安赛乐米塔尔从1999年开始开发铝硅涂层热成型钢，并在这一轻质材料领域探索了20多年。近两年来，在“双碳”目标的驱动下，轻量化材料得到了进一步的开发和应用，其中最新产品——吕林燕安赛乐米塔尔汽车板有限公司(VAMA)生产的第二代铝硅涂层热成型钢，在商业应用方面取得了很大进展。
2022年8月24日，VAMA高级客户技术支持工程师李久茂在2022第二届中国车身大会上发表了主题为“第二代铝硅涂层热成型钢产品及应用介绍”的演讲。以下是发言摘要:
VAMA高级客户技术支持工程师李久茂
铝硅涂层热成型钢的发展历程
19世纪90年代末，安赛乐米塔尔发明了铝硅涂层热成型钢。与其他热成型硼钢尤其是裸板相比，热成型铝硅涂层钢的生产过程不需要在加热炉中加入任何保护气体，热成型零件表面不会形成氧化皮和脱碳，省去了后续的抛丸工艺，也非常适合高温加热冲压工艺。2006年，第一代热成型钢材Usibor 1500在全球首次实现商业化，主要用于欧洲车企。由于其超高的强度、优异的力学性能和简化的热成型生产工艺，铝硅涂层热成型钢特别适用于车身上的结构件和加强件，随后在欧洲和北美汽车市场得到广泛应用，2011年全球消费量达到50万吨。2012年，中国成为全球最大的汽车市场，全球铝硅涂层热成型钢消费量迎来爆发式增长，2018年达到约300万吨的水平。
图片来源:VAMA
2018年后，铝硅涂层热成型钢在大多数新兴汽车市场的使用量呈稳步上升趋势。在与用户交流合作的过程中，我们有一个明显的感受，无论是国外品牌还是国内自主品牌，无论是高端机型还是低端机型，铝硅涂层热成型钢的应用都比以前提升的非常快。随着新能源汽车的快速发展，铝硅涂层热成型钢的轻量化潜力和节能减排优势越来越突出。我们有理由相信，铝硅涂层热成型钢将有更广阔的发展前景。
为了满足强劲的市场需求，安赛乐米塔尔在全球范围内进行产能布局和扩张，包括在中国的合资公司VAMA。到2017年，全球共投入10条生产线生产铝硅涂层热成型钢，5年间产能比2012年翻了一番。
近年来，汽车正朝着更轻、更安全、更环保的方向发展。安赛乐米塔尔对第一代铝硅涂层热成型钢的成功并不满意。为了给快速发展的汽车工业带来更具竞争力的产品，安赛乐米塔尔早在十年前就开始研发新一代铝硅涂层热成型钢。安赛乐米塔尔通过尝试不同的技术路径，结合不同地区生产线的特点，在欧洲和北美的R&D中心进行联合开发，率先在欧洲和北美的工厂实现工业化试生产，并将成功的经验和成熟的解决方案输入到中国的合资公司VAMA进行国产化。
新一代产品进一步提升了产品的性能，尤其是在车身轻量化和安全性能方面。同时也很好的匹配了现有成熟的烫印工艺和生产线，让用户快速实现新产品的应用。
新一代铝硅涂层热成型钢，Ductibor 1000和Usibor 2000。
安赛乐米塔尔铝硅涂层热成型钢可分为两个系列:用于能量吸收区的软区材料Ductibor系列和用于侵入区的硬区材料Usibor系列……你好。下图是两代产品的性能差异，可以直接反映出产品的进化特征。横坐标是材料的抗拉强度，纵坐标反映材料冲击韧性的弯曲角度。
图片来源:VAMA
从图中可以看出，从第一代的Ductibor 500进化到第二代的Ductibor 1000后，Ductibor系列的冲击韧性有一定程度的下降，但仍然保持了很高的水平，同时材料的强度也提高了一倍。所以，如果用新一代产品代替新一代产品，可以带来25%以上的减肥潜力。U SIBOR系列从第一代U SIBOR 1500发展到新一代U SIBOR 2000。冲击韧性略有下降，但强度提高了约500MPa。替代也能带来10%左右的轻量化效果。
