寶馬與邁凱倫合作開發純電跑車及跨駕車

復合材料的應用趨勢

復合材料的應用已經從汽車外板的大量應用擴展到“新能源汽車電池組”領域

——新能源汽車重視續航里程，增加輕量化材料使用。

-電池組模塊:它大多由鋁制成，最近，由于熱失控的風險，對鋼的關注有所增加。

-電池組外殼:隨著新能源汽車產銷量的增加，更加注重成本和輕量化。

隨著復合材料的應用越來越多，市場需求也會增加。

POSCO復合材料應用方案

-產品供應范圍

根據復合形式區分制造和采購

主機廠&；零件廠:復合材料零件的設計、加工/生產，有色金屬材料(鋁、樹脂等)的采購。)

POSCO:復合應用方案+復合鋼

MM TF集團服務范圍

-綜合應用方案:改善客戶利益的技術/商業支持服務。

-[有色構件]:有色構件用鋼材或復合材料替代，擴大鋼材的應用范圍。

-[復合材料零件(有色金屬材料+鋼材)]:通過提供復合材料零件的應用方案，開拓新市場。

-[復合材料(夾芯板、復合鋼板)]:與復合鋼板廠家合作開發客戶和材料，拓展市場。

POSCO復合材料應用方案

結構設計

POSCO電池組骨架用復合材料的概念設計和樣品檢測

1.概念設計

2.模擬分析的性能評估

3.樣品制作

4.性能測試(三點彎曲測試)

PBP計劃

電池組復合材料應用方案及實例

復合材料在電池組中的應用方案

& gt復合浦項制鐵電池組的設計和樣品制作

& gtPBP骨架(千兆鋼+鋁復合)

-與全鋁相比，在同等重量/性能條件下，單價降低20%。

-與全鋼相比，重量減輕10%，性能提高20%。

-復合材料，鋼占71%，鋁占29%。

列影響評估

& gt鋼(第二PBP)性能優異，接近Al。

電池組復合應用方案示例

0

1

2

鋁對比鋼對比復合材料(電池組重量)

3

*以100kwh為基礎，換算成60kwh進行對比。

-在與鋁電池組(85kg)重量相近的情況下，可以保證同樣的性能。

應用范圍

電池組復合材料應用方案及實例

& gt鋼與輕質鋁復合材料應用設計方案

特點:比單一材料鋁成本低/比單一鋼重量輕。

& gt針對汽車零部件降低成本和輕量化的目標，提出了復合材料的應用方案

-發動機罩:內板(鋼)+外板(鋁)(與韓國汽車廠合作開發)

-電池組:鋼外框+鋁內芯(由POSCO概念PBP完成)

-屋頂結構:鋼+樹脂+鋼(開發中的夾層板)

