安賽樂米塔爾從1999年開始研發鋁硅涂層熱成型鋼，20多年來在輕質材料鋁硅涂層熱成型鋼領域不斷探索近兩年，在雙碳目標的推動下，輕量化材料得到了進一步的發展和應用其中，最新產品呂林燕安賽樂米塔爾汽車板有限公司生產的第二代鋁硅涂層熱成型鋼在商業應用上取得了很大進展
日前，在蓋世汽車主辦的2022第二屆中國汽車車身大會上，VAMA高級客戶技術支持工程師李久茂發表了主題為第二代鋁硅涂層熱成型鋼產品及應用介紹的演講。以下是演講內容:
VAMA高級客戶技術支持工程師李久茂
鍍鋁熱成型鋼的發展歷史
19世紀90年代末，安賽樂米塔爾發明了鋁硅涂層熱成型鋼與其他熱成型硼鋼尤其是裸板相比，鋁硅涂層熱成型鋼不需要在加熱爐中加入任何保護氣體，熱成型零件表面不會形成氧化皮和脫碳，從而省略了后續的拋丸工藝，也非常適合高溫加熱沖壓工藝2006年，第一代熱成型鋼產品U SIBOR 1500在全球首次實現商業化，主要用于歐洲車企由于其超高的強度，優異的機械性能和簡化的熱成型生產工藝，鋁硅涂層熱成型鋼特別適用于車身上的結構部件和加強件隨后在歐洲和北美汽車市場得到大規模應用，2011年全球消費量達到50萬噸2012年，中國成為全球最大的汽車市場，全球鋁硅涂層熱成型鋼消費量迎來爆發式增長，2018年達到約300萬噸的水平
2018年后，鋁硅涂層熱成型鋼在大多數新興汽車市場的使用量呈穩步上升趨勢在與用戶溝通合作的過程中，我們有一個明顯的感受無論是國外品牌還是國內自主品牌，無論是高端機型還是低端機型，鋁硅涂層熱成型鋼的應用都比以前推廣的非常快伴隨著新能源汽車的快速發展，鋁硅涂層熱成型鋼的輕量化潛力和節能減排優勢越來越突出我們有理由相信，鋁硅涂層熱成型鋼將有更廣闊的發展前景
為了滿足市場的強勁需求，安賽樂米塔爾在全球范圍內進行產能布局和擴張，包括國內合資企業VAMA到2017年，全球共投入10條生產線生產鋁硅涂層熱成型鋼，5年間產能比2012年翻了一番
最近幾年來，汽車正朝著更輕，更安全，更環保的方向發展安賽樂米塔爾對第一代鋁硅涂層熱成型鋼的成功并不滿意為了給快速發展的汽車工業帶來更具競爭力的產品，早在十年前，安賽樂米塔爾就開始了新一代鋁硅涂層熱成型鋼的研發通過嘗試不同的技術路徑，結合不同地區生產線的特點，安賽樂米塔爾在歐洲和北美的R&D中心進行了聯合開發，并率先在歐洲和北美的工廠實現了工業化試生產成功的經驗和成熟的方案被引進到中國的合資公司VAMA進行本土化
新一代產品進一步提升了產品的性能，尤其是在車身輕量化和安全性能方面同時也很好的匹配了現有成熟的燙印工藝和生產線，讓用戶快速實現新產品的應用
新一代鋁硅涂層熱成型鋼，Ductibor 1000，U Sibor 2000
安賽樂米塔爾鋁硅涂層熱成型鋼分為兩個系列:用于能量吸收區域的軟區材料Ductibor系列和用于抗侵入的硬區材料U Sibor系列下圖是兩代產品的性能差異，可以直觀的反映出產品進化的特點橫坐標是材料的抗拉強度，縱坐標反映材料沖擊韌性的彎曲角度
從圖中可以看出，DUCTIBOR系列從第一代的Ductibor 500進化到第二代的Ductibor 1000后，沖擊韌性有一定程度的下降，但仍然保持了很高的水平同時，材料的強度增加了一倍因此，如果用新一代產品代替Ductibor 500，可以帶來25%以上的減重潛力usibor系列從第一代Usibor 1500發展到新一代Usibor 2000，沖擊韌性略有下降，但強度提高了500MPa左右，替代也能帶來10%左右的輕量化效果
安賽樂米塔爾在Usibor 2000的開發過程中嘗試了多種化學成分體系綜合考慮材料的應用特點，我們最終決定保留現有的化學成分體系:高碳低錳高合金元素含量經過燙印和烘烤后，U SIBOR 2000的屈服強度，抗壓強度和延伸率可分別達到1400MPa和1800MPa以上VAMA在2019年實現了U SIBOR 2000的工業化生產，2020年開始批量供貨