在Usibor 2000的开发过程中，安赛乐米塔尔尝试了多种化学成分体系，综合考虑了材料的应用特点。最后，我们决定保留现有的化学成分体系:高碳含量、低锰含量和高合金元素含量。Usibor 2000经过烫印和烘烤后，屈服强度、抗压强度和延伸率分别可达1400MPa、1800MPa和40度以上。VAMA在2019年实现了Usibor 2000的工业化生产，并在2020年开始批量供应。
图片来源:VAMA
我们知道，当材料尤其是涂层材料的强度提高到2000MPa时，其应用特性(如焊接性和抗氢脆性能)将受到严峻挑战。在材料开发阶段，我们对这些应用特性进行了深入的研究，并做了很好的平衡。下图左图为USIBOR 2000冲击韧性的评价。我们使用弯曲实验来评估USIBOR 2000在热冲压后和烘烤前后弯曲角度的变化。结果表明，材料在烘烤前为45度左右，烘烤后可以提高到50度左右，这也使得Usibor 2000材料满足零件使用要求。
图片来源:VAMA
同时，对Usibor 2000的抗氢脆性能也进行了深入的研究。用四点弯曲法评估了材料基体中氢含量对氢脆风险的影响。上图右侧的研究结果表明，当材料基体中的游离氢小于0.5ppm时，Usibor 2000的氢脆风险可以得到很好的控制，国内热冲压厂也具备相应的控制条件。
塑料系列虽然是用于软区的产品，但是强度已经达到了1000MPa的水平，同时还具有优异的韧性。除了通过激光拼焊与U SIBOR系列材料结合使用，Ductibor 1000还可以单独冲压成零件使用。经过烫印和烘烤，屈服强度可达800MPa以上，抗拉强度可提高到1000MPa以上，弯曲角度可达80度以上。2018年，VAMA实现了机器人1000的国产化生产，2019年开始量产。
图片来源:VAMA
从下图左边的拉伸曲线可以看出，塑料1000材料的断裂伸长率与U SIBOR 1500相差不大，但从右边的ω实心件三点弯曲实验可以看出，U SIBOR 1500的零件被压下了90 mm，导致开裂严重；然而，塑料1000材料被压下120 mm而没有任何破裂。实验结果表明，塑料1000材料具有高韧性的优点。
图片来源:VAMA
同时，由于塑料1000的强度处于1000MPa的水平，基本没有焊接和氢脆的风险，国产化后已经大量应用。目前年供应量达到4-5万吨的水平。
S-in Motion汽车级轻钢解决方案
VAMA不仅是材料供应商，也是解决方案提供商。除了新材料的开发，我们在材料解决方案的研发方面也处于领先水平。为了不断适应汽车行业的发展趋势，安赛乐米塔尔一直致力于开发具有竞争力的汽车用钢解决方案。自2010年首款S-in Motion B级车级钢方案推出以来，几乎每年都会推出不同的车级钢方案。随着近两年新能源汽车的快速发展，我们推出了新能源汽车的整车级钢铁解决方案，包括插电式混动和纯电动。此外，我们还推出了一系列核心的总成级钢铁解决方案，如钢铁电池组、悬挂等，可以为用户提供更多的定制化服务。
图片来源:VAMA
2020年初，我们推出了S-In Motion纯电动SUV的钢铁解决方案。通过大量应用安赛乐米塔尔先进的高强度钢和激光拼焊技术，车身无论是轻量化还是安全性能都达到了极致。其中，高强度钢在车身上的应用达到63%，铝硅涂层热成型钢的应用达到33%，尤其是第二代铝硅涂层热成型钢的应用比例达到24%，这也为新能源汽车的车身设计和选材策略提供了很好的示范。
图片来源:VAMA
