3月28日-30日，以“夯实电动化推进智能化实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛（2025）在京隆重召开！本届论坛汇聚20+政府有关部门领导、30+院士专家、100+汽车及相关领域的企业代表，共议汽车产业变革新路径。在30日召开的汽车“三新”变革论坛上，立中集团首席科学家、清华大学教授熊守美发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：


立中集团首席科学家、清华大学教授 熊守美

各位专家、各位领导：

大家好！我是来自清华大学材料学院熊守美，今天作为立中集团首席科学家，代表立中集团跟大家汇报一下，想从另外一个角度，免热处理压铸铝合金的流动性看待现代一体化压铸技术的发展。

今天报告的内容一个是一体化压铸技术的背景及演变，介绍一下一体化压铸材料的开发及流动性，还有电动汽车压铸铝合金的发展趋势，最后是结论。

首先大家知道特斯拉的发展经历了非常坎坷的发展历程，他的成立是2003年，由两个工程师成立，特斯拉、Motors，马斯克在2004年投资了大概650万左右进入，接管这个公司。他提出一个发展策略，要造一个豪华电动车，用豪华电动车的收入来支撑造到更便宜、更通用化的车，他一直按照这个思路在走。他的第一款车是2009年开始生产，截止2022年的数据只有2000多辆，单价当时是11万美元。2012年发布Model S，也是一辆豪华轿车，截止到2022年有25万辆。从Model 3开始，大概是2017年开始，到了2019年开始提出一体化压铸技术，一体化压铸技术引起了很多的变革。在他的发布会上，特斯拉的一体化压铸技术主要的设计来源，是做一个一体化的后底盘，一体化下车体，加上电池包作为电动汽车的汽车结构，可以节省成本优势。目前有接近19台大型一体化压铸机用于前后下车体的生产量产。

国际上很多公司都采用压铸技术，而且可能还要采用特斯拉开箱的工艺，丰田汽车提出来也要跟进这个技术，但是欧洲整体上还是比较谨慎，很多发布可能要到2026年，甚至2027年才开始量产。国内有很多汽车公司都已经进行了跟进，目前在运行的大型一体化压铸机超过了110台，特斯拉的销量目前是每个季度50万辆，机器只有19台，国内目前已经超过了110台。

特斯拉的技术，很多人研究特斯拉的发展。马斯克最开始在办公室看到汽车的模型就提出有没有可能用一体化成型的技术。在他发布的时候，2019年申请了一个专利，国内很火热，实际上后来他是放弃了，因为这根本不可行。

他在开发大型一体化压铸过程当中并不是一次由70个零件变为1个零件，最开始开发的是2个零件，装配好了以后，大家可以看到右边下边的，两个零件装起来以后，有一条缝，需要进行激光焊接，如果那个缝大了，焊接不了，因此实际上他就提出要组成一体化，这是他最开始发展的历程。最后变成这样的零件，减重30%，续航里程提升20%。

随着Model Y的成功，后续要发布Model 2，要做更便宜的车，让更多人使用，在他发布的时候，虽然没有技术细节的发布，但是很多人去研究，他有可能采用更大的一体化压铸技术，他要把汽车的前下车体，后下车体，电池板做到一体。实际上这个技术大家了解到，后来随着Cybertruck的发布，从Model Y前下车底的开始，就已经采用了参数化设计，Model 2的前下车体是U型结构，成型能力比Model Y的成型能力要好很多，他在发布Cybertruck的时候，前下车体、后下车体都采用了这种参数化的设计，他是为了成型能力，后面我会讲为什么要联系到成型能力。后下车体，前下车体都是统一的参数化设计，为了便于成型。

正是由于Cybertruck的成功，在去年的五一以前，宣布退出原来Model 2一体化整体下车体的计划，主要的原因是可以维持现有的成熟的前后下车体的生产能力及技术，可以减少更大吨位压铸机的投资，降低材料、工艺风险及试错成本。因为材料流动性能的限制，限制他做不到更大的能力。欧洲方面很谨慎，欧洲宝马公司他提出了一个观点，随着集成能力的提高，大家可以看到有四条曲线，随着集成能力的提高，模具寿命变短，废品率变高，物流成本变高。从轻量化能力来讲，中间这条U型曲线是轻量化能力，集成度高了以后，后底盘为例，红色的部分如果采用板材形式，可以做得更薄，轻量化能力更强，一体化压铸以后，要增加他的厚度来保证合金在压铸过程当中成型能力，通过红色的部分去成型后面的零件，因此他的集成化能力，轻量化能力反而是降低的。欧洲的主流观点倾向于中间这个部位的集成度，废品率，物流成本上可能是更优的选择，压铸机吨位在4000-6000吨的一体化压铸件设计更合理，轻量化集成度是更高的选择。

