车用铝合金的革命性突破——访魏桥轻量化研究院院长张海

高强、高韧，耐疲劳、防腐蚀。如果有一款轿车用上了这样性能优异、高性价比的铝合金材料，谁能不为它心动。11月9日，在海南三亚，一场魏桥“铝途精材-WQAL®”发布会引发关注：以WQAL命名的山东魏桥创业集团自主研发的两大类三个系列的6款铝合金新材料，带着出色的力学与服役性能数据，惊艳亮相，令业界瞩目。

据了解，魏桥集团这次发布的WQAL品牌系列铝合金材料包括WHS、CHF、CHP三个系列产品，分属于变形铝合金、铸造铝合金和一体压铸专用免热处理材料。它们突破了传统合金材料在耐腐蚀与抗疲劳性能以及铸造成形上的极值，将为我国汽车轻量化、铝加工行业带来巨大的改变。

魏桥WQAL品牌系列铝合金材料究竟强在哪？它将给铝加工以及汽车、航空航天、船舶行业带来怎样的深刻影响？研发背后有着怎样不为人知的故事？在发布会现场，魏桥轻量化研究院院长张海向记者娓娓道来。

被誉为革命性的材料，WQAL好在哪

众所周知，轻量化对于汽车而言意义重大，而铝合金是最具前途的轻量化材料。一直以来，更高强度与韧性，是铝合金性能的标志。而这一次，魏桥WQAL系列合金的火爆出圈则是源于它突破了传统车用铝合金耐腐蚀与抗疲劳性能的极限。

张海告诉记者，魏桥轻量化研发团队在解决了材料的强度与韧性的基础上，另辟蹊径，锁定了全新“靶点”——材料的服役性能，即材料的疲劳与腐蚀性能。

张海解释说，对于汽车而言，不仅仅是材料的强度，其服役性能更为重要。当材料强度提高后，可以减薄部件的厚度，但是由于汽车服役环境复杂，一旦厚度降低后部件将会增加部件断裂的风险，因此，提高材料的抗疲劳与耐腐蚀性能，就显得尤为重要。

“这次发布的WQAL WHS 340、370、400高强耐腐蚀新型铝合金的材料的耐腐蚀性能，相对于其他高性能铝合金而言，提高了一倍，因此，我们对车体可以充分地进行臂厚的减小和优化，实现更高的减重效果。也就是说，我们的材料用在汽车上与现有铝合金比较，可实现20%的减重，真正实现由‘以铝代钢’到‘以铝代铝’的跨越。”张海告诉记者。

WHS系列一枝独秀，而CHF系列铸造铝合金的数据“天花板”，更是突破了铸造铝合金疲劳强度的极限。

“CHF系列铸造铝合金被称为革命性的材料。之所以称为革命性，主要是CHF系列铸造铝合金突破了铸造铝合金疲劳强度的极限。目前报道的铸造铝合金疲劳强度尚没有超过105兆帕，我们的材料已经可以达到130兆帕，这是变形铝合金的水平，可以实现车用部件的‘以铸代锻’，带来的收益将是效率的提升与成本的降低。可以说，这类材料我们超越了世界上所有的铸造铝合金材料，处于‘遥遥领先’。”张海自豪地说。

遥遥领先的材料优势，将如何影响行业

“6款新材料实现大批量生产，这是高性能铝合金生产中的重大突破，也是我们材料的最大优势。”据张海介绍，目前，WHS 340、370、400已经全部应用于厢式货车、挂车以及卡车的车架，包括CHF系列铸造铝合金也已正常生产，一体化压铸材料，目前处于中试阶段。

高性能材料的问世，对于汽车业和铝加工行业有着怎样的重大意义？产生何种影响？

张海告诉记者：“这次发布的新材料，都是目前世界最好的材料，其不仅仅可以代替钢材，特别是最先进的高强钢，还可以代替现有的铝合金材料，可实现减重20%以上。如果换算到汽车端，带来的收益就是——增加新能源汽车行驶里程20%，电池成本降低20%。而对于商用车意义更大——可以增加载重20%，减少行驶费用近10%，极大增加终端用户的价值。”

