电动车公社
最近这几年，汽车行业的竞争越发激烈，几乎所有车企都在拼配置、比价格。
但与此同时，也有不少人担心：车卖得越来越便宜了，背后会不会偷工减料？
带着这一疑问，我前往理想研发总部，参加了他们举办的材料技术日。
本以为这只是一场秀用料、打广告的媒体活动，但没想到他们开场就玩了个大的！
一般来说，这种对外开放的展厅除了展示新车型、新技术之外，还会陈列包括白车身在内的各种零部件，能够更直观地看到不同的设计，所带来的不同作用。
但这次，摆在地上的两个油箱样品，各自贴了“使劲砸”、“用力”的标签，状态也并不是全新，而是千疮百孔，很明显是被人为破坏过的。
在研发工程师邀请下，队伍里看起来力气最大的友媒也抡圆了钉锤。只听duang duang两声，两个油箱都多了一个肉眼可见的坑。
但有意思的是，虽然砸第二个油箱的力度更大，但表面只是多了个凹陷，同时声音也没那么大。和第一个油箱“铁撞铁”相比，更有种砸在了皮球上的感觉。
那么，这两款油箱设计，到底有什么区别？不同车身部位的材料选择，需要遵循怎样的逻辑和经验？
今天，我们就从材料科学的视角，和大家好好聊聊这个话题。
01. 研发油箱，要烧1000万？
如果从工程师的角度出发，工作模式总结下来就是三个字，“选”、“育”、“研”。
其中“选”字比较好理解，就和咱们去菜市场买菜一样，今天想吃新鲜的就多花点钱，明天想省钱就吃点家常的，按需选购最适合自己的成熟方案。
但，如果完全照搬供应商方案，就会出现两个问题：
一是供应商方案属于通用化零部件，无法适配每一款结构框架各不相同的车型。二是性能的上限会存在限制，很难跟友商拉开产品力差距。
这时，“育”和“研”就变得十分重要了，也就是培育符合自己需求的供应商，以及核心材料自研。
先来说说“研”这个话题。毕竟汽车行业发展近百年的时间，材料供应链基本上已经趋于成熟。
而车企作为“组装厂”，为了达到特定功能去研发新材料，确实是一件不太常见的事。
我们开头提到的那两个随便砸的油箱样品，更耐造的那个就采用了理想自研的不锈钢材料“UFHS-X”。而对照组，则是行业普遍使用的304L不锈钢。
虽然按照法律法规要求，增程/插电混动车型的油箱必须采用钢质高压油箱，抗穿刺能力肯定是要比燃油车的聚乙烯常压油箱要强不少。
但不怕一万，就怕万一。
比如在120km/h下撞击护栏时，冲击力可比人肉抡一锤子要大多了。
理想研发UFHS-X不锈钢的初衷，恰恰就是看到了不少严重事故下油箱遭到锐器穿刺导致漏油，从而引发的惨烈起火事故。
304L不锈钢油箱，也确实没能通过理想内部的暴力穿刺试验。
于是，希望找到更优质替代方案的理想，几乎把行业里的不锈钢供应商跑了个遍。
但换来的，却是大家的不解：“既然已经有行业公认的标准答案了，为什么还要纠结那些极端场景？用现有的成熟方案不香吗？”
眼见采购无望，理想开启了一个大胆的计划。既然市面上没有，索性自己招聘材料学硕士/博士、组建专项研发小组，动手自研。
在4年时间里，团队消耗了1000多吨的钢材，做了近百次试冲压、180多次腐蚀循环、300多次穿刺测试，也经历过许多冲压开裂、材料褶皱、油箱渗油等失败案例。
前前后后砸进去1000多万元，最终才研发出了抗穿刺性能、屈服强度均远超304L的UFHS-X不锈钢，并将这一配方提交给了青拓集团做代工生产。
生产出的特制油箱，已经应用于理想L系列。
具体材料的配方虽然属于商业机密，理想不会对外“开源”，共享给全行业。但理想并没有藏着掖着，而是给友商开放了采购权限。
某种程度上，理想自研油箱也为推动新能源行业安全发展，做出了自己的贡献。
02. 高强度≠高安全？
或许有人会认为，既然想提高安全性，那直接把材料强度都拉满不就行了？
实际上，材料强度的高低，还真不能与安全直接画等号！
这就要说说，排在“研”前面的“育”字了。
众所周知，在遭遇极端碰撞事故时，A/B/C柱出现明显弯折或断裂，意味着对车身结构的破坏已经侵入乘员舱，会导致车内乘员受伤，严重的甚至会危及生命。
因此，A/B/C柱作为整辆车安全的最后防线，用料的好坏直接决定了碰撞安全的极限。
