Page 13 - 机械工程材料2025年第三期
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马鸣图，等：论汽车材料研发和推广应用的EVI模式


              DP1000钢、TRIP1000钢、TWIP1000钢、CP800钢、               基于2001—2003年钢制白车身和铝制白车身的质
              CP1000钢、MS1500钢的占比分别为9.5%，10.0%，                  量，并参考多材料白车身的质量以及2004—2008年
              9.5%，2.3%，9.5%，9.3%，1.3%，再加少量高强度                  前十位钢制白车身的质量综合分析而定                   ［15］ ；然后确
              低合金钢和烘烤硬化钢。通过辊压成形、冲压成形、                           定直流电机的功率、电池包的容量和续驶里程以及
              激光拼焊以及差厚板热冲压成形和激光拼焊烧烤硬                            最高车速，并确保车辆满足8项碰撞安全法规要求。
              化热冲压成形制造相关零件。在考虑白车身性能和                            基于有关指标，确定用材方案以及加工制造工艺技
              制造工艺时，必须考虑白车身的连接方式。根据不                            术。白车身的下部空间采用空间桁架结构，上部采
              同部位的结构特点和性能要求，对点焊连接、激光焊                           用单体式全承载式结构。同时，参考超轻钢汽车车
              接连接、粘胶连接等连接方式进行优化分析和试验                            身（ultra light steel auto body，ULSAB）结构，将白车
              研究，确保合适的材料通过合适的工艺应用在合适                            身的下部桁架和电池包相融合。在整车造型方面，
              的部位，从而实现车身的轻量化目标，并提升开发车                           充分考虑空气动力学特征和风阻的灵敏性。在保证
              型的整体安全性。                                          乘员仓安全的前提下，通过优化设计使乘员仓顶部
                  FSV白车身EVI开发流程中的性能验证阶段包                        空间得以最大化。前悬架采用MacPherson（ 麦弗逊）
              括白车身刚度、强度和疲劳性能的测定，白车身的模                           悬架，后悬架采用扭力梁悬架。应用来自加利福尼
              态分析，前撞、后撞、侧撞、柱撞、顶部压溃、翻滚等                          亚大学圣芭芭拉分校的相关软件，对车辆的碳排放
              测试。在完成所有检测项目后进行性能评定，若各                            情况与标杆车进行对照评估，并合理控制白车身的
              项指标均符合要求，则可以进行试制和量产。                              成本。在第一代电动车开发过程中，其特征参量均
                  FSV项目具备以下5个特点。其一，采用先进                         经过准确的设计计算确定。根据所选定的标杆车，
              的设计理念，在FSV设计过程中，先进的钢铁材料                           确定整车的尺寸为长4.32 m、宽1.83 m、高1.55 m，
              和应用技术与先进的设计理念相结合，形成了结构                            参考的白车身质量为296.6 kg，而开发的白车身质量
              优化和用材合理的完美解决方案。为形成最佳的设                            目标设定为218.1 kg，减重目标为78 kg。该车型计
              计方案，在一个白车身系统中，根据不同部位的功                            划配备100 kW永磁直流电机、30 kW锂离子电池包，
              能要求，应用多个CAE工具进行优化。其二，车身                           续驶里程为160 km，最高车速为150 km · h           −1 。在安
              材料所应用的先进高强度钢的占比高达97%，其中                           全方面，该车型需满足8项碰撞安全法规要求，即顶
              千兆钢（GIGA钢）的占比大于50%，所用的钢铁材                         部压溃（FMVSS 216&IIHS）、侧碰（FMVSS 214D&
              料能够满足车身用材的高强度、良好成形性能、轻量                           IIHS） 、侧边柱碰（FMVSS 214P&EURONCAP）、正
              化和良好碰撞性能的要求。其三，应用先进的成形                            碰（USNCAP） 、偏置碰（EURONCAP&IIHS）、后碰
              技术，包括热成形、液压成形、激光拼焊、辊压成形                          （FMVSS 301）、低速碰（RCAR&IIHS）、行人保护（EU
              等，同时通过改善钢种的加工硬化特性，提高成形性                           PED-PRO Phase 2） 等。该车型的用材方案为先进
              能并增加碰撞安全性。其四，根据板材的规格、性能                           高强度钢占比65.0%、抗拉强度大于1 GPa的超高强
              特征、成形方法以及对成形后零件功能的预测，优化                           度钢占比45.4%、镁板占比2.0%，按照具体材料牌
              产品的集成方案，同时应用成本分析软件模拟评估                            号的方案为软钢占比2.5%、镁板占比2.0%、热成形
              零件的成本和性价比以及零件全寿命周期的二氧化                            钢（包括 1 470 MPa和 2 000 MPa级别）占比 8.2%、
              碳排放量。其五，开展全寿命周期的技术评估，即进                           复相钢（CP1180钢）与马氏体钢（M1470钢）的组合
              行生产、使用、回收全流程的二氧化碳排放量和能耗                           占比10.3%、POSCO专用马氏体成形钢占比3.9%、
              的评估，以最大限度地减少能耗和全寿命周期的二                            孪晶诱发塑性钢（TWIP980钢）占比10.4%、相变诱
              氧化碳排放量，使其完全符合绿色环保的要求以及                            发塑性钢（TRIP980 钢和 1180 钢）占比 3.3%、相变
              未来法规的规定，同时考虑材料的回收利用效益。                            诱发塑性钢（TRIP590钢）占比1.6%、双相钢（DP980
                  对于新能源汽车的轻量化，POSCO公司提出了                        钢）占比9.3%、双相钢（DP490钢，590钢，780钢）占
              独具特色的EVI解决方案，其第一代电动车（PBC-                         比15.6%、电工钢占比0.53%、其他电工产品用钢占
              EV） 开发过程如下：首先选定标杆车，确定参考质量                         比 32.9%。在制造工艺技术方面，冲压成形、激光
              和减重目标，并根据POSCO公司产品的特点，确定                          拼焊、液压成形、热成形、滚压成形等多种工艺得到
              采用全车速下具有高安全性的全钢结构，减重目标                            广泛应用。在冲压成形技术中，根据零件的性能要

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