眾所周知，當材料特別是涂層材料的強度提高到2000MPa時，其應用特性將受到嚴峻挑戰在材料開發階段，我們對這些應用特性進行了深入的研究，并做了很好的平衡左圖顯示了usibor2000沖擊韌性的評估我們使用彎曲實驗來評估usibor2000在熱沖壓后和烘烤前后彎曲角度的變化結果表明，材料在烘烤前為45度左右，烘烤后可以提高到50度左右，這也使得Usibor 2000材料滿足零件的要求
同時，我們還對U SIBOR 2000的抗氫脆性能進行了深入的研究用四點彎曲法評價了材料基體中氫含量對氫脆風險的影響上右圖的研究結果表明，當材料基體中的游離氫低于0.5ppm時，U SIBOR 2000的氫脆風險可以得到很好的控制，國內的熱沖壓廠也具備相應的控制條件
Ductibor系列用于軟地區，但強度達到了1000MPa的水平，韌性極佳除了通過激光拼焊與U Sibor系列材料結合使用，Ductibor 1000還可以單獨沖壓成零件經過燙印和烘烤，屈服強度可達800MPa以上，抗拉強度可提高到1000MPa以上，彎曲角度可達80度以上VAMA于2018年實現了Ductibor 1000的本地化生產，并于2019年開始批量供應
從下圖左邊的拉伸曲線可以看出，Ductibor 1000材料的斷裂伸長率與U SIBOR 1500相差不大，但從右邊ω實心部分的三點彎曲實驗可以看出，U SIBOR 1500部分被壓下90 mm，導致開裂嚴重可是，Ductibor 1000的材料被壓下120mm，沒有任何開裂該實驗結果表明，Ductibor 1000的材料具有高韌性的優點
同時，由于Ductibor 1000的強度處于1000MPa的水平，基本不存在焊接和氫脆的風險，國產化后已大量應用目前年供應量達到4—5萬噸
S—in Motion的汽車級輕鋼解決方案
VAMA不僅是材料供應商，也是解決方案提供商除了新材料的開發，我們在材料解決方案的研發方面也處于領先水平為了不斷適應汽車行業的發展趨勢，安賽樂米塔爾一直致力于研發具有競爭力的汽車用鋼解決方案自2010年推出首款S—in Motion B級車鋼材解決方案以來，幾乎每年都會推出不同車型的鋼材解決方案伴隨著近兩年新能源汽車的快速發展，我們順勢推出了新能源汽車整車級鋼鐵解決方案，包括插電式混合動力和純電動此外，我們還推出了一系列核心的總成級鋼鐵解決方案，如鋼鐵電池組，懸掛等，可以為用戶提供更多的定制化服務
2020年初，我們推出了S—In Motion純電動SUV車級鋼解決方案通過大量應用安賽樂米塔爾先進的高強度鋼和激光拼焊技術，車身在輕量化和安全性能兩方面都做到了極致其中，高強度鋼在汽車車身上的應用達到63%，鋁硅涂層熱成型鋼的應用達到33%，尤其是第二代鋁硅涂層熱成型鋼的應用比例達到24%，這也為新能源汽車的車身設計和選材策略提供了很好的示范
與常規鍍鋅產品相比，鋅鋁鎂鍍層可以顯著提高材料的耐腐蝕性能，同時也在一定程度上提高了材料的沖壓成形性和穩定性，從而提高了零件制造的效率在國內，以鋅，鋁，鎂代替鍍鋅的行業趨勢越來越明顯
對此，安賽樂米塔爾開發了兩種不同成分的鋅鋁鎂涂層產品，一種鋁鎂含量相對較高，另一種含量相對較低其中，鋁鎂含量相對較低的涂料可進一步應用于外板VAMA項目二期投產后，鋅鋁鎂涂層產品Zagnelis將實現國產化，為國內用戶提供更多的涂層選擇
安賽樂米塔爾第三代冷彎高強鋼Fortiform采用淬火分區生產工藝，顯著特點是兼具高強度和高延伸率用它代替常規DP鋼，可以帶來10%以上的輕量化效果目前，安賽樂米塔爾已經實現了Fortiform 980，Fortiform 1050，Fortiform 1180三個不同品牌的批量生產，VAMA二期也將在當地生產Fortiform
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