特斯拉研發新鋁合金:高強度高導電靈感來自火箭用材
美國電動車製造商特斯拉研發的一種新型鋁合金,解決了材料強度與導電性不能兩全的難題。2月11日,據專業電動車媒體electrek報導,特斯拉的一份新專利顯示,該公司研發了新型鋁合金,其具有強度高、導電性強的特點,可用於壓鑄電動汽車零部件。
在專利申請中,特斯拉描述了他們目前正在努力解決的鋁合金問題:
商用鑄造鋁合金可分為兩類,一類是高強度的,另一類是高導電性的。對於某些應用場景,例如,電動汽車內部的部件,如轉子或逆變器,要求同時具有高強度和高導電性。此外,由於需要通過鑄造工藝來形成這些電動汽車部件,因此不能使用鍛造合金。
“我們希望通過鑄造工藝來製造零件,這樣零件就可以快速、可靠地鑄造,例如通過高壓壓鑄工藝。鑄造後,合適的合金必須充分保持其性能以滿足必要的應用。合金的可鑄造性差常常會觀察到熱撕裂,並會導致填充問題,這通常會降低末端鑄件的機械和電氣性能。”特斯拉在專利文件中寫道。
因此,特斯拉正試圖創造高強度和高導電性的合金,同時又能抵抗熱撕裂,以便用於壓鑄驅動單元部件。
特斯拉聲稱,其新型鋁合金的屈服強度可以調整到90 MPa到150 MPa,導電性可以達到40% IACS(國際退火銅標準)到60% IACS。相比之下,A356鋁合金的屈服強度大於175 MPa,但其電導率約為40% IACS。相反,100.1鋁合金的電導率大於48% IACS,但屈服強度小於50MPa。
他們還聲稱,新的鋁合金可以支持壓鑄:“在一個實施例中,合金具有適當的流動性,以確保正確成形,從而使合金在鑄件凝固時能夠抵抗熱撕裂並保持所需的屈服強度。”在2016年就有媒體報導稱,特斯拉與火箭製造公司SpaceX合作成立了材料工程團隊,用以研發先進新型材料。當時,兩家公司的創始人埃隆·馬斯克(Elon Musk)聘請了蘋果公司的合金專家查爾斯·庫埃曼(Charles Kuehmann)來領導這一材料工程團隊的工作。
特斯拉方面表示,它們從Space X高科技製造工藝中獲得啟發,例如Space X為火箭鋁製燃料箱所使用的板材(stir welding),它們就將其技術應用到汽車上。
此前,特斯拉的材料工程團隊曾宣布研發了新款玻璃產品,可用於特斯拉的太陽能屋面瓦、特斯拉半自動駕駛卡車及特斯拉Model 3車型。
有分析認為,從特斯拉Model S和Model X身上採用大量鋁材可以看出,新鋁合金材料以後會廣為應用到旗下產品中。目前Model 3車型主要以鋼材料為主。同時,超級合金也將會是特斯拉關注的應用重點,該材料可用在特斯拉升級版蓄電池組的電池外殼接觸片上。