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“自强不息、知行合一”是东北大学八字校训。这八个字激励着一代又一代学子,也成为东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室教授易红亮努力的目标。
自强不息,打破外商巨头垄断格局
2019年9月18日,在第十三届中国汽车轻量化大会上,易红亮教授团队发布新型高韧性热冲压钢铝硅镀层技术,打破了国外钢铁巨头——安赛乐米塔尔集团(简称“安米”)长达20多年的全球独家专利技术供货格局。
易红亮教授团队的新技术一经发布,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”。在研发“好钢”和“更好钢”的技术创新之路上,易红亮教授团队不断求新求变、打破层层壁垒。
在1000MPa级热冲压钢方面,团队成功研发了全马氏体组织的铝硅镀层热冲压钢AluSlim®1000,打破了国外钢铁巨头在1000MPa级铝硅镀层热冲压钢的全球独家供货格局;在1500MPa级热冲压钢方面,研究团队提出了“铝硅镀层/基体界面富碳致脆”理论,综合强韧性优于国外钢铁巨头同类产品20%以上,同时解决了延迟开裂风险问题;在2000MPa级热冲压钢方面,研究团队前期提出“纳米析出韧化”理论,利用纳米级VC析出降低基体中C含量,实现了全球首次2000MPa级汽车钢工业化应用,该技术获得了2020年冶金科学技术奖一等奖。
针对“好钢”在汽车行业的应用,易红亮教授团队提出了热冲压钢铝硅镀层中柯肯达尔孔洞的遗传效应,满足了汽车行业焊接标准。新材料由于镀层减薄,热冲压后表面为硬度较低的FeAl相,大幅降低了电极磨损与现场修磨频次,解决了困扰汽车行业的痛点问题。
不断破局的技术创新逐渐形成了热冲压钢“镀层——材料——焊接”技术的自主知识产权体系,在国内外申请了50件发明专利,核心专利先后在中国、美国、欧洲、日本、韩国、加拿大等多个国家和地区获得了专利授权,突破了国外长达20多年的全球技术垄断,打破了其全球独家供货格局。不仅如此,易红亮教授团队还以专利许可的形式分别授权给多家中国钢铁企业和欧洲某钢铁巨头,实现中国钢铁材料原创技术的商业化和国际化。
知行合一,共创产业链的最大效益
目前,易红亮教授研究团队已与部分国内新能源车企先后签订了合作研发协议,并与长三角先进材料研究院和中科院苏州纳米所签订了实验平台设备共用合作协议,可依托两个科研院所的检测实力助力团队技术研发。通过与产业链上下游企业的合作,团队开发的技术能够借助合作企业的产线进行试制和性能评价,而试制和评价过程的结果反馈将使得项目团队可以不断优化技术方案,改进产品性能,进而对整个产业起到正向的推动作用。
面对通用汽车提出的提高铝硅镀层热冲压钢韧性的要求,团队研发的材料成功实现了将铝硅镀层热冲压钢弯曲韧性提升20%,并获得了通用汽车对该材料的认证。目前马鞍山钢铁生产的1500MPa级薄铝硅镀层热冲压钢是全球唯一通过通用汽车HS1300T/950Y-MS-IB高韧性材料认证的产品。
2024年,该系列产品继续扩大应用范围,已在长安、极氪、岚图汽车的多款车型实现应用。新产品的应用正在快速增长,根据目前相关车企定点车型预测,预计2024年生产量将超过12万吨,应用车型销量超过100万台;预计2025年生产量将超过20万吨,应用车型销量超过160万台。
此外,这一项目技术打破了安赛乐米塔尔集团(简称“安米”)对铝硅镀层热冲压钢的全球独家供货格局,使汽车企业吨钢采购成本降低2000至3000元。中国汽车市场铝硅镀层热冲压钢年用量约120万吨,且在快速增长,新技术的出现每年可为我国汽车行业节省钢材采购成本超30亿元。
在此基础上,易红亮教授团队打造了全新的产学研创新模式,东北大学通过基础研究造就了“从0到1”的科学创新,东北大学孵化的科技企业育材堂(苏州)材料科技有限公司进行技术研发和产业化推广,并联合汽车用钢产业链上下游企业协同创新实现规模产业化应用,让产业链上所有企业均在该颠覆性技术平台上实现技术升级和重大商业获益,以商业规则调动全产业链积极性,促使整个产业链均积极自愿为这一颠覆性技术的商业化应用做出各自重大技术和财务投入。以市场经济规律为基础,打通从“原子”到“车身”的产业链融通发展,促进高校“从0到1”的科学创新高效转化。目前已构建起“东北大学-育材堂-钢铁厂-零部件厂-汽车厂”的汽车用钢“基础理论-技术开发-工业应用”完整产业链研究开发体系,打破学科间和科学/工程间壁垒,促进汽车用钢技术产学研协同创新,为我国材料领域(尤其是涉及长流程、多学科)的技术研发和产业化应用树立了新的产学研合作模式。
2020年11月,易红亮教授团队联合汽车轻量化技术创新战略联盟等机构,在苏州工业园区内举办了一场“轻量化材料领域——高韧性铝硅镀层技术培训会”。来自东北大学、育材堂、香港大学、通用汽车(中国)科学研究院、泛亚汽车技术中心、东风汽车技术中心、奇瑞汽车、福特汽车工程研究(南京)的40余名代表齐聚一堂、互动交流,不仅提升了行业技术人员对铝硅镀层热冲压钢的理解,而且还加快了对高韧性铝硅镀层热冲压钢产业化应用技术的推广。(杨达朋)