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汽車輕量化發展是必然趨勢,鋁合金材料將崛起

2019-10-02

在國務院辦公廳印發的《對于放慢開展流通促成商業生產的意見》中提到,要開釋汽車生產后勁,施行汽車限購的地域要聯合實踐狀況,探究推廣逐漸放寬或勾銷限購的詳細措施。有條件的中央對購買新動力汽車給予踴躍反對。


從政策指引看,將來汽車行業或迎來復蘇。目前整個汽車行業通過渠道庫存大幅去化,行業庫存曾經在近幾年的底部,隨著去庫存根本完結,加庫周期或受政策安慰開啟。行業景氣派無望回暖。


而隨著我國環保政策力度的一直加大,汽車行業的燃油排放規范也更加趨于嚴苛。


據工信部規則,我國汽車二氧化碳排放規范將從2015年的155g/km降到2020年的112g/km;而國際乘用車企業燃料耗費從2015年的6.9L/km降到2020年的5.0L/km。


不過從汽車行業以后特點看,假如單純依托設計的優化已不能滿足環保上低耗與減排的要求,所以從行業開展趨向上看,汽車車身的輕量化已成為將來開展的必經之路。


汽車二氧化碳排放規范

  相關研究表明,車身重量與排放有一定聯系。若燃油汽車質量每下降10%,油耗將下降8%,排放將下降4%,車輛質量每下降100kg,二氧化碳排放將減少5g/k。美國鋁業協會剔除,車重若每減輕25%,能使汽車加速的時間從原來的10s減少到6s,輕量化的汽車在較低的牽引負荷狀態下將會表現出同樣的或者更好的性能。

車身重量與排放

  該觀點新能源汽車領域一樣適用。因為新能源車的電池與燃油比能量差距巨大,電池組重量一般會比燃油發動機重量高2倍以上,目前電動商用車的電池系統重量通常占車輛總重的 10%~15%,而乘用車占比高達20%~30%,這直接導致電動汽車相比傳統燃油車會增重30%~40%。但如果純電動汽車整車重量能降低10%,那么平均續航里程將會增加 5%~8%,同時損耗成本也可相應下降。

所以,無論從傳統汽車的減排還是從新能源汽車增加續航的發展趨勢看,輕量化都是一個有效的手段。


目前看,鎂、鋁合金是汽車進行輕量化的兩大理想材料。據美國鋁學會報告,如果汽車每使用0.45Kg鋁型材,可使車身減重1Kg。以白車身為例,如果將鋁合金代替鋼和高強度鋼,其車身重量為230kg,高可減重40%。不過鎂合金在減重上性能更優,由于其重量約為鋁合金的2/3,僅為153kg,其減重比例可超50%。


汽車進行輕量化

  不僅體現在重量上,鎂合金還具備密度小,比強度、比剛度高,抗震、易回收和易加工等優勢。對比等質量且具有近似界面構件的各金屬比剛度,鎂合金是鋼的18.9倍,鋁合金的兩倍有余,位列三大輕量化金屬的首位。

所以,鎂合金材料或許是汽車輕量化為直接的有效解決方式。


但是目前世界鎂產量整體下降(我國產量大,但受制于環保限產),用全鎂合金替代整個白車身不現實,但部分、逐步替代的思路仍然可行。


當前鎂合金制造成本的逐步下降,而加工工藝也有所突破,使其應用領域越來越廣,需求也有增加,不過目前汽車市場仍是其保持增長的主要推動力。雖然2018年我國汽車行業受多方因素影響產銷量同比下降,且增幅回落。但是新能源汽車仍保持快速發展,產銷量保持高速增長態勢。據中汽協數據顯示,新能源汽車2018年產銷分別完成127萬輛和125.6萬輛,同比分別增長59.9%和61.7%。所以未來鎂合金在汽車領域仍有較大需求空間。


新能源汽車銷量

  據2016年統計數據顯示,我國的汽車平均用鎂量約3kg左右,相較于北美的汽車平均用鎂量在10kg相距甚遠。目前我國汽車用鎂還主要停留在汽車方向盤領域,未來儀表盤支架、汽車輪轂、汽車大燈支架等潛在的滲透空間巨大。

據我國汽車輕量化技術路線規劃看,2020年、2025年和2030年中國單車用鎂量需要分別達到15kg、25kg和45kg。若2030年單車用鎂量需要達到45kg(2016年僅3kg),2030年汽車用鎂量有望達到172萬噸。


我們用倒推的方法測算,白車身全鋁合金重量約為230kg,減重效果40%左右,則采用高強度鋼的白車身重量約為383.3kg(230/0.6)。單車用鎂量若為45kg,則占比為11.7%(45/383.3),大于碳纖維用量。從產量看,全球鎂產量主要在我國,而由于環保限產,所以整體產量肯定小于鋁合金,因此白車身用料主要以鋁合金為主。


但從增長性看,2030年單車用鎂量較2016~2020年初步規劃將增長3倍(45/15),而鋁合金用量增長不到2倍(350/190)。


所以從增長幅度和占比看,汽車輕量化將大幅帶動鎂合金及相關鎂金屬產業快速增長。機會較為確定。


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