“加拿大企业推出获专利的高强度冷冲压钢 可用于EV电池外壳和其他应用”

世界汽车信息汽车OEM制造商面临着大幅提高燃料经济性和安全性，保持市场竞争地位，投资和推动电气化快速发展的艰巨任务。 在生产过程中采用高强度钢有助于实现这些。 据报道，加拿大先进的材料开发企业( advanced materials development )为顾客开发了获得专利的冷压用冷轧高强度钢( coldstamp-steel )，用于汽车的车身结构和安全部件、电动汽车的电池壳

(图像来源: amdoncorp )

coldstamp-steel的微结构中含有一个以上的马氏体、贝氏体、铁素体、残留奥氏体，其百分之几取决于钢的成分和热解决方法。 此外，还有部分碳化物、氮化物、碳氮化物。 这样得到的材料具有高强度和中延性，与商业冷轧钢材相比，coldstamp-steel具有更高的强度重量比。 其应用包括汽车保险杠的加固梁、柱子、车门防撞梁、台阶内侧和加固、侧梁加固、车顶框架、腰线加固、紧固件或卡子。

图1 (图像源: sae ) )。

coldstamp-steel分为1-3级，作为低合金成分为综合合金化元素(碳除外)； 3.0重量%。 表1表明，1级碳浓度最低，3级碳浓度最高。 该制造工艺主要包括:在碱性氧气转炉中溶解铁水后，在电弧炉中进行真空脱气或钢屑溶解的工序； 热轧； 酸洗； 冷轧； 连续退火和淬火； 为了得到平坦度而拉伸矫正。 coldstamp-steel可以制作冷轧卷材或冷轧薄板。

力学性能

/ S2// S2 /

图2 (图像源: sae )

coldstamp-steel具有适用于冷压的成形性。 将其与冷压用的3种商用冷轧高强度钢( ssab的docol 900m-1700m马氏体品种、arcelormittal的martinsite品种、kobo steels的kobelco品种)进行比较，则为Cold Stamco品种。 表2表示在astm标准拉伸试验中，1-3级室温下的纵/辊( l )和横) t )的机械性能。

图3 (图像源: sae )

coldstamp-steel的一些成分已经过溶解、热轧和冷轧、热解决和测试。 三级的两种成分( sc1和sc2成分)显示出最理想的性质。 表3表明，不同的热解决方法为sc1和sc2提供了广泛的机械性能。 这些材料适用于不同的车辆结构、安全部件以及电动汽车的电池壳结构。

图(图像源: sae ) (/s2/ ) )。

照片显示，sc1和sc2经过热解决后，室温下的工序应该努力。 从厚度0.06 in/1.50 mm的无涂层冷轧sc1上，沿l方向切出了2in(50mm )规格的astm标准拉伸试样。 从厚度0.04in(1.0mm )的无涂层冷轧sc2上，沿l方向切出3.15in ) 80mm的样品。

根据一般工艺，在sc1和sc2上进行含锌和镀铝的涂层。 表3表明，经过一般的镀锌和镀铝技术，可以热解决sc1和sc2，而不影响sc1和sc2的机械性能。 比较sc1、sc2和市售的高强度冷轧钢可知，1000-1050°f的高温回火后，只有sc1、sc2的拉伸强度超过175 ksi/1200 mpa，延伸率为9-10%。 进行淬火和高温回火后的sc1和sc2可以在不降低机械性能的情况下进行镀锌。

sc1和sc2都可以选择合适的工艺参数，用常规的点焊方法进行焊接。 碳浓度增加时，需要增加焊接力，调整焊接周期以实现高质量点焊。 sc1和sc2的碳当量cevm = %c + (%mn + %si )/6 + (%cr + %mo+%w + %v+%ti )/5 + (%ni + %cu )/15，分别约为0.975和0.61 与之相比，冷轧docol 1700m钢的碳当量约为1.26。 研究人员目前正在努力在不降低机械性能的情况下，将碳当量设为0.60以下，从而改善sc1和sc2。

电动汽车的电池盒[/s2/]

铝合金因其密度低、强度适宜而成为电动汽车电池壳的主要材料。 铝制电池壳和其他平台部件与同等的商业钢材相比，一般可以节省约40%的重量。 以前有消息称，最适合电池壳的铝合金是6000和7000系列类似的合金。

铝合金具有重量轻，可以回收利用的优点。 但是，如果电池组产生的热量使电池壳的温度提高到600°f(315°c )以上，铝合金就会显示出严重的劣势。 在600°f以上的温度下曝光300秒以上，弯曲强度会下降70%以上，特别是与电池单元直接接触的部件。 另外，在约2200°f(1205°c )的严重火灾中，电池盒会在约5秒内发生故障，给乘员带来很大的安全隐患。 热塑性塑料和复合材料受价格的影响，且采用温度远低于600华氏度，限制在电池外壳中的应用。

增加电池容量是电动汽车开发者最重要的关注点，过热、爆炸等电池故障的可能性也变高。 为了减少对乘车人员的潜在危害，需要采用比铝合金更坚固的材料。 镀锌和铝冷压钢，特别是sc2，是可以用于ev电池外壳的有吸引力的材料。 在不增加结构重量的情况下，可以代替高强度铝合金制的外壳，提高安全性、耐久性和安全性。 高强度铝合金板材每磅的生产价格比镀锌和镀铝冷压钢板的每磅生产价格高100%以上。

图4 (图像源: sae ) )。

由表4可知，sc2和7075-t6的比刚性、比屈服强度、比极限拉伸强度，由于sc2板材的厚度比7075-t6小2.8倍，因此可以在不增加电池壳体重量的情况下代替高强度铝合金。

coldstamp-steel可以用各种各样的游戏进行涂层。 例如，通过电镀或热镀锌，可以通过最高温度达到392°f(200°c )的长时间连续暴露来提供耐久性。 如果持续暴露在高于该温度的环境中，外层游离锌层会从下方的锌铁合金层剥离。 镀锌ColdStamp-Steel(sc1和sc2成分)具有表3所示的机械特性，但增加的镀层未被修正； 镀锌coldstamp-steel的耐腐蚀性与高强度铝合金没有太大差异。 与镀锌sc1或sc2板材的每磅价格相比，6000系列和7000系列铝合金板材的每磅生产价格高出100%以上。

经过1000-1050°f淬火和高温回火后，sc1和sc2的抗拉强度超过175 ksi ( 1，200 MPa )，延伸率为9-10%； 淬火、高温回火sc1和sc2可以在不降低力学性能的情况下进行镀锌。 镀锌钢的价格比热镀锌合金的价格要高一些。

coldstamp-steel经电镀或熔融工艺涂层，为电池壳的应用提供了明显的特点。 镀金和镀锌的coldstamp-steel可以防止电池壳在1400°F(760°C )的温度下发生故障，2200°F )到1205°C的火灾风险，因此紧急情况下电动汽车乘客的避难时间可以延长到 铝合金制电池壳的环境温度和高温下的耐久性与带涂层的coldstamp-steel制的相同重量壳没有太大差异。 另外，目前6000系列和7000系列铝合金板材每磅的生产价格比镀铝coldstamp-steel板材每磅价格高出100%以上。