业内标准抱残守缺 纳米金属胎死腹中？

盖世汽车讯 许多车企正在寻找可供当前汽车生产线使用的先进高强度钢材，许多合金可增强材料的强度，但也会改变金属的成型性能，当采用冲压技术将其加工为所需的形状时，材料可能会开裂。因此，纳米金属逐步进入业内人士的视线。

NanoSteel研发新纳米材料

NanoSteel公司采用全新的配方及热化学（thermochemistry）技术生产了新款散装钢材，该材料含有纳米级微结构（nanoscale microstructures），其极好地融合了材料的强度及延展性（ductility）。

生产该款纳米金属时，尽管其采用了常规的钢合金元素，但却采用了全新的合金元素配比（novel ratios），因为工艺控制及合金占比决定了材料的特性。该合金钢强度更高，成型性能更强，可被车企用于制造汽车零部件。

汽车行业正在推动第三代先进高强度钢，该材料的特性尚无准确定义，但发布的数据显展现了现款及第三代先进高强度钢的抗拉强度及延伸率（elongation percentages）。纳米金属有助于为车辆减重、提升其强度，通过对材料内化学元素所占比例进行微调，进而影响最终产品的性能。

微合金化

若元素的配比因素如此重要，怎样才能改变金属特性呢？

许多添加剂所含的特定金属（specific alloy）不足0.5%，然而，只需0.03%的含量就足以改变该材料的特性。通过加入微量添加物，就可改变产品的微结构。通常，钢材可提升强度，因为合金能减缓奥氏体的（austenite）的再结晶（recrystallization），该过程将导致颗粒尺寸变得更为细微。

另一个示例是：少量的铌（niobium）及钒（vanadium）可提升表面的硬度，进而提升耐磨损能力，即所谓的碳氨共渗（carbonitriding）。对颗粒尺寸、形状进行精炼、提升少量合金添加物的散布来珩磨（hone）金属，可提升其金属特性。此外，在某些情况下，微合金化无需退火（annealing）。

工艺控制及金属层

位于西雅图的Modumetal公司正采用一项专利工业及电化学工艺，生产一种名为“纳米层压合金（nano-laminated alloys）”。其采用电化学工艺，使金属积聚到纳米级金属层内基材上，可改变其成分或微结构，抑或同时改变两者。

金属基体复合材料（Metal Matrix Composites，MMCs）

金属基体复合材料的设计要求颇为严格，在减轻材料质地的同时确保其生产率，该类材料目前正被用于汽车及航天等各大行业。

MMC的优点很多，包括：承温能力（temperature capability）较高、防火性能较好、横向刚度及强度（transverse stiffness and strength）、无吸湿性（moisture absorption）、导电性及导热性较好。对上述特性及轻量化的要求驱动了市场发展，尤其是铝质MMCs，目前铝材占据了MMC市场最大的份额（约占3成）。

材料腐蚀对全球GDP的影响

微合金化及MMC可提升机械特性，而其化学特性或将为全球省下数万亿美元。据Modumetal首席执行官间总裁Christina Lomasney表示：“美国腐蚀工程师协会（National Association of Corrosion Engineers）做过一项研究，其发现由于金属腐蚀，全球GDP损失高达4.1%。”

电镀法（Electroplating）自19世纪初就已被采用，如今该技术变得越发成熟。当时，该技术始于制作锌镍（Zn-Ni）涂层，用于防腐蚀及防磨损。涂层中，锌与镍的所占的比例分别为85%及15%，在电镀涂层后，即使经成型或弯曲，其耐腐蚀性能得以保留。此外，锌镍涂层可应对热应力。

汽车及航空行业也采用了大量纳米金属，但由于其对基础设施造成腐蚀，每年GDP的损失额高达4.1%。电镀锌镍及纳米金属可提升耐腐蚀性，将有助于帮助美国在防锈方面走在世界前列，但相关规定却勒令停产该材料。

因材料腐蚀导致美国GDP受损

幸运的是，美国众议院内两党的防腐蚀小组（Corrosion Prevention Caucus）发布了以下内容：

“据美国联邦公路管理局（Federal Highway Administration）的一份2001年报告显示，美国经济的腐蚀成本高达2760亿美元/年，占了美国GDP总值的3.1%。截止至2015年，腐蚀成本已近乎5000亿美元/年。当进行正确安装及维护时，在很大程度上可避免腐蚀情况。防腐技术极大的降低了对美国政府的不利影响及总体财务成本。”

复合金属的再利用

目前，业内可采用冶炼工艺（smelting process）分离早前的金属。对电气元件的回收再利用表明，有可能实现复合合金、镀锌钢的循环再利用，但纳米金属就另当别论了。若采用纳米金属打造的栏杆的使用寿命是传统镀锌钢的30倍，那么理论上，镀锌钢将回收再利用所需的能量是纳米金属的1/30。

若我们继续因为过时或编写不够严谨的标准而限制性技术的使用，我们的经济及技术设施可能也将成为历史。