“同时，我们的材料都是可以再生的，且可以实现这些材料的相互再生，也就是我们的WHS可以作为CHF系列的原料，反之也可以。这个看似简单，但是对于铝加工和汽车两个行业意义重大，有效实现低碳制造与低碳服役，助力两个行业的减碳发展，保守估计采用我们的材料，降低车辆全生命周期碳排放15%~20%。”

“总之，这次发布的新材料，对于铝加工与汽车两个行业都具有重要的意义，有效打通两个行业，真正实现两个行业的闭环，也就是说铝造车，车变铝。真正做到张波董事长对魏桥集团的发展定位：‘链’向高端，实现高质量发展；聚‘链’成网，构建新发展格局。”张海总结说。

好材料是如何炼成的

同时发布6款高性能的铝合金材料，让一直默默无闻的魏桥轻量化研究院声名鹊起。这是一个怎样的研发机构，为什么它能够在材料领域不断推陈出新，挑战极限？

张海介绍说，魏桥轻量化研究院于2021年7月在苏州注册成立。目前有大约包括硕士、博士及高校教师等50余人的研发团队，主攻铝合金新型材料及其制备技术的研发。

“其实，早在2017年5月，苏州大学和魏桥集团围绕高端铝制造成立了魏桥-苏大新材料研究院。当时集团张波董事长给我的任务就是在新材料方面做一些前沿性的工作，并且提出不勉强在短时间内做出什么成果。”张海说，当时董事长思路明确，新材料将来是魏桥集团转型升级当中的重要的一环，只有掌握一些新的材料，然后才能沿轻量化方向大步前行。

“你放心地去开发，研发费用我来提供，哪怕是你开发出来的新材料或者新工艺，我魏桥用不上，只要国家用得上就行。”当时张波话语体现出的高瞻远瞩和开阔胸襟，让张海印象很深刻。

也正是这一番话，给张海吃了定心丸，更让他心里憋着一股劲。从那一刻起，张海带领团队潜心研发，没有急于求成，从基础研究做起，每一步都走得扎实。

顺应高质量发展的要求，以“创新魏桥，科技魏桥”为发展方向，不断加快产业链转型升级。2019年，魏桥规划并建设了魏桥轻量化基地，力图通过10年的努力，在2030年使轻量化成为魏桥创业集团的第三大支柱产业。

张海回忆说，当年魏桥提出轻量化这个概念的时候，实际上非常超前，经过了多次研究论证后才最终确定下来。我们希望在铝产业上做一个整体的闭环。目前魏桥集团已具备的有：自己的铝土矿，到氧化铝、电解铝、铝板带，继续向下延伸，做到轻量化部件。这是与过去完全不一样的完整的产业链。而如何能够把这个产业链打通，同时又做成绿色循环，这种模式在全世界也是首次尝试做。

“轻量化从电解铝的铸造开始。铸造或变形后再做成零部件，之后再把它做成车身、车架，最后做成一台车，车完成服役周期后再回收。回收以后破碎，破碎后分解，分解以后把铝再回收回来，铝进入再循环利用。同时我们在开发不降级，或者是升级使用的这个技术，这样就形成了一条闭环产业链。”张海向记者详解轻量化的产业链条。

随着魏桥轻量化产业的盘子越做越大，光靠苏大一家来支撑显得“吃劲”。“我们需要有自己的研发团队。2021年，魏桥轻量化研究院应运而生。”此后，研究院从全世界招聘尖端人才，研发后劲不断增强。”张海说。

未来10年，魏桥不但要在汽车领域开发新材料，还将在轨道交通、航天航空、海洋工程等领域开发更好的材料。

“一是，在汽车领域，我们准备花五年以上的时间集中研发高可焊性材料和环境友好材料，尽可能不用贵元素，而是想办法用廉价的元素，通过开发先进的制备方法和工艺，使其达到更高的性能。二是，在航天航空领域，我们重点瞄准中低空飞行的市场着手新材料的开发。三是，海洋和舰船方面，研发高耐蚀性的高强度材料。”从事材料开发30余年，张海依然乐此不疲。