最后，让我给你介绍一下VAMA二期。为了不断将先进的产品和技术引入中国汽车市场，VAMA自成立以来就规划了二期项目。随着VAMA的不断壮大，二期项目于2021年开工建设，计划于今年第四季度投产，可增加VAMA涂料产品产能45万吨，产品厚度进一步扩大至3.2 mm..新生产线将平行生产三种不同的涂层产品，包括第二代铝硅涂层热成型钢Usibor 2000和Ductibor 1000，以及锌铝镁涂层产品Zagnelis和第三代冷成型高强度钢Fortiform。
图片来源:VAMA
与常规镀锌产品相比，锌铝镁镀层可以显著提高材料的耐腐蚀性能，也在一定程度上提高材料的冲压成形性和稳定性，从而提高零件制造效率。在国内，以锌铝镁代替镀锌的行业趋势越来越明显。
对此，安赛乐米塔尔开发了两种不同成分的锌铝镁涂层，一种铝镁含量相对较高，另一种铝镁含量相对较低。其中，铝和镁含量相对较低的涂料可以进一步扩展应用于外板。VAMA项目二期投产后，锌铝镁涂层产品Zagnelis将实现国产化，为国内用户提供更多的涂层选择。
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图片来源:VAMA
Fortiform是安赛乐米塔尔第三代冷弯高强钢，采用淬火配送的生产工艺，特点是高强度、高延伸率。用它代替常规DP钢可以带来10%以上的轻量化效果。目前，安赛乐米塔尔已经实现了Fortiform 980、Fortiform 1050和Fortiform 1180三个不同品牌的量产，VAMA二期也将生产用于……国内形式。
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图片来源:VAMA
(以上内容来自2022年8月24日由Gaspar主办的Gaspar 2022第二届中国车身大会上，VAMA高级客户技术支持工程师李久茂发表的《第二代铝硅涂层热成型钢的性能与轻量化应用》主题演讲。)安赛乐米塔尔从1999年开始研发铝硅涂层热成型钢，20多年来一直在探索这一轻质材料领域。近两年来，在“双碳”目标的驱动下，轻量化材料得到了进一步的开发和应用，其中最新产品——吕林燕安赛乐米塔尔汽车板有限公司(VAMA)生产的第二代铝硅涂层热成型钢，在商业应用方面取得了很大进展。
2022年8月24日，VAMA高级客户技术支持工程师李久茂在2022第二届中国车身大会上发表了主题为“第二代铝硅涂层热成型钢产品及应用介绍”的演讲。以下是发言摘要:
VAMA高级客户技术支持工程师李久茂
铝硅涂层热成型钢的发展历程
19世纪90年代末，安赛乐米塔尔发明了铝硅涂层热成型钢。与其他热成型硼钢尤其是裸板相比，热成型铝硅涂层钢的生产过程不需要在加热炉中加入任何保护气体，热成型零件表面不会形成氧化皮和脱碳，省去了后续的抛丸工艺，也非常适合高温加热冲压工艺。2006年，第一代热成型钢材Usibor 1500在全球首次实现商业化，主要用于欧洲车企。由于其超高的强度、优异的力学性能和简化的热成型生产工艺，铝硅涂层热成型钢特别适用于车身上的结构件和加强件，随后在欧洲和北美汽车市场得到广泛应用，2011年全球消费量达到50万吨。2012年，中国成为全球最大的汽车市场，全球铝硅涂层热成型钢消费量迎来爆发式增长，2018年达到约300万吨的水平。
图片来源:VAMA
2018年后，铝硅涂层热成型钢在大多数新兴汽车市场的使用量呈稳步上升趋势。在与用户交流合作的过程中，我们有一个明显的感受，无论是国外品牌还是国内自主品牌，无论是高端机型还是低端机型，铝硅涂层热成型钢的应用都比以前提升的非常快。随着新能源汽车的快速发展，铝硅涂层热成型钢的轻量化潜力和节能减排优势越来越突出。我们有理由相信，铝硅涂层热成型钢将有更广阔的发展前景。
