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汽車輕量化發(fā)展是必然趨勢,鋁合金材料將崛起

發(fā)布時間:2019-09-02 14:10:22
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在國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《對于放慢開展流通促成商業(yè)生產(chǎn)的意見》中提到,要開釋汽車生產(chǎn)后勁,施行汽車限購的地域要聯(lián)合實踐狀況,探究推廣逐漸放寬或勾銷限購的詳細(xì)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(yè)或迎來復(fù)蘇。目前整個汽車行業(yè)通過渠道庫存大幅去化,行業(yè)庫存曾經(jīng)在近幾年的底部,隨著去庫存根本完結(jié),加庫周期或受政策安慰開啟。行業(yè)景氣派無望回暖。

而隨著我國環(huán)保政策力度的一直加大,汽車行業(yè)的燃油排放規(guī)范也更加趨于嚴(yán)苛。

據(jù)工信部規(guī)則,我國汽車二氧化碳排放規(guī)范將從2015年的155g/km降到2020年的112g/km;而國際乘用車企業(yè)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(yè)以后特點看,假如單純依托設(shè)計的優(yōu)化已不能滿足環(huán)保上低耗與減排的要求,所以從行業(yè)開展趨向上看,汽車車身的輕量化已成為將來開展的必經(jīng)之路。

汽車二氧化碳排放規(guī)范
  相關(guān)研究表明,車身重量與排放有一定聯(lián)系。若燃油汽車質(zhì)量每下降10%,油耗將下降8%,排放將下降4%,車輛質(zhì)量每下降100kg,二氧化碳排放將減少5g/k。美國鋁業(yè)協(xié)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(fù)荷狀態(tài)下將會表現(xiàn)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(lǐng)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(fā)動機重量高2倍以上,目前電動商用車的電池系統(tǒng)重量通常占車輛總重的 10%~15%,而乘用車占比高達(dá)20%~30%,這直接導(dǎo)致電動汽車相比傳統(tǒng)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(xù)航里程將會增加 5%~8%,同時損耗成本也可相應(yīng)下降。

所以,無論從傳統(tǒng)汽車的減排還是從新能源汽車增加續(xù)航的發(fā)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(jìn)行輕量化的兩大理想材料。據(jù)美國鋁學(xué)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,最高可減重40%。不過鎂合金在減重上性能更優(yōu),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(jìn)行輕量化
  不僅體現(xiàn)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(yōu)勢。對比等質(zhì)量且具有近似界面構(gòu)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最為直接的有效解決方式。

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

當(dāng)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(yīng)用領(lǐng)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(yè)受多方因素影響產(chǎn)銷量同比下降,且增幅回落。但是新能源汽車仍保持快速發(fā)展,產(chǎn)銷量保持高速增長態(tài)勢。據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示,新能源汽車2018年產(chǎn)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(lǐng)域仍有較大需求空間。

新能源汽車銷量
  據(jù)2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(yuǎn)。目前我國汽車用鎂還主要停留在汽車方向盤領(lǐng)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(jù)我國汽車輕量化技術(shù)路線規(guī)劃看,2020年、2025年和2030年中國單車用鎂量需要分別達(dá)到15kg、25kg和45kg。若2030年單車用鎂量需要達(dá)到45kg(2016年僅3kg),2030年汽車用鎂量有望達(dá)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(chǎn)量看,全球鎂產(chǎn)量主要在我國,而由于環(huán)保限產(chǎn),所以整體產(chǎn)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(guī)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(guān)鎂金屬產(chǎn)業(yè)快速增長。機會較為確定。

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