家工厂被采用,用来制造凯迪拉克、雪佛兰和别克品牌旗下的车型。
       其次,在轻量化材料方面的研究成果分享不仅仅局限于通用汽车体系。通用汽车中国科学研究院积极地将先进的研究成果推广至各级供应商,让他们具备生产制造新型轻质材料和相关零部件的能力,通过规模效应来推动整个行业共同取得进步。目前,通用汽车正在极地跟若干国内供应商合作,以期尽快地实现相关研发成果在通用汽车车型上的量产应用。同时,还可以用专利许可和转让的形式将相关技术导入到中国市场,授权给有合作关系的供应商将技术推广至整个汽车行业,让更多的汽车消费者可以从中受益。
       再次,通用汽车非常关注国内外研究机构和初创企业的研发动态,学习、研究和探索将他们的新材料技术应用到产品上的可能。首先,依靠通用汽车的全球资源,将这些新材料、新技术应用到通用汽车的产品上,然后再借助行业影响力获得更大范围的应用,逐渐地让更多的汽车消费者享受到新技术带来的好处。比如说,通用汽车最早关注到QP980是第三代高强度钢的优选方案。在确认了这一材料的优越性之后,就积极地携手合资企业合作伙伴、宝钢和同济大学一起来推动这一材料在通用车型上的应用。正是由于第三代高强钢在雪佛兰乐风RV上的成功应用,通用汽车注意到目前全球的主流钢厂都在积极推广这一材料,预测未来几年内会在越来越多的汽车产品上(不仅仅是通用汽车旗下品牌)可以看到第三代高强钢的身影。
专家简介:
       王建锋,博士。于1996年荣获上海交通大学材料科学及工程学士及硕士学位,并于2004年荣获美国俄亥俄州立大学材料科学及工程博士学位。现任通用汽车中国科学研究院高新技术产业化经理。曾就职于英特尔中国封装测试中心,之后加入福特汽车工程研究(南京)有限公司,任产品研发经理。拥有4项授权美国专利和1项中国专利,并有10项美国专利申请以及8项国际PCT专利申请等待批准中。
       刘名,博士。毕业于北京航空航天大学,荣获材料科学工程学士学位,并于2010年荣获澳大利亚昆士兰大学材料工程博士学位。现任通用汽车中国科学研究院先进材料研究部门经理,负责研究包括先进超高强度钢、铝合金、镁合金及其他先进材料在内的轻质结构材料的微观组织设计,材料制造工艺,材料和结构性能评估,零部件成形等相关工作。
编后:
       随着通用汽车中国科学研究院的成立,通用汽车中国的重要性也近一步得到提升。王建锋博士、刘名博士也全面系统地的介绍了通用汽车中国科学研究院的主要业务概况、通用汽车基础技术定位、在材料、制造工艺上的轻量化方案、第三代先进高强度汽车车身用钢在通用汽车上的应用、汽车安全的新材料技术、通用汽车中国科学研究院汽车材料及技术创新方案以及其前瞻技术发展。希望通用汽车在未来继续深化对中国市场的投入;同时,也希望中国研发对于通用在全球的整个研究发体系也将产生推动作用。
本站原创,转载必须注明出处,并保持图文的完整性,否则我们有权追究其法律责任。
 
 
 
注:本网转载是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。
 
如果您有汽车材料相关文章,欢迎给我们投稿,Email:service@qichecailiao.com。在线投稿
 
[ 行业资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 

服务支持

关注我们