日本創(chuàng )新性研究項目以開(kāi)發(fā)高強度耐磨板為目的。高強度耐磨板材料可應用于輸送機械、工程機械、礦山等行業(yè),尤其是可實(shí)現交通工具的多材質(zhì)化。例如:鎂合金耐磨板可應用于鐵道車(chē)輛;鋁合金耐磨板可應用于航空機機身。這也是日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省10年研究項目之一。它由36家企業(yè)、一個(gè)獨立法人和一所大學(xué)共同成立了新結構材料技術(shù)研究小組,再委托115所大學(xué)和作為獨立行政法人等的研究人員參與相關(guān)研究。
根據車(chē)輛重量與CO2排放量的關(guān)系可知,到2020年左右歐美的汽車(chē)CO2排放量標準預計將由目前的140g/km下降到95g/km,這就要求汽車(chē)必須實(shí)現輕量化。以車(chē)身減小100kg重量為例,1.3噸的汽車(chē)可減少CO2排放量為15g/km。為此,開(kāi)始進(jìn)行了鋼鐵、鋁合金、鎂合金、鈦合金以及碳纖維強化塑料復合材料(CFRP)的開(kāi)發(fā)。在該研究項目中,進(jìn)行開(kāi)發(fā)的是熱可塑性樹(shù)脂,而不是航空用熱硬化性樹(shù)脂。纖維是使用短纖維,而不是連續纖維,它可有效應對加工性和降低成本的挑戰。在不同的部位使用不同的開(kāi)發(fā)耐磨板材料就是多材質(zhì)化的表現。歐美已經(jīng)率先進(jìn)行了一些開(kāi)發(fā)。例如,在2015年巴黎汽車(chē)展上,法國雷諾公司推出的多材質(zhì)模型汽車(chē)在側梁和前梁使用高強度耐磨板材料,車(chē)門(mén)使用鋁合金耐磨板材料,車(chē)頂部使用鎂合金耐磨板,車(chē)底部使用玻璃纖維強化熱可塑性樹(shù)脂。寶馬公司已發(fā)售使用CFRP制作的電動(dòng)汽車(chē)。各公司都在積極探索汽車(chē)多材質(zhì)化的發(fā)展趨勢。作為多材質(zhì)中最大的技術(shù)之一是各種材質(zhì)的焊接技術(shù)。為實(shí)現各種材料及1500MPa級高強度耐磨板的焊接,各公司都對摩擦攪拌焊接技術(shù)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。此時(shí),耐磨性和抗彎剛性是重要的力學(xué)特性。
但是,除了這些特性外,制作和使用時(shí)總的CO2排放量以及材料的成本都是重要的因素。如果考慮到良好加工性和結構設計的技術(shù)積累,那么可以說(shuō)鋼鐵材料的優(yōu)勢并不是容易就被取代的。
關(guān)于高強度、高延性的合金耐磨板,有3家鋼鐵公司進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。雖然利用輕元素強化晶界、控制奧氏體組織和高精度控制碳量是研究開(kāi)發(fā)的中心,但解析評價(jià)技術(shù)也是很重要的,因此可以說(shuō)利用中子射線(xiàn)或X射線(xiàn),以及利用原子探針等對納米組織進(jìn)行觀(guān)察的技術(shù)已有很大的提高,而且納米生產(chǎn)技術(shù)本身已應用于鋼鐵材料??梢灶A計將來(lái)還將對疊加材料的技術(shù)和使用激光焊接高強度耐磨板的技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。