宝马与迈凯伦合作开发纯电跑车及跨驾车

复合材料的应用趋势

复合材料的应用已经从汽车外板的大量应用扩展到“新能源汽车电池组”领域

——新能源汽车重视续航里程，增加轻量化材料使用。

-电池组模块:它大多由铝制成，最近，由于热失控的风险，对钢的关注有所增加。

-电池组外壳:随着新能源汽车产销量的增加，更加注重成本和轻量化。

随着复合材料的应用越来越多，市场需求也会增加。

POSCO复合材料应用方案

-产品供应范围

根据复合形式区分制造和采购

主机厂&；零件厂:复合材料零件的设计、加工/生产，有色金属材料(铝、树脂等)的采购。)

POSCO:复合应用方案+复合钢

MM TF集团服务范围

-综合应用方案:改善客户利益的技术/商业支持服务。

-[有色构件]:有色构件用钢材或复合材料替代，扩大钢材的应用范围。

-[复合材料零件(有色金属材料+钢材)]:通过提供复合材料零件的应用方案，开拓新市场。

-[复合材料(夹芯板、复合钢板)]:与复合钢板厂家合作开发客户和材料，拓展市场。

POSCO复合材料应用方案

结构设计

POSCO电池组骨架用复合材料的概念设计和样品检测

1.概念设计

2.模拟分析的性能评估

3.样品制作

4.性能测试(三点弯曲测试)

PBP计划

电池组复合材料应用方案及实例

复合材料在电池组中的应用方案

& gt复合浦项制铁电池组的设计和样品制作

& gtPBP骨架(千兆钢+铝复合)

-与全铝相比，在同等重量/性能条件下，单价降低20%。

-与全钢相比，重量减轻10%，性能提高20%。

-复合材料，钢占71%，铝占29%。

列影响评估

& gt钢(第二PBP)性能优异，接近Al。

电池组复合应用方案示例

0

1

2

铝对比钢对比复合材料(电池组重量)

3

*以100kwh为基础，换算成60kwh进行对比。

-在与铝电池组(85kg)重量相近的情况下，可以保证同样的性能。

应用范围

电池组复合材料应用方案及实例

& gt钢与轻质铝复合材料应用设计方案

特点:比单一材料铝成本低/比单一钢重量轻。

& gt针对汽车零部件降低成本和轻量化的目标，提出了复合材料的应用方案

-发动机罩:内板(钢)+外板(铝)(与韩国汽车厂合作开发)

-电池组:钢外框+铝内芯(由POSCO概念PBP完成)

-屋顶结构:钢+树脂+钢(开发中的夹层板)

