2000 兆帕 ( MPa ) 的强度意味着什么 ? ——是马里亚纳海沟万米深处海压的 20 倍 ; 是一个指甲盖上站 5 头成年雄性亚洲象时承受的压力。而在新材料的世界里 , 一根直径 3 毫米的 2000MPa 级钢丝 , 也能轻松吊起一辆 mini 牌汽车。

如今 , 随着技术的演进 , 这种过去主要用于重机钢缆、桥梁拉索、F1 赛车、航天飞机等的超高强度材料 , 也得以低成本地走入大众的日常生活。

" 采用 2000MPa 超高强度钢材制造的车门框架 , 能让车门框在承受 10 倍车重撞击时 , 将形变幅度控制在 50 毫米以内 , 有效保障了乘员舱的完整性和生存空间。" 育材堂 ( 苏州 ) 材料科技有限公司 ( 以下简称 " 育材堂 " ) 董事长易红亮介绍。

自 2017 年成立以来 , 这家中国新材料公司接连打破汽车钢世界纪录 , 在专利诉讼中与国际巨头八度交锋 , 并八度获胜 , 突破了海外 20 余年的关键技术壁垒 , 帮助钢铁和汽车工业实现先进汽车钢的技术平权。

既要 " 轻 ", 更要 " 硬 "

对于新能源车而言 , 需要依靠减重以提升续航。但同时 , 与行车安全直接相关的车体强度 , 也愈发受到重视。面对车企这种 " 既要又要 " 的需求 , 传统钢材往往面临 " 一强就重、一轻就弱 " 的困境。

目前 ," 铝硅镀层热成形钢 " 技术是唯一能同时满足轻量化、超高强度、量产、安全可靠的工业化解决方案。一方面 , 将钢材加热后再冲压成形 , 可改变钢材内部微观结构分布 , 在不增重的同时 , 实现强度飙升 ; 另一方面 , 铝硅镀层能够很好地避免钢材氧化、减少冲压磨具磨损 , 并有效提高汽车零部件的防腐蚀等级。新能源车的续航、安全以及利润都被这一钢材技术直接影响着。

但这一看似成熟的技术 , 却在问世 20 多年后 , 仍受制于韧性缺失导致的安全问题。

具体而言 , 作为镀层的铝合金会和钢发生反应 , 产生一层铁铝化合物 , 其中的碳会被 " 驱赶 " 到最近的钢材中 , 导致钢材局部碳含量上升 , 钢材硬化变脆。犹如在零食袋上开了一个 V 形小缺口 , 一撕 , 便开。

由于韧性的缺失 , 超高强度钢的氢致延迟开裂也更加可怕。" 这也是车企最怕的‘幽灵现象’。" 易红亮称 ," 汽车材料冲压成形时看似完好 , 放置几天后却突然开裂 , 甚至焊装到车上才暴露问题。这种‘氢致延迟开裂’看不见摸不着 , 就像幽灵一样困扰行业多年。"

育材堂的解决方案很简单——减少铁铝化合物的厚度。即在钢材加热过程中尽可能地打薄那层生成的铁铝化合物 , 尽量减少碳的挤出 , 不让碳溢出破坏钢的韧性 , 从而同时保证了钢材的高强度、轻量化以及稳定可靠 , 在国际上首次解决了热冲压钢韧性不足、延迟开裂的两大难题。

技术原理听起来好像也没有很难 , 但实际上 , 这条路中国企业却走了很久。

打破 " 技术铁幕 ", 专利战 8:0 获胜

1999 年 , 全球钢铁巨头安赛乐 - 米塔尔 ( ArcelorMittal, 简称 " 安米 " ) 率先开发 " 铝硅镀层热成形钢 " 技术 , 有效避免了无镀层热冲压钢板表面氧化的问题 , 并在磨具保护、零件尺寸精度、耐蚀性等方面也表现出优异性能。

但这一核心工艺长期以来都被安米通过专利墙封锁 , 其他企业若想生产铝硅镀层热冲压钢 , 都需要向安米支付高昂专利费。这也使安米变相掌控了全球铝硅镀层热成形钢的定价权。据业内人士分析 , 安米铝硅镀层热成形钢的利润率显著高于普通钢材 , 享有较高溢价空间。

另一边的市场中 ,2024 年 , 全球汽车行业每年的热成形钢使用量约 500 万吨 , 约占汽车用钢的 20%, 而中国约有 100 万吨的需求。可以说 , 只要专利不被打破 , 成本就下不去。但就是 " 铁铝碳 " 之间融合的这么点事情 , 却难住了全球大多数的企业。

直至 2018 年 4 月 , 育材堂申请了中国国家发明专利 , 并于 2019 年 9 月获得专利授权 , 才得以打破安米专利统治。

而 2019 年至今 , 育材堂也与国际巨头累计在镀层技术专利领域八次交锋 , 期间从无败绩 , 不仅打破了海外巨头长达 20 年的技术壁垒 , 也多次打破汽车钢的世界纪录——例如 , 在德国汽车工业联合会 ( VDA ) 制定的汽车钢材韧性关键指标 " 标准三点弯曲角实验 " ( VDA-238 ) 中 , 安米的专利带镀层材料 ( 1.5mm 厚度 ) 的弯曲角度通常为 55 度 , 而育材堂研发的新技术成功将这一指标提升至 65 度。

作为我国首家聚焦钢铁的科技公司 , 育材堂不仅推动了汽车钢材性能指标的提升、帮助钢铁和汽车工业实现先进汽车钢的技术平权 , 更使其成为目前唯一反向对欧洲进行钢铁专利许可的中国公司。

另外 , 据报道 , 育材堂已率先完成可能是全球最高强度的铝硅镀层热成形钢的开发 , 完成国际反超。并将 " 铝硅镀层热冲压钢激光拼焊技术 " 应用于汽车一体化门环等部件制造 , 破解传统车门多部件焊接导致的重量增加、结构强度不均、生产效率低下等弊端。使材料利用率提升了 10%-15%, 显著降低了碳排放。

得益于此 , 育材堂也收获了来自小米、红杉资本、元禾控股、易方达等头部机构的多轮投资 , 并与理想、长城、极氪等多家国产汽车头部品牌建立合作。

市场数据显示 , 预计 2030 年 , 全球铝硅镀层热成形钢市场规模将达 1000 万吨 , 其中中国将占据 35% 的市场份额。各个产业方所看重的 , 无疑是铝硅镀层热成形钢在新能源车轻量化进程中不可替代的价值。

" 当车企在智能驾驶领域‘仰望星空’时 , 我们愿做安稳托起他们的‘大地’——让每辆车既有‘钢筋铁骨’ , 又轻盈如翼。" 易红亮此前在接受采访时表示。