4

5

6

7

異種金屬的點焊

異種金屬的點焊

○目前異種金屬的機械連接技術應用廣泛，但為了降低制造成本，需要發展點焊技術。

○由于不同金屬的不同熱/物理特性以及金屬間高脆性化合物的形成，焊接質量下降，導致點焊應用很少。

-通用汽車在凱迪拉克CT6座椅靠背的大規模生產中使用剛性焊條焊接不同的金屬。

電池組復合材料應用方案及實例

○通過優化電極形狀和焊接通電條件來提高焊接強度。

-剪切拉伸強度(TSS):與自沖鉚接(SPR)相比，焊接強度處于同一水平或更高水平。

-橫向拉伸強度(CTS):焊接強度為自沖鉚接(SPR)水平的40~210%，為熔焊鋁極限點焊強度的65%以上。

-點焊+電化學防腐結構膠帶的連接方式高于自沖鉚接+結構膠。

○獲得最佳材料和粘接類型，以確保不同金屬之間的焊接性能。

-不同涂層的異種金屬結合特性:GI(或eg)>CR & gt通用航空

-根據接頭類型的特點:鋼/鋁/鋼>；鋁/鋼/鋼

8

電池組復合材料應用方案及實例

剛性連接部件

-組件:鋁/鋼PKG托盤組件

-批量生產應用:自沖鉚接(SPR)+結構膠、點焊(RSW)+結構膠。

-剛度評估模式:彎曲性能和扭轉剛度。

-兩種連接方式的初始斜率相似，判斷車身結構剛度的表現相似。

*斜率之所以隨著變形量的增加而不同，是因為受到實際量產中使用的減震器和制造方法(批量vs .手工)的影響。

點焊(RSW)可用于剛性連接部件。

9

0

耐蝕性

鋼鋁接頭的電化學腐蝕

○電化學腐蝕:在不同金屬的間接連接處，金屬的一側有嚴重的腐蝕。

-電化學腐蝕條件:①異種金屬，②電接觸，③置于同一電解液中，以上條件必須同時滿足。

采用PosMAC1.5涂層鋼+鋁可以減少鋼鋁結合處的電化學腐蝕。

○鋼鋁軋制接頭耐腐蝕試驗結果(12年加速模擬腐蝕試驗)

-[SteelINR] Cr涂層(gi >；GA & gtPosMAC1.5

-[AL OTR] CR觸點涂層觸點(gi >:GA & gt；PosMAC1.5)，可以同時減少鐵和鋁的腐蝕。

POSMAC 1.5和GI的耐腐蝕性，耐腐蝕性:鋼降低50%，鋁降低85%。

1

卷邊接縫的內部腐蝕狀態(75次循環)]

腐蝕深度檢測結果:(中)鋼INR，(右)鋁OTR]

帶內板(posmac 1.5)+外板(鋁)的軟篷部件的耐腐蝕性

-PosMAC1.5-AL，混合動力發動機罩零件制造(小型電動車用)，復合材料中磷酸鹽處理和電泳/中間涂層/面漆/清漆的所有涂裝工藝。

-經過12年的模擬加速腐蝕試驗，內外板邊緣和復合材料連接處的腐蝕情況:未發生腐蝕。

-涂層劃痕處腐蝕:PosMAC1.5內板的涂膜沒有剝離，鋁上出現一些絲狀腐蝕。

POSMAC 1.5-Al復合材料的閥蓋零件在采用合理的涂覆工藝和密封劑時不會出現耐腐蝕缺陷。

復合材料的應用趨勢

復合材料的應用已經從汽車外板的大量應用擴展到“新能源汽車電池組”領域

——新能源汽車重視續航里程，增加輕量化材料使用。

-電池組模塊:它大多由鋁制成，最近，由于熱失控的風險，對鋼的關注有所增加。

-電池組外殼:隨著新能源汽車產銷量的增加，更加注重成本和輕量化。

隨著復合材料的應用越來越多，市場需求也會增加。

POSCO復合材料應用方案

-產品供應范圍

根據復合形式區分制造和采購

主機廠&；零件廠:復合材料零件的設計、加工/生產，有色金屬材料(鋁、樹脂等)的采購。)

POSCO:復合應用方案+復合鋼

MM TF集團服務范圍

-綜合應用方案:改善客戶利益的技術/商業支持服務。

-[有色構件]:有色構件用鋼材或復合材料替代，擴大鋼材的應用范圍。

-[復合材料零件(有色金屬材料+鋼材)]:通過提供復合材料零件的應用方案，開拓新市場。

-[復合材料(夾芯板、復合鋼板)]:與復合鋼板廠家合作開發客戶和材料，拓展市場。

POSCO復合材料應用方案

結構設計

POSCO電池組骨架用復合材料的概念設計和樣品檢測

1.概念設計

2.模擬分析的性能評估

3.樣品制作

4.性能測試(三點彎曲測試)

PBP計劃

電池組復合材料應用方案及實例

復合材料在電池組中的應用方案

& gt復合浦項制鐵電池組的設計和樣品制作

& gtPBP骨架(千兆鋼+鋁復合)

-與全鋁相比，在同等重量/性能條件下，單價降低20%。

-與全鋼相比，重量減輕10%，性能提高20%。

-復合材料，鋼占71%，鋁占29%。

列影響評估

& gt鋼(第二PBP)性能優異，接近Al。

電池組復合應用方案示例

0

1

2

鋁對比鋼對比復合材料(電池組重量)