正因如此，车企往往会选择经过高温淬火工艺，强度远超普通钢材的热成型钢。
其中，又有1500Mpa、2000Mpa两种常用规格。这个数字指的是每平方毫米的截面，能承受多少牛顿的力。
毋庸置疑，2000MPa热成型钢的强度，必然要高于1500MPa。
原本理想确实打算使用2000MPa热成型钢做车辆A/B柱的，但经过几次碰撞试验之后，却得出了个反常识的结论：2000MPa的热成型钢，居然存在安全隐患！
这是因为在强度（抵抗变形的能力）之外还有一个属性：塑性（不严谨的话，也可以叫韧性）。它表示在受力超过一定限度后，发生永久变形而不断裂的能力。
但受限于人类目前的科技水平，强度越高的钢材，塑性越差（强度达到2000MPa以上时，均匀延展率往往＜20%）。
说人话就是热成型钢太脆了，虽然它在平时会更抗撞，但如果超过了能承受的极限，表面很容易断掉、而不是“形变吸能”。
一旦出现断裂，边缘会变得无比锋利，反而有可能在极端状况下划伤人体。原本守护安全的保护伞，会在顷刻间变成凶器。
相比之下，1500MPa热成型钢虽然强度没那么高，但韧性会相对更强一些，即使出现了弯折，材料表面也不容易发生裂痕。
这时，理想的“强迫症”又犯了，想用一种高韧性的高强度钢来做A/B柱。
结果也是显而易见，和前面提到的找油箱不锈钢材料时如出一辙，市面上同样很难找到符合要求的材料。
不过这次，理想的新材料研发过程就不是“孤身一人”了，而是联合了清华大学和马鞍山钢铁组成了联合研发团队。
经过2年多时间的配方设计和试验，他们摒弃了原本利用碳元素强化基材的设计思路，加入了一些合金元素，同时优化了高温成型工艺参数，控制金属原子之间的微观结构。
最终，他们研发出了特制热成型钢“2000IH”，其材料强度与2000MPa热成型钢相当，但韧性接近看齐1500MPa热成型钢，在发生碰撞时的吸能效果会更出色。
目前，2000IH已经应用于 理想i8、i9的A/B柱、顶盖横梁和边梁等关键"骨骼"位置。
除了钢材以外，理想汽车在铝合金研发方面，同样也有涉猎。
新能源车的电池包位于底盘底部，行驶过程中难免会遇到飞石、刮底，而为了安全起见，行业里通常会采用高强度的7000系铝合金，作为电池包底部护板。
不过，铝材和钢材都是金属，遭遇的情况也有些类似。虽然7000系铝合金更硬，但是韧性差，同时还容易产生应力腐蚀，与钢材焊接时也更不容易焊牢。
这时，理想又一次掏出了“以柔克刚”的思路，找到了全球顶级铝材企业诺贝丽斯，共同基于6000系铝合金进行优化开发。
虽然6000系铝合金理论强度不及7000系铝合金，但其优异的韧性，更有利于碰撞吸能。
经过2年的时间，双方团队通过热处理工艺优化和调整烘烤响应速度，来尽可能补齐了6000系铝合金强度上的短板。
最终，联合研发团队开发出了LeS6 Ultra铝合金，不仅形变量相比7000系铝合金减少了30%，同时抗穿刺能力明显提升，更有利于保护电池包安全。
无论是2000IH热成型钢，还是LeS6 Ultra铝合金，都是理想汽车积极展开合作，共同研发之后碰撞出的火花。
或许，在从无到有的过程中，和行业共同进步共同成长，就是“育”字的含义吧。
03. 写在最后
除了关乎生命安全的车身材料以外，这次社长拜访理想研发总部的过程中，还看到了不少关于内饰用料方面的研发展品和试验器材，主打一个细致入微。
比如为了抑制方向盘开关的磨损异响，理想摒弃了原本需要依赖润滑油的材料，转而选择了“自润滑POM”材料；
为减少物理按键的振动异响，理想在传统ABS材料的基础上，加入了弹性阻尼成分……
对于车内的甲醛挥发问题，理想也和塞拉尼斯等企业展开合作，在皮质包覆、发泡海绵材料加入了氨基除醛剂，尽可能阻断甲醛释放。
相比3秒内零百加速带来的猛烈推背感，以及领航辅助驾驶带来的科技感，材料科学在这些亮眼的配置面前，就像“小透明”一样容易被忽视。
但恰恰是这些不起眼的材料和技术，才构成了一辆车最根本的“细胞”。
而随着行业对材料科学的持续探索，也必然会捅破固有的天花板，助力汽车产业做大做强。
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