4

5

6

7

异种金属的点焊

异种金属的点焊

○目前异种金属的机械连接技术应用广泛，但为了降低制造成本，需要发展点焊技术。

○由于不同金属的不同热/物理特性以及金属间高脆性化合物的形成，焊接质量下降，导致点焊应用很少。

-通用汽车在凯迪拉克CT6座椅靠背的大规模生产中使用刚性焊条焊接不同的金属。

电池组复合材料应用方案及实例

○通过优化电极形状和焊接通电条件来提高焊接强度。

-剪切拉伸强度(TSS):与自冲铆接(SPR)相比，焊接强度处于同一水平或更高水平。

-横向拉伸强度(CTS):焊接强度为自冲铆接(SPR)水平的40~210%，为熔焊铝极限点焊强度的65%以上。

-点焊+电化学防腐结构胶带的连接方式高于自冲铆接+结构胶。

○获得最佳材料和粘接类型，以确保不同金属之间的焊接性能。

-不同涂层的异种金属结合特性:GI(或eg)>CR & gt通用航空

-根据接头类型的特点:钢/铝/钢>；铝/钢/钢

8

电池组复合材料应用方案及实例

刚性连接部件

-组件:铝/钢PKG托盘组件

-批量生产应用:自冲铆接(SPR)+结构胶、点焊(RSW)+结构胶。

-刚度评估模式:弯曲性能和扭转刚度。

-两种连接方式的初始斜率相似，判断车身结构刚度的表现相似。

*斜率之所以随着变形量的增加而不同，是因为受到实际量产中使用的减震器和制造方法(批量vs .手工)的影响。

点焊(RSW)可用于刚性连接部件。

9

0

耐蚀性

钢铝接头的电化学腐蚀

○电化学腐蚀:在不同金属的间接连接处，金属的一侧有严重的腐蚀。

-电化学腐蚀条件:①异种金属，②电接触，③置于同一电解液中，以上条件必须同时满足。

采用PosMAC1.5涂层钢+铝可以减少钢铝结合处的电化学腐蚀。

○钢铝轧制接头耐腐蚀试验结果(12年加速模拟腐蚀试验)

-[SteelINR] Cr涂层(gi >；GA & gtPosMAC1.5

-[AL OTR] CR触点涂层触点(gi >:GA & gt；PosMAC1.5)，可以同时减少铁和铝的腐蚀。

POSMAC 1.5和GI的耐腐蚀性，耐腐蚀性:钢降低50%，铝降低85%。

1

卷边接缝的内部腐蚀状态(75次循环)]

腐蚀深度检测结果:(中)钢INR，(右)铝OTR]

带内板(posmac 1.5)+外板(铝)的软篷部件的耐腐蚀性

-PosMAC1.5-AL，混合动力发动机罩零件制造(小型电动车用)，复合材料中磷酸盐处理和电泳/中间涂层/面漆/清漆的所有涂装工艺。

-经过12年的模拟加速腐蚀试验，内外板边缘和复合材料连接处的腐蚀情况:未发生腐蚀。

-涂层划痕处腐蚀:PosMAC1.5内板的涂膜没有剥离，铝上出现一些丝状腐蚀。

POSMAC 1.5-Al复合材料的阀盖零件在采用合理的涂覆工艺和密封剂时不会出现耐腐蚀缺陷。

复合材料的应用趋势

复合材料的应用已经从汽车外板的大量应用扩展到“新能源汽车电池组”领域

——新能源汽车重视续航里程，增加轻量化材料使用。

-电池组模块:它大多由铝制成，最近，由于热失控的风险，对钢的关注有所增加。

-电池组外壳:随着新能源汽车产销量的增加，更加注重成本和轻量化。

随着复合材料的应用越来越多，市场需求也会增加。

POSCO复合材料应用方案

-产品供应范围

根据复合形式区分制造和采购

主机厂&；零件厂:复合材料零件的设计、加工/生产，有色金属材料(铝、树脂等)的采购。)

POSCO:复合应用方案+复合钢

MM TF集团服务范围

-综合应用方案:改善客户利益的技术/商业支持服务。

-[有色构件]:有色构件用钢材或复合材料替代，扩大钢材的应用范围。

-[复合材料零件(有色金属材料+钢材)]:通过提供复合材料零件的应用方案，开拓新市场。

-[复合材料(夹芯板、复合钢板)]:与复合钢板厂家合作开发客户和材料，拓展市场。

POSCO复合材料应用方案

结构设计

POSCO电池组骨架用复合材料的概念设计和样品检测

1.概念设计

2.模拟分析的性能评估

3.样品制作

4.性能测试(三点弯曲测试)

PBP计划

电池组复合材料应用方案及实例

复合材料在电池组中的应用方案

& gt复合浦项制铁电池组的设计和样品制作

& gtPBP骨架(千兆钢+铝复合)

-与全铝相比，在同等重量/性能条件下，单价降低20%。

-与全钢相比，重量减轻10%，性能提高20%。

-复合材料，钢占71%，铝占29%。

列影响评估

& gt钢(第二PBP)性能优异，接近Al。

电池组复合应用方案示例

0

1

2

铝对比钢对比复合材料(电池组重量)