3

*以100kwh為基礎，換算成60kwh進行對比。

-在與鋁電池組(85kg)重量相近的情況下，可以保證同樣的性能。

應用范圍

電池組復合材料應用方案及實例

& gt鋼與輕質鋁復合材料應用設計方案

特點:比單一材料鋁成本低/比單一鋼重量輕。

& gt針對汽車零部件降低成本和輕量化的目標，提出了復合材料的應用方案

-發動機罩:內板(鋼)+外板(鋁)(與韓國汽車廠合作開發)

-電池組:鋼外框+鋁內芯(由POSCO概念PBP完成)

-屋頂結構:鋼+樹脂+鋼(開發中的夾層板)

4

5

6

7

異種金屬的點焊

異種金屬的點焊

○目前異種金屬的機械連接技術應用廣泛，但為了降低制造成本，需要發展點焊技術。

○由于不同金屬的不同熱/物理特性以及金屬間高脆性化合物的形成，焊接質量下降，導致點焊應用很少。

-通用汽車在凱迪拉克CT6座椅靠背的大規模生產中使用剛性焊條焊接不同的金屬。

電池組復合材料應用方案及實例

○通過優化電極形狀和焊接通電條件來提高焊接強度。

-剪切拉伸強度(TSS):與自沖鉚接(SPR)相比，焊接強度處于同一水平或更高水平。

-橫向抗拉強度(CTS):焊接強度為自沖鉚接(SPR)水平的40~210%，為熔焊鋁極限點焊強度的65%以上。

-點焊+電化學防腐結構膠帶的連接方式高于自沖鉚接+結構膠。

○獲得最佳材料和粘接類型，以確保不同金屬之間的焊接性能。

-不同涂層的異種金屬結合特性:GI(或eg)>CR & gt通用航空

-根據接頭類型的特點:鋼/鋁/鋼>；鋁/鋼/鋼

8

電池組復合材料應用方案及實例

剛性連接部件

-組件:鋁/鋼PKG托盤組件

-批量生產應用:自沖鉚接(SPR)+結構膠、點焊(RSW)+結構膠。

-剛度評估模式:彎曲性能和扭轉剛度。

-兩種連接方式的初始斜率相似，判斷車身結構剛度的表現相似。

*斜率之所以隨著變形量的增加而不同，是因為受到實際量產中使用的減震器和制造方法(批量vs .手工)的影響。

點焊(RSW)可用于剛性連接部件。

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耐蝕性

鋼鋁接頭的電化學腐蝕

○電化學腐蝕:在不同金屬的間接連接處，金屬的一側有嚴重的腐蝕。

-電化學腐蝕條件:①異種金屬，②電接觸，③置于同一電解液中，以上條件必須同時滿足。

采用PosMAC1.5涂層鋼+鋁可以減少鋼鋁結合處的電化學腐蝕。

○鋼鋁軋制接頭耐腐蝕試驗結果(12年加速模擬腐蝕試驗)

-[SteelINR] Cr涂層(gi >；GA & gtPosMAC1.5

-[AL OTR] CR觸點涂層觸點(gi >:GA & gt；PosMAC1.5)，可以同時減少鐵和鋁的腐蝕。

POSMAC 1.5和GI的耐腐蝕性，耐腐蝕性:鋼降低50%，鋁降低85%。

1

卷邊接縫的內部腐蝕狀態(75次循環)]

腐蝕深度檢測結果:(中)鋼INR，(右)鋁OTR]

帶內板(posmac 1.5)+外板(鋁)的軟篷部件的耐腐蝕性

-PosMAC1.5-AL，混合動力發動機罩零件制造(小型電動車用)，復合材料中磷酸鹽處理和電泳/中間涂層/面漆/清漆的所有涂裝工藝。

-經過12年的模擬加速腐蝕試驗，內外板邊緣和復合材料連接處的腐蝕情況:未發生腐蝕。

-涂層劃痕處腐蝕:PosMAC1.5內板的涂膜沒有剝離，鋁上出現一些絲狀腐蝕。

POSMAC 1.5-Al復合材料的閥蓋零件在采用合理的涂覆工藝和密封劑時不會出現耐腐蝕缺陷。

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標簽：寶馬邁凱倫奧迪奔馳保時捷

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