为了满足强劲的市场需求，安赛乐米塔尔在全球范围内进行产能布局和扩张，包括在中国的合资公司VAMA。到2017年，全球共投入10条生产线生产铝硅涂层热成型钢，5年间产能比2012年翻了一番。
近年来，汽车正朝着更轻、更安全、更环保的方向发展。安赛乐米塔尔对第一代铝硅涂层热成型钢的成功并不满意。为了给快速发展的汽车工业带来更具竞争力的产品，安赛乐米塔尔早在十年前就开始研发新一代铝硅涂层热成型钢。安赛乐米塔尔通过尝试不同的技术路径，结合不同地区生产线的特点，在欧洲和北美的R&D中心进行联合开发，率先在欧洲和北美的工厂实现工业化试生产，并将成功的经验和成熟的解决方案输入到中国的合资公司VAMA进行国产化。
新一代产品进一步提升了产品的性能，尤其是在车身轻量化和安全性能方面。在……me time还很好的匹配了现有成熟的烫印工艺和生产线，让用户快速实现新产品的应用。
新一代铝硅涂层热成型钢，Ductibor 1000和Usibor 2000。
安赛乐米塔尔铝硅涂层热成型钢可分为两个系列:用于能量吸收区域的软区材料Ductibor系列和用于抗侵入的硬区材料Usibor系列。下图是两代产品的性能差异，可以直接反映出产品的进化特征。横坐标是材料的抗拉强度，纵坐标反映材料冲击韧性的弯曲角度。
图片来源:VAMA
从图中可以看出，从第一代的Ductibor 500进化到第二代的Ductibor 1000后，Ductibor系列的冲击韧性有一定程度的下降，但仍然保持了很高的水平，同时材料的强度也提高了一倍。所以，如果用新一代产品代替新一代产品，可以带来25%以上的减肥潜力。U SIBOR系列从第一代U SIBOR 1500发展到新一代U SIBOR 2000。冲击韧性略有下降，但强度提高了约500MPa。替代也能带来10%左右的轻量化效果。
在Usibor 2000的开发过程中，安赛乐米塔尔尝试了多种化学成分体系，综合考虑了材料的应用特点。最后，我们决定保留现有的化学成分体系:高碳含量、低锰含量和高合金元素含量。Usibor 2000经过烫印和烘烤后，屈服强度、抗压强度和延伸率分别可达1400MPa、1800MPa和40度以上。VAMA在2019年实现了Usibor 2000的工业化生产，并在2020年开始批量供应。
图片来源:VAMA
我们知道，当材料尤其是涂层材料的强度提高到2000MPa时，其应用特性(如焊接性和抗氢脆性能)将受到严峻挑战。在材料开发阶段，我们对这些应用特性进行了深入的研究，并做了很好的平衡。下图左图为USIBOR 2000冲击韧性的评价。我们使用弯曲实验来评估USIBOR 2000在热冲压后和烘烤前后弯曲角度的变化。结果表明，材料在烘烤前为45度左右，烘烤后可以提高到50度左右，这也使得Usibor 2000材料满足零件使用要求。
图片来源:VAMA
同时，对Usibor 2000的抗氢脆性能也进行了深入的研究。用四点弯曲法评估了材料基体中氢含量对氢脆风险的影响。上图右侧的研究结果表明，当材料基体中的游离氢小于0.5ppm时，Usibor 2000的氢脆风险可以得到很好的控制，国内热冲压厂也具备相应的控制条件。
塑料系列虽然是用于软区的产品，但是强度已经达到了1000MPa的水平，同时还具有优异的韧性。除了通过激光拼焊与U SIBOR系列材料结合使用，Ductibor 1000还可以单独冲压成零件使用。经过烫印和烘烤，屈服强度可达800MPa以上，抗拉强度可提高到1000MPa以上，弯曲角度可达80度以上。2018年，VAMA实现了机器人1000的国产化生产，2019年开始量产。
图片来源:VAMA
