技术“赢”响世界——东北大学AluSlim®高韧性Al-Si镀层打破安米20年专利垄断

放大  缩小 日期:2020-01-07     来源:世界金属导报    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:2019年9月18日,在中国汽车轻量化大会上,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(简称:RAL)易红亮教授团队发布了AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术,该技术直击安赛乐米塔尔(简称:安米)20年专利垄断,一经发布便引来钢铁行业和汽车行业的广泛关注,可谓“一石激起千层浪”。
   2019年9月18日,在中国汽车轻量化大会上,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(简称:RAL)易红亮教授团队发布了AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术,该技术直击安赛乐米塔尔(简称:安米)20年专利垄断,一经发布便引来钢铁行业和汽车行业的广泛关注,可谓“一石激起千层浪”。
  
  不仅如此,东北大学孵化的创业企业——育材堂(苏州)材料科技有限公司(简称:育材堂)将团队提出的“Al-Si镀层和钢基体界面间高碳致脆”理论转化为界面降碳韧化技术,并通过马鞍山钢铁股份有限公司(简称:马钢)批量工业试制出高韧性Al-Si镀层热冲压钢产品。这也成为东北大学首批技术孵化企业通过产学研深度融合,实现科技成果转化的成功案例之一。这项技术为何能吸引世界的目光,产学研深度融合推动科技成果转化的背后又有怎样的故事?近期,世界金属导报记者专程来到位于苏州的育材堂,对东北大学教授、育材堂董事长兼首席专家易红亮进行了采访。
  
  东大轧制技术及连轧自动化国家重点实验室易红亮教授
  
  记者:提出“Al-Si镀层和钢基体界面间高碳致脆”理论的出发点是什么?由这项理论转化形成的“AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”将产生怎样的经济和社会效益?
  
  易红亮:Al-Si镀层1500MPA热冲压钢是汽车安全件最主要用材,全球每年应用近400万吨。现有的Al-Si镀层技术是由安米于1999年开始研发并逐步在全球范围内形成垄断的一项技术。一方面,安米的专利垄断使汽车生产商为每吨Al-Si镀层板要额外支付上千元的成本;另一方面,安米目前采用Al-Si镀层板制成的热冲压零件弯曲韧性亟待提高以进一步满足车身轻量化需求,并且其抗延迟开裂风险也需要进一步降低以提高制造过程中的可靠性。全球很多钢铁企业都尝试过破解安米的这项技术,彻底解决这些问题,但多年来一直没有突破。
  
  有别于一般的研发,“Al-Si镀层和钢基体界面间高碳致脆”理论是在充分掌握物理冶金、材料学等基础理论,生产流程,以及上下游全产业链技术等的基础上提出的。这项理论指出,Al-Si镀层板制造过程中在基材与扩散层界面附近存在大量碳富集,并在随后的冷却过程中形成高碳马氏体,进而降低了产品韧性。基于此,我们采用降低镀层厚度和优化加热工艺等方法,减少基材与镀层间的合金化,降低高碳马氏体层厚度,大大改善了Al-Si镀层板的韧性,大幅提升了弯曲断裂应变,并降低了延迟开裂风险。不仅如此,降低镀层厚度和优化加热工艺相结合缩短了加热时间,有效提高了热冲压效率。
  
  说到效益,我想先说几项数据。2019年,我们首次在马钢实现1500MPa级高韧性Al-Si镀层热冲压钢板的工业化生产,产品弯曲韧性提高了20%,这是全球目前唯一能够满足通用汽车新材料标准GMW14400中高韧性要求的产品。我们在东风(武汉)实业有限公司(简称:东风实业)批量试制的高韧性镀层零件的碰撞性能提高了28%,延迟开裂风险也大幅降低,涂装耐蚀性能等各项指标均符合GMW14400标准要求,这些数字直观体现了性能的提升。
  
  记者:我国近年来一直在推进科技成果转化,您在此次科技成果转化的过程中从国家、学校和RAL方面都获得了哪些支撑?
  
  易红亮:从国家层面看,十九大以来,我国加大科技体制改革力度,2015年8月份新修订《中华人民共和国促进科技成果转化法》,2016年2月份印发《实施〈中华人民共和国促进科技成果转化法〉若干规定》,2016年4月份出台《促进科技成果转移转化行动方案》,完成科技成果转化“三部曲”。这些为创办育材堂,推进科技成果转化提供了国家政策支撑。此外,在育材堂最终落户苏州工业园时,当地政府给予了大力支持。学校方面,东北大学的特色和优势就在于技术创新、技术转移和产学研合作,通过产学研合作和技术创新服务国家战略,并且在把科研向产业转化的同时,也向教学转化。为了让国家的科技成果转化政策落地,加速推动学校科技成果转化,激发师生创新活力,培养创新创业人才,使学校科技工作更好地为经济建设和社会发展服务,东北大学迅速反应,于2016年11月24日印发了《东北大学科技成果转化管理办法实施细则》,明确了教师在职创办企业的相关办法。这秉承了国家“谁投入谁回报”的政策,从根本上解决了我当时的困境。不仅如此,在创办育材堂的过程中,东北大学按照学校的政策和文件,以学校技术作价230万元入股,其中70%奖励我个人,这是更为具体和有效的支持。RAL方面,王国栋院士一直秉承“做有价值的技术为国家服务”的原则,鼓励我进行基础理论的突破和“从0到1”的创新。他不仅在实验室内部基础研究上为我们创造条件,也在技术产业化落地上协调各方资源,为技术的成功转化奠定了坚实基础。
  