从纯学术来讲，限制合金的流动性，以我们测试合金流动性的装置来讲，受什么限制呢？受这个流动长度初始的速度和流动过程当中停止凝固的距离，不同的合金流动性是不一样的。对于纯金属来讲或者是合金来讲，流动性等于速度乘凝固时间，对于有些合金，最开始国内很多使用的合金，流动性只有0.2-0.5倍，停止流动机制是不一样的。停止流动机制日本丰田的实验室早在2013年就做过相关的试验，设计了流动的试片，观看中间凝固过程当中观看液流是什么样的凝固方式。可以看到上面箭头的位置，停止了以后里面还是液态，会往前继续流，表层有很薄的一层。下面是铝硅系列的合金，停止流动以后，因为前面堆积以后就停止流动。关于合金的开发最早是由美铝和莱茵铝业两个公司分别开发了C611，那是2003年和2004年，这两个专利在这两年分别都失效了。

国内大家开发压铸合金，最早开始压铸的合金是清华大学和一汽联合开发的专利，2019年申请的专利，2020年授权，这是国内第一个专利。国内的第二个专利是立中集团，2020年8月1日申请，这是他的材料性能，大家可以看到。第三个专利还是清华大学和一汽联合开发的，2020年8月份申请，为什么要讲这个呢，国内很多对于合金的宣传都是有点失真的。再往下才是特斯拉的专利，2021年7月29号开始，特斯拉最早用C611进行压铸，发现成型能力存在很多问题，他才开发了自己的合金，这个合金跟清华的合金有些类似。

清华跟立中合作，是在原来合金基础上进一步开发了高性能的压铸合金，延伸率维持比较高的延伸率，同时可以进一步提高屈服强度到160-180。

同时我们也在开发这种面向“三电”系列的应用，高导热的合金，清华-立中的合金跟特斯拉的合金相比，具有相同的屈服强度，但是更高的导热系数。

合金里面的决定因素是合金的填充能力、流动能力。流动性越好，可以成型更大、更好的零件，沸点可以降低。最左边是铝硅的系统，这个是50度、100度、150度三个坐标，这个是通用的合金，后面三个是立中的合金，可以看到他的流动性都非常好。

除了刚才基础型条件下测试他的流动性以外，清华、立中联合开发了这样一套模具进行评估，这个试验的厚度是2.53和3.5，试验的宽度是12.5，保证他是一维传导的模式，模拟一体化零件可以填充有多远，用这套模具测试合金的流动性能。这是铝硅的合金，这是清华、一汽的合金，这是清华、立中的合金，随着浇口速度的增加他是在增加的，但是跟流动性好的合金差了好几百。什么概念呢？现在用铝硅合金打的时候，边缘的性能都流不到，但是换一个合金，这些问题都没有了，所以废品率各方面都会下来。

试验当中这种合金的流动性跟模具温度相关，因此大家都去开发更高的模温机，更可靠的温控系统，这种只对流动性不好的合金是有用的，流动性好的时候，就不受模温、速度的影响。因此，随着电动汽车的发展，未来铝合金增加的趋势，电驱系统壳体、电池壳体、一体化压铸件，还有冷却系统等等，围绕这些零部件的发展，立中公司提出了后面几个发展方向，分别在上面做一些工作，一个是可再生的免热处理压铸铝合金，可再生的成本可以进一步降低，同时开发高导热的压铸铝合金，还有可钎焊压铸铝合金，以及高强耐热的压铸铝合金。

刚才讲的有一个N-Tec系统是英国发明的，立中公司是国内唯一一个引进了这套系统，而且建立了自己的系统标准，大家可以查国外的合金的专利，都是用这套系统来测量他的流动性和热力性能的评估。

同时，最近立中已经在可再生铝合金开发商合作开发了3号和5号的合金，都是可再生的。同时大家可以看到，延伸率还可以维持在比较好的延伸率。

而且我们开发了高导热的压铸铝合金，像清华立中的，还有其他系列的高导热的合金。

汽车热管理系统当中他的流道分配，为了冷却可能有的要通高温的，有的要通低温的进行冷却。流道板的分配需要有一个密封焊接，高有高温钎焊，就有可钎焊压铸铝合金的需求，立中这一块儿已经做了大量前期的开发工作，做了各种测试。

我给大家一个统计数据。据不完全统计，到2024年底，我国开发的合金，一体化免热处理或者是高导热，或者是其他，申请专利超过200项。美铝和莱茵是从2003年开始，中间差不多有20年差距，没有新的合金，真正授权的可能只有60项，但是在压铸机厂和主机厂认证的不超过10种。因此总体的合金能力评估，我们要综合评估合金的成本、性能和供应商的交付保障能力，需要有更好的流动性的合金。

最后是我的结论，从一体化压铸技术的演变，我们可以看到一体化压铸技术的发展是受到压铸合金流动性的限制，而一体化压铸件的结构优化设计可以提高或者是改善压铸合金的工艺性能。立中集团具有全面的压铸铝合金融体健康评估系统及压铸条件下合金流动长度测试评估技术，开发了一系列具有高流动性的免热处理压铸铝合金、高导热合金、以及可再生低碳的压铸铝合金，还有可钎焊高强的压铸铝合金，可以满足电动汽车应用的发展需求。

谢谢大家！