3

*以100kwh为基础，换算成60kwh进行对比。

-在与铝电池组(85kg)重量相近的情况下，可以保证同样的性能。

应用范围

电池组复合材料应用方案及实例

& gt钢与轻质铝复合材料应用设计方案

特点:比单一材料铝成本低/比单一钢重量轻。

& gt针对汽车零部件降低成本和轻量化的目标，提出了复合材料的应用方案

-发动机罩:内板(钢)+外板(铝)(与韩国汽车厂合作开发)

-电池组:钢外框+铝内芯(由POSCO概念PBP完成)

-屋顶结构:钢+树脂+钢(开发中的夹层板)

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异种金属的点焊

异种金属的点焊

○目前异种金属的机械连接技术应用广泛，但为了降低制造成本，需要发展点焊技术。

○由于不同金属的不同热/物理特性以及金属间高脆性化合物的形成，焊接质量下降，导致点焊应用很少。

-通用汽车在凯迪拉克CT6座椅靠背的大规模生产中使用刚性焊条焊接不同的金属。

电池组复合材料应用方案及实例

○通过优化电极形状和焊接通电条件来提高焊接强度。

-剪切拉伸强度(TSS):与自冲铆接(SPR)相比，焊接强度处于同一水平或更高水平。

-横向抗拉强度(CTS):焊接强度为自冲铆接(SPR)水平的40~210%，为熔焊铝极限点焊强度的65%以上。

-点焊+电化学防腐结构胶带的连接方式高于自冲铆接+结构胶。

○获得最佳材料和粘接类型，以确保不同金属之间的焊接性能。

-不同涂层的异种金属结合特性:GI(或eg)>CR & gt通用航空

-根据接头类型的特点:钢/铝/钢>；铝/钢/钢

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电池组复合材料应用方案及实例

刚性连接部件

-组件:铝/钢PKG托盘组件

-批量生产应用:自冲铆接(SPR)+结构胶、点焊(RSW)+结构胶。

-刚度评估模式:弯曲性能和扭转刚度。

-两种连接方式的初始斜率相似，判断车身结构刚度的表现相似。

*斜率之所以随着变形量的增加而不同，是因为受到实际量产中使用的减震器和制造方法(批量vs .手工)的影响。

点焊(RSW)可用于刚性连接部件。

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耐蚀性

钢铝接头的电化学腐蚀

○电化学腐蚀:在不同金属的间接连接处，金属的一侧有严重的腐蚀。

-电化学腐蚀条件:①异种金属，②电接触，③置于同一电解液中，以上条件必须同时满足。

采用PosMAC1.5涂层钢+铝可以减少钢铝结合处的电化学腐蚀。

○钢铝轧制接头耐腐蚀试验结果(12年加速模拟腐蚀试验)

-[SteelINR] Cr涂层(gi >；GA & gtPosMAC1.5

-[AL OTR] CR触点涂层触点(gi >:GA & gt；PosMAC1.5)，可以同时减少铁和铝的腐蚀。

POSMAC 1.5和GI的耐腐蚀性，耐腐蚀性:钢降低50%，铝降低85%。

1

卷边接缝的内部腐蚀状态(75次循环)]

腐蚀深度检测结果:(中)钢INR，(右)铝OTR]

带内板(posmac 1.5)+外板(铝)的软篷部件的耐腐蚀性

-PosMAC1.5-AL，混合动力发动机罩零件制造(小型电动车用)，复合材料中磷酸盐处理和电泳/中间涂层/面漆/清漆的所有涂装工艺。

-经过12年的模拟加速腐蚀试验，内外板边缘和复合材料连接处的腐蚀情况:未发生腐蚀。

-涂层划痕处腐蚀:PosMAC1.5内板的涂膜没有剥离，铝上出现一些丝状腐蚀。

POSMAC 1.5-Al复合材料的阀盖零件在采用合理的涂覆工艺和密封剂时不会出现耐腐蚀缺陷。

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