  记者:AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”的开发是产学研深度融合推进科技成果转化的成功案例,您能否谈谈相关的成功经验?
  
  易红亮:“AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”的开发是由东北大学、育材堂、马钢、东风实业、通用汽车中国科学研究院等多家单位通力合作完成的。
  
  首先,我们的需求来自企业,钢企和车企迫切需要新技术来突破Al-Si镀层热冲压钢弯曲韧性不足的瓶颈。为此,我们提出了“Al-Si镀层和钢基体界面间高碳致脆”这一创新理论,东北大学进行充分的基础理论研究,育材堂通过资金、工程实验平台,工程研发团队的大量投入,进行了热冲压实验和韧性评价等应用基础研究工作。为推进技术成果转化,育材堂在整个过程中承担起了桥梁和纽带的作用。我在育材堂搭建了来自全球顶尖的汽车和钢铁企业的资深研究员组成的工程研发团队,完美地将基础科研通过应用基础研究转化为工程技术,并且在主导技术产业化研发的同时,积极打通由钢铁企业、汽车企业和零部件制造企业构成的全产业链,全面推进技术的推广应用。
  
  但任何一种技术的推广都有赖于上下游产业的密切配合,我们与合作伙伴有较为明确的分工,东北大学的基础研究团队和育材堂的工程研发团队在各个合作伙伴之间形成了良好的技术接口,在整个产业链上形成了零障碍合作链条。马钢负责AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层产品原料板生产指标的控制及批量工业试制。东风实业负责热冲压平板模具板料的冲压以及后期热冲压零部件的试制。通用汽车中国科学研究院具体负责零部件的抗延迟开裂性能与涂装耐蚀性能评价。整个研发过程环环相扣,真正是汇聚整个产业链的力量在推进技术创新。
  
  记者:目前“AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”已经向市场发布,后续将如何推进其产业化应用?
  
  易红亮:汽车用高强度钢是汽车轻量化的关键材料,对汽车产业的发展起着举足轻重的作用。而热冲压成形技术可以使超高强钢在冲压成形时具有极好的塑性、成形性、热加工性能,并且达到高精度的尺寸控制,复杂零件也可以经过一次冲压成形。因此,热成形技术已经是而且在未来很长时间里也将是汽车轻量化的重要技术之一,是最经济有效的轻量化解决方案。但由于带镀层的热冲压钢板受到国外专利限制,热冲压零件的材料成本占比通常超过50%,这在很大程度上制约了我国超高强热成形钢在汽车车身上的应用,也相应延缓了汽车轻量化的发展。虽然我们已经发布了“AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”,但距离真正的市场化应用还有一定距离。我们目前正在对接国内外大型钢企和车企,希望加速推进工程评价过程,使更多企业开始尝试并尽快应用这项技术,在最短时间内真正实现产业化应用。
  
  通用汽车北美总部于2019年5月份要求马钢准备新钢种认证所需要的完整技术数据,正式开启认证程序,这是国际汽车巨头对“AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”的认可。目前,国内外多家车企均已开启对采用该技术的热冲压钢产品的验证,希望2020年可以实现批量应用。
  
  此外,我们团队于2017年成功实现了2000MPa超高强钢的规模工业化量产,下一步,我们希望将2000MPa超高强钢搭载“AluSlim®高韧性新型Al-Si镀层技术”,真正创造出一项颠覆性技术。
  
  记者:我们了解到您在33岁就晋升东北大学教授,2017年获得国家自然科学基金“优青青年基金”,2018年获苏州工业园区第十二届科技领军人才,您能否谈谈做科研的心得以及未来规划?
  
  易红亮:我认为,要做好科研,一方面要打好基础,沉下心去钻研基础理论;另一方面要增加实践,从实际工艺和生产中进一步升华,也就是国家推进的产学研一体化。当然,更重要的是能够将所有这些知识融会贯通后,跳出固有的模式,从新的高度看问题。
  
  未来,技术研发方面的工作肯定会一直做下去,但作为东北大学教授,我还有一个希望,就是能够用我的学识改进专业教育,让学生们能够真正领会专业魅力,打好基础,成长为对钢铁行业、对国家建设有用的科技人才。在这个过程中,我希望育材堂也可以发挥一定作用,不仅仅是培育新材料,还要培养更多优秀的人才。
 
 
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