从下图左边的拉伸曲线可以看出，塑料1000材料的断裂伸长率与U SIBOR 1500相差不大，但从右边的ω实心件三点弯曲实验可以看出，U SIBOR 1500的零件被压下了90 mm，导致开裂严重；然而，塑料1000材料被压下120 mm而没有任何破裂。实验结果表明，塑料1000材料具有高韧性的优点。
图片来源:VAMA
同时，由于塑料1000的强度处于1000MPa的水平，基本没有焊接和氢脆的风险，国产化后已经大量应用。目前年供应量达到4-5万吨的水平。
S-in Motion汽车级轻钢解决方案
VAMA不仅是材料供应商，也是解决方案提供商。除了新材料的开发，我们在材料解决方案的研发方面也处于领先水平。为了不断适应汽车行业的发展趋势，安赛乐米塔尔一直致力于开发具有竞争力的汽车用钢解决方案。自2010年首款S-in Motion B级车级钢方案推出以来，几乎每年都会推出不同的车级钢方案。随着近两年新能源汽车的快速发展，我们推出了新能源汽车的整车级钢铁解决方案，包括插电式混动和纯电动。此外，我们还推出了一系列核心的总成级钢铁解决方案，如钢铁电池组、悬挂等，可以为用户提供更多的定制化服务。
图片来源:VAMA
2020年初，我们推出了S-In Motion纯电动SUV的钢铁解决方案。通过大量应用安赛乐米塔尔先进的高强度钢和激光拼焊技术，车身无论是轻量化还是安全性能都达到了极致。其中，高强度钢在车身上的应用达到63%，铝硅涂层热成型钢的应用达到33%，尤其是第二代铝硅涂层热成型钢的应用比例达到24%，这也为新能源汽车的车身设计和选材策略提供了很好的示范。
图片来源:VAMA
最后，让我给你介绍一下VAMA二期。为了不断将先进的产品和技术引入中国汽车市场，VAMA自成立以来就规划了二期项目。随着VAMA的不断壮大，二期项目于2021年开工建设，计划于今年第四季度投产，可增加VAMA涂料产品产能45万吨，产品厚度进一步扩大至3.2 mm..新生产线将平行生产三种不同的涂层产品，包括第二代铝硅涂层热成型钢Usibor 2000和Ductibor 1000，以及锌铝镁涂层产品Zagnelis和第三代冷成型高强度钢Fortiform。
图片来源:VAMA
与常规镀锌产品相比，锌铝镁镀层可以显著提高材料的耐腐蚀性能，也在一定程度上提高材料的冲压成形性和稳定性，从而提高零件制造效率。在国内，以锌铝镁代替镀锌的行业趋势越来越明显。
对此，安赛乐米塔尔开发了两种不同成分的锌铝镁涂层，一种铝镁含量相对较高，另一种铝镁含量相对较低。其中，铝和镁含量相对较低的涂料可以进一步扩展应用于外板。VAMA项目二期投产后，锌铝镁涂层产品Zagnelis将实现国产化，为国内用户提供更多的涂层选择。
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图片来源:VAMA
Fortiform是安赛乐米塔尔第三代冷弯高强钢，采用淬火配送的生产工艺，特点是高强度、高延伸率。用它代替常规DP钢可以带来10%以上的轻量化效果。目前，安赛乐米塔尔已经实现了Fortiform 980、Fortiform 1050和Fortiform 1180三个不同品牌的量产，VAMA二期也将生产用于……国内形式。
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图片来源:VAMA
(以上内容来自2022年8月24日由Gaspar主办的Gaspar 2022第二届中国车身大会上，VAMA高级客户技术支持工程师李久茂发表的《第二代铝硅涂层热成型钢的性能与轻量化应用》主题演讲。)
标签：世纪
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