自评总结—新一代超轻量化钢制车身技术方向

2023年12月22日，新一代超轻量化钢制车身技术方向举行2023年度考评会议，方向全体受聘教职工和参与本方向工作的硕博士研究生参加了考评会。参会人员汇报了各自在2023年度的科研工作进展及目标完成情况、人才培养及对中心建设和行业发展的贡献情况。

本年度方向述职共有5名受聘教职工，分别代表各自团队参加了汇报考评。方向受聘人员围绕汽车用高强韧热冲压钢、冷冲压钢及其焊接技术、应用性能评价等开展研究工作。

会上，每位参加考评人员充分展示了一年来的工作成果，同时，在方向首席易红亮教授组织下，与会人员对汇报人员的工作汇报进行了点评及学术讨论，在研究方向、方法、思路等方面互相提出了许多建设性的意见和有价值的建议，汇报考评发挥了很好的学术交流作用，体现了协同创新、共同发展的团队精神。

在铝硅镀层热冲压钢方面，易红亮教授组织校内科研人员和育材堂（苏州）材料科技有限公司工程技术人员进行了一系列基础研究与技术创新，开发出具有自主知识产权的全强度系列新型高韧性铝硅镀层热冲压钢，打破了国外技术垄断。该技术先后在中国及美国、欧盟、日本、韩国申报发明专利35件，相关专利已许可给中国宝武集团、鞍钢集团及欧洲某钢铁巨头，首次实现我国汽车钢原创技术向发达工业国家反向输出。现已通过长城、一汽、东风等国内多数自主品牌车企材料认证，也通过了GM、PSA等国外汽车品牌材料认证，为全球首个通过通用汽车高弯曲韧性铝硅镀层牌号（GMW14400）的产品。2021年开始批量供货，截至2023年8月累计生产超6万吨，授权钢铁企业新增销售额4.9亿，新增效益9000万元。在长城、东风、一汽、奇瑞等车企装车应用超过23万辆，为汽车企业吨钢降本20~30%，2022年至今累计降本2.4亿元。该技术获中国汽车工程学会“国际领先水平”科技成果评价，入选《世界金属导报》“2022年世界钢铁工业十大技术要闻”，获2023年中国汽车工程学会技术发明奖一等奖。为我国汽车轻量化技术做出重大贡献，同时助力国家“双碳”战略。

在热冲压钢激光拼焊方面，易红亮教授团队在2023年第十六届国际汽车轻量化大会上发布“EasyFrame®高强韧高精度一体化激光拼焊技术”，该技术是基于AluSlim®高韧性铝硅镀层热冲压钢产品开发的免消融工序的柔性间隙激光拼焊技术，主要包括：1）万能焊丝技术，可满足500~2000MPa多强度多厚度热冲压钢的多焊缝高精度一体化激光拼焊需求，首发一款焊丝同时适应所有激光拼焊工况填丝焊技术；2）超强焊缝韧化技术，最高强度2000MPa汽车钢激光拼焊焊缝的强化与韧化，首发AluSlim®2000/AluSlim®2000激光拼焊技术；3）柔性间隙拼焊技术，最稳定应对激光拼焊坯料的尺寸偏差问题，最先进Souring®装备技术与焊缝柔性强韧化技术的完美结合，首发多强度最大允许0~0.5mm变间隙激光拼焊技术。该技术不仅实现了高强韧性和高精度的激光拼焊产品，而且在焊接工艺和焊丝设计方面也取得了重大突破。

在免镀层热成型钢方面，徐伟教授组织团队研究人员开发了基于V微合金化的2000MPa级免镀层热成型钢，强度及抗氧化性能均优于现有钢种。并基于免镀层热成形钢体系，研发了适用于多种强度级别、厚度规格的柔性直接激光拼焊技术，焊缝强度均匀，制备了变强度免镀层热成形钢门环试制件。针对免镀层热成型钢高温氧化问题，揭示了Cr-Si合金化在热轧与热成形阶不同氧化机理，为下一步合金化设计指明方向。该研究获得国家自然科学基金联合重点项目，国家重点研发计划课题支持。

在激光拼焊板设计优化方面，蒋忠中教授组织团队研究人员建立了同时考虑焊缝位置和零件排样的多目标优化理论模型，设计了激光拼焊多目标优化算法，发展了不规则多边形排料理论。并提出了零部件分类排样优化策略，采用迁移学习模型对零件根据形状分类再排样的方法，显著提升了排样方案的材料利用率。针对昂贵优化过程中目标函数值评价耗时长的难题，提出了带有增量的支持向量回归模型，通过对高质量解的筛选节约了计算资源，缩短了求解时间，为进一步研究多约束大规模问题奠定了基础。

在先进高强钢焊接方面，谢广明教授带领团队本年度建成了包括高速激光填丝焊、激光-CMT电弧复合焊、激光飞行焊以及激光羽烟分析系统在内完整的先进焊接实验平台，具体针对激光拼焊铝硅镀层热成形钢中接头力学性能波动的问题展开研究，基于Al镀层热成形钢焊接冶金机理及等离子体激发行为，所开发的焊接工艺极大改善了拼焊接头性能稳定性，相关技术在育材堂激光拼焊产线实现量产应用；针对2300MPa级超高强钢开展了激光-电弧复合焊接的研究工作，通过工艺优化、焊丝设计，获得了已知最高接头强度1700MPa的高质量焊接接头；针对高强韧中锰钢开展了搅拌摩擦焊接的研究工作，在焊缝中通过调控层错能，获得了具有优异稳定性的奥氏体组织，不仅显著改善了接头的强韧性，而且极大提升了接头的抗氢脆性能，相关结果发表在Corrosion Science和Journal of Materials Science and Technology杂志上。

在先进高强钢应用技术方面，唐帅副教授本年度揭示了掺杂元素、空位、界面等缺陷与氢交互作用的电子特性，提出了“化学/应变耦合强氢陷阱设计”的马氏体组织调控的学术思想，开发了热轧淬火-温轧短流程新工艺，基于机器学习+遗传算法实现了超高强钢化学成分的智能设计，开发出低全固溶温度、宽工艺窗口型、低成本析出强化型800~1150MPa系列超高强钢，突破了国外技术垄断，实现了强度、高局部成形和高抗氢脆性能共同提升，为超高强钢的高局部成形、抗氢脆调控等应用技术开发提供了新思路，并与山钢等企业达成合作意向。

2023年度，本方向牵头中国汽车工程学会“技术发明奖”一等奖1项，参与辽宁省科技进步一等奖1项；获批纵向科研项目9项，新签横向科研项目3项，总金额2300余万元；发表论文42篇，其中SCI收录36篇；授权国内发明专利8件、国际专利10件；本方向徐伟教授获评“辽宁省优秀教师”，青年教师杨达朋入选2023年度中国汽车工程学会“青年人才托举工程”；2名研究生获得国家奖学金，获“挑战杯”创新创业大赛国家一等奖1项、其它省部级以上科技竞赛奖励4项。