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铝质材料在我国汽车轻量化应用将迎来爆发增长

陈先锋 2018-10-18 2045 165

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汽车轻量化,已经不是一个新鲜的词汇,随着我国新能源汽车的普及,轻量化观念也随着新能源车的普及,逐渐为公众所知。而铝材料作为汽车材料应用一部分,在汽车轻量化方面,起着关键的作用。尤其是对能源结构对外依存度较高的我国,更具有战略性的意义。

  摘要:汽车轻量化,已经不是一个新鲜的词汇,随着我国新能源汽车的普及,轻量化观念也随着新能源车的普及,逐渐为公众所知。而铝材料作为汽车材料应用一部分,在汽车轻量化方面,起着关键的作用。尤其是对能源结构对外依存度较高的我国,更具有战略性的意义。

  从国内石油的消费构成来看,根据中国汽车工业协会统计分析的结果,中国所进口石油的1/2用于汽车燃油消费。降低传统燃油车汽车燃油消耗和发展新能源汽车已成为国家战略。轻量化是降低汽车能耗的最有效的手段,其技术水平已成为产品核心竞争力的重要组成部分。

  环保政策不断升级为铝制材料应用创造良好环境

  在政策方面,“国六”的最新尾气排放标准以及乘用车燃料消耗量限值等系列政策的出台,迫使汽车主机厂主动进行铝合金轻量化。同时,国务院印发《中国制造2025》发展规划中已明确将节能与新能源汽车作为十大重点发展领域之一,并将汽车轻量化技术作为一项共性技术进行重点发展,铝合金大批量应用趋势不可阻挡;在市场方面,中国汽车保有量世界第一,虽然受铝合金成本和应用技术水平的限制,国内自主品牌的汽车主机厂用铝起步较晚,但轻量化需求特别强烈,已在发动机隔热罩、散热器、油箱等非承力结构以及发动机缸体、缸盖、变速箱以及轮毂等部位选用了铝合金,而且在新能源领域,全铝汽车已经出现并投放市场,伴随着铝合金及其应用技术的进步,汽车用铝的万亿市场将快速爆发。

  铝合金轻量化应用在汽车领域快速增长

  我国铝合金年产能4800万吨,但消费量仅为3000万吨,产能严重过剩。从我国铝合金消费结构来看,铝箔等包装用材、工业或建筑用铝材、机械设备、电力领域用铝占比接近90%,竞争过于激烈,而在高端铝材如航空航天、汽车、轨道交通、船舶等用量占比不到10%。其中,从铝材消费增长趋势来看,航空航天和船舶用铝消费虽然有所增长,但绝对量有限。而汽车铝合金的消费量的增长速度和体量乐观,到2020年可实现212kg/辆的消费预期,按照国内3000万台车保有量计算,铝合金消费量约有600万吨/年,市场预期可期,汽车用铝市场将是下一个万亿市场。

  国内汽车用铝需求快速增长,市场预期可期

  据卓创监测的数据显示,2017年我国汽车用铝量累计371.1万吨,单车平均用铝量为127kg,相当于北美2002年的使用量。目前,详细的细分市场用铝数据尚未获得,参考国外不同种类铝合金在汽车上的应用比例,预计压铸件约占80%,接近300万吨。变形铝材约20%,约为70万吨。在变形铝材中,据不完全统计,2017年中国车身及覆盖件用铝材的用量为7.8万吨。

  目前,车轮、发动机缸体、缸盖等压铸件、热交换器用铝板已在国内各类车型上普遍应用。车身及覆盖件板材主要用于合资品牌的中高端乘用车型;部分结构件、保险杠等已在自主品牌乘用车中得到应用;部分公交客车(比亚迪、申龙等)已采用全铝车身骨架和外蒙皮,但整体使用比例较低,铝制罐车呈现爆发式增长,铝制挂车处于市场拓展阶段。

  根据我国目前汽车轻量化用铝的现状及汽车产业发展政策,对未来中国汽车轻量化用铝发展趋势进行如下判断:

  (1)中国受节能环保政策、新能源政策的驱动,汽车用铝可能实现爆发式增长,预计2022年达到170kg以上,总用铝量达到595万吨(按2022年中国汽车产量3500万辆计算)。压铸铝合金仍将占汽车用铝总量的60%左右,约350万吨,挤压材约80万吨,板材约150万吨(其中覆盖件用铝板40万吨),锻件15万吨。

  (2)中高端合资品牌乘用车仍是汽车车身、覆盖件和底盘用铝的主力军。部分自主品牌主机厂(上汽、长安、吉利等)开始向中高端品牌进军,将增加车身和底盘的用铝量。

  (3)新能源战略将加速汽车车身铝的快速增长,降低汽车发动机系统用铝的比例。

  (4)罐车、厢式货车、公交客车的铝化率将大幅度提高,轻量化用铝发展速度将超过乘用车。

  铝材料在我国汽车产业应用存在的问题点

  当前技术水平和未来发展趋势来看,采用铝合金代替钢实现结构的有效减重是汽车轻量化发展的必然趋势,国外大型汽车制造商均开发了一系列以铝合金材料为主的轻量化车型,投放并迅速占领了中高端的市场,而且设置了技术壁垒。国内汽车制造厂开发的以铝合金为主的轻量化车型以概念车为主,市场化的车型更是寥寥无几,主要原因包括技术和成本两个方面:

  (1)汽车轻量化用铝合金材料研发及应用技术研究不足,数据积累有限,还不能较好的支撑汽车结构设计及零部件的制造;

  (2)汽车轻量化用铝合金原材料成本较高,材料利用率不足,材料回收再循环利用技术和机制不完善,再加上铝合金成形控制难度大,零部件质量波动范围宽,使得终端产品制造成本大幅增加。与钢相比,铝合金的原材料成本相对较高,单纯依靠原材料端“降本增效”无法降低终端铝制零部件的成本,必须通过加大铝合金应用技术的研究,以“轻量化的结构”+“低成本高效成形”+“高可靠连接”形成组合拳,才能有效降低终端制品的成本,加速汽车铝合金的广泛应用。

  结语

  随着铝质加工企业工艺技术不断发展,铝质材料成本也在不断降低。尤其是我国新能源汽车保有量和每年销售量不断增长,铝制材料在汽车零部件应用比重也会不断增加。但我国面临的铝材料技术研究不足、原材料成本过高等问题,短期内仍是不可逾越的门槛。只有不断加大技术研发,通过与国际领先企业战略合作,实现先进技术转移到国内,才能从根本上加速铝材料在汽车轻量化上应用。

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