2013年铝合金材料在汽车零部件中应用比例逐渐提升

       一、铝合金材料是实现汽车轻量化的重要替代材料之一

       实现车身结构轻量化的途径主要有两条:一是采用合理的设计结构优化车身框架结构;二是在车身制造上采用轻质材料。由于第一种方式改进空间相对有限，因此第二种方式逐渐成为近年来车身轻量化的主流。目前，具备推广意义的汽车轻量化材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料等。其中高强度钢板在汽车行业中已得到广泛应用，近两年新上市的轿车中，高强度、超高强度钢使用量比例达到50%-70%以上;镁合金由于价格和高温抗蠕变问题尚未得到有效解决，目前主要应用于仪表盘基座、风扇架、作为框架、方向盘轴、灯托架和灯罩等;工程塑料回收和性能问题，目前主要应用于内部装饰结构。相比较而言，铝合金材料是实现汽车轻量化的首选材料。

       实验数据表明，铝合金代替传统的钢铁制造汽车，可使整车重量减轻30%到40%；铝制造发动机可减重30%；铝质散热器比相同的铜制品轻20%到40%；轿车铝车身比原钢材制品轻40%以上；汽车铝车轮可减重30%左右。研究表明，汽车每使用1千克铝，可降低自重2.25千克，减重效应高达125%，在汽车整个使用寿命周期内可以减少废气排放20千克。此外，铝回收简便，是钢铁以外能最大限度回收利用的材料，几乎90%的汽车用铝回收并循环利用。同时，铝合金具有良好的物理和化学性能，工业生产中的铸、锻、冲工艺均能适用，是少数几种可采用多种铸造工艺生产零件的金属。此外，铝资源在全球范围内储量相对丰富，使之成为次于钢的结构材料，成为汽车轻量化中经济适用和最有竟争力的材料。

       全球铝合金材料在汽车重量中的占比已由1980年的4%提高到2010年的29%，并且这一上升趋势还在持续，预计到2015年可达到35%以上，美、欧、日等国单台汽车铝材消费可达到280kg以上。从这一角度来看，汽车用铝合金材料行业需求空间及前景相当广阔。

       二、车用铝合金挤压材未来需求增长空间可期

       汽车用铝合金材料主要分为两大类，铸造铝合金和变形铝合金，其中铸造铝合金，约占80%(质量占比);变形铝合金约19%，其他(铝基复化材料、泡沫铝、铝粉)低于1%。铸造铝合金在汽车上用于压铸与铸造发动机、传动机构、转向系统、制动器、行走系零件及各种附件等;变形铝合金是以板、带、箔、管、棒、型材、线材及锻件、冲挤件等的形式用于制造各种结构件，铝箔用于制造空调器的散热器。

       具体来看，汽车用铝合金挤压材90%以上为6xxx系铝合金生产，此外少量采用3xxx系、5xxx系和7xxx系合金挤压材。其中型材与管材用得较多，棒材的用量很少，主要应用于切削加工一些小的零件。目前小轿车的车身框架主要为钢板单壳结构，车身占整车质量的30%o铝合金的可挤压性能好，可生产断面复杂的中空薄壁型材，用其制造车身结构和保险杠，车身质量可以减轻30%至40%，且与钢结构的具有同等的杭冲击强度，当汽车发生碰撞等意外事故时，能有效地吸收碰撞冲击能，保护人身安全。近年来汽车结构中承力加固件也都越来越多的使用铝合金型材制造，比如6061-T6,7003-T5,7016-T5,7021-T62,7029-T62,7129-T62,7046-T63,7N01-TS等。2009年世界汽车工业用的挤压铝合金型材品种与规格已超过250种。

       全铝车是近年来行业发展的又一大趋势，是指在目前的技术条件下，实现可用铝合金制造零件的全铝化，即制造车身用材料包括板材、型材与框架型材压铸连接件等全部由铝合金材料制成。以AudiA8为例，其车身由铝型材、铝板与压铸件制成，自身质量比钢制车身轻40%，用铝合金挤压材制成的空间框架(ASF)如同人体的骨骼支撑着铝薄板等零部件，而车身外覆盖件以铝合金薄板冲制而成。美国铝业公司与郑州宇通客车公司设计制造的大型铝合金公共汽车车身框架与内饰件用铝合金型材制造，与钢结构相比，框架减重800kg、车轮减重170kg、车身银金件减重SSOkg、内饰件减重400kg。全铝宇通汽车的自身质量的减轻近2吨(减重46%)。

全铝轿车车身的铝材用量比例

资料来源：中企顾问网整理

       2009年全世界汽车工业消费铝挤压材约1300Kt，占世界铝消费总量的2.4%，占汽车工业用铝量的13.5%左右。我国目前挤压铝材在汽车中的应用还相对较少，从应用范围来看，也仅仅限于轿车热传输系统管路、动力系统管路、导轨、车窗框架、镶饰等领域，2009年我国车用挤压铝材总消费量约280Kt。

       同时，我国用挤压铝材制造轿车车身框架很少。随着国内汽车轻量化的快速发展，在车身系统部件以及其他零配件上，铝合金挤压材需求量也将经历一个快速增长阶段，比如车门、车身骨架、底盘、座椅、保险杠、底盘、装饰件等部分，在中高端轿车以及全铝车中可得到大范围推广应用。我们预计未来10年内，国内汽车用铝合金挤压材需求量年均增长率可达到15%以上。

       从生产工艺角度来看，汽车用挤压铝型材在质量要求上非常高，要求成分合格、组织致密均匀，具有优秀的静态与动态轻度，同时在热处理后具备良好的延展性和韧性。因此，铝合金型材加工企业在生产中要对从磨具设计，到合金配比、溶液净化，挤压和淬火环节中对温度、速度的控制，各道工序的工艺参数都必须严格控制。

变形铝合金材料在汽车中应用的主要部件系统

资料来源：中企顾问网整理