新能源汽車對車用鋁合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響

新能源汽車對車用鋁合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響摘要：本文闡述了在新能源汽車爆發(fā)式發(fā)展的背景下車用鋁合金的應(yīng)用與發(fā)展情況，總結(jié)了我國車用鋁合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和當(dāng)前存在的短板，結(jié)合市場分析和政策影響，預(yù)測未來鋁合金在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞：鋁合金；新能源汽車；電動(dòng)車1新能源汽車發(fā)展背景我國已經(jīng)宣布，2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，當(dāng)務(wù)之急是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能源體系的低碳轉(zhuǎn)型，降低碳排放量高的煤炭、石油、天然氣等不可再生能源的消費(fèi)比重，提升太陽能、風(fēng)能、核能、地?zé)崮艿攘闾记鍧嵞茉吹南M(fèi)比重。汽車是能源消費(fèi)大戶，發(fā)展新能源汽車是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要手段，也有利于降低我國對化石能源進(jìn)口的依賴，保障能源安全。以純電動(dòng)汽車為例，它完全使用電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)獲得動(dòng)力，與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相比，電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化效率具有顯著優(yōu)勢，通常能達(dá)到85%以上。除此之外，電動(dòng)汽車還可以通過將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能來有效制動(dòng)。通過這種反復(fù)制動(dòng)，續(xù)航里程最多可擴(kuò)展15%。新能源汽車沒有尾氣排放，對空氣的影響則友好得多。電動(dòng)汽車的普及能有效減少二氧化碳排放，降低對環(huán)境的影響。新能源汽車也存在缺點(diǎn)，比如續(xù)航里程受限（里程焦慮），充電沒有機(jī)動(dòng)車加油方便快捷，在跑長途的時(shí)候，要提前做好規(guī)劃；低溫環(huán)境下，電池組性能明顯下降，隨著電池材料、技術(shù)不斷研發(fā)和充電樁的不斷增建，電池性能已不斷優(yōu)化，里程焦慮已不斷緩解。2鋁合金的性能與特點(diǎn)在內(nèi)燃機(jī)汽車中，90%的燃料用于驅(qū)動(dòng)車輛自身，而只有10%用于乘客。隨著車輛凈重的減少，無論是燃油車還是電動(dòng)車，能耗都隨之降低。車重每減輕10%，平均可節(jié)省6%~8%的燃料消耗，電動(dòng)汽車車重每降低100kg，就可以減少0.3~0.6Kwh/km。車輛的重量限制了范圍，增加電池容量需要解決的潛在問題之一是減輕重量。使用輕質(zhì)材料可以通過減輕重量來提高車輛的性能，并允許遠(yuǎn)距離行駛，這些特性對電動(dòng)汽車很重要。常見的輕量化替代材料有鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料等，各材料主要性能綜合對比來看，鋁合金為汽車輕量化的首選材料。鋁密度為2.69g/cm，比鋼材低三倍，由于其低密度，在用于車輛時(shí)可以減輕重量。此外，它的回彈力是鋼的三倍，具有抗碰撞能力，能量吸收能力強(qiáng)，耐撞性極佳。當(dāng)用于車身時(shí)，可以大大減輕重量。鋁合金減重率相比高強(qiáng)度鋼材更加顯著，一般鋁合金零件經(jīng)過一次減重，效果可達(dá)30%~40%；制動(dòng)系統(tǒng)與懸架等主要零部件經(jīng)二次減重，效果可達(dá)到50%。使用鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼可以減輕50%的體重，使整車質(zhì)量減輕了30%。除了減輕重量外，車輛制造中還需要高強(qiáng)度、可焊接性和可成型性。鋁合金在侵蝕性工作條件下的性能遠(yuǎn)高于從傳統(tǒng)鋼獲得的部件，是將腐蝕、強(qiáng)度和剛性等特性結(jié)合到同一產(chǎn)品上的最佳材料。鋁合金因其耐腐蝕、耐磨性強(qiáng)、輕量化效果好、抗撞擊能力強(qiáng)、成本低等多個(gè)優(yōu)勢在汽車工業(yè)中被經(jīng)常使用。3鋁合金在汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用情況鋁合金可以通過鑄造、擠壓、沖壓等冷加工和熱處理工藝獲得足夠的強(qiáng)度重量比和耐腐蝕性。鋁制零部件可以通過MIG焊接、激光焊接、緊固件、鉚釘和粘合劑進(jìn)行組裝。目前鑄造鋁合金是汽車用鋁最多的鋁合金種類，廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、車輪、減震器、底架及空間框架等鋁化率較高的構(gòu)件。隨著鋁合金車身的普及，軋制鋁合金板材用料占比快速提升。相比鑄造鋁合金，變形鋁合金的主要使用場景是車身輕量化，因鋁化率相對較低，在傳統(tǒng)汽車中的應(yīng)用比例較少。據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)表明，歐洲地區(qū)車用鋁合金制造工藝分類，鑄造鋁合金占比為65%，軋制板材占比為19%，擠壓型材占比為11%，鍛造件占比為5%。但在部分采用全鋁車身的高端車型上，變形鋁合金的占比比鑄造鋁合金高。由于鋁及其合金具有強(qiáng)度、密度和制造適用性等優(yōu)異特性，因此可用于減輕電動(dòng)汽車的重量。由于重量減輕，油耗降低，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程可以增加。此外，由于鋁及其合金的可回收性，可以重復(fù)使用。鋁及其合金在電動(dòng)汽車中的使用不斷增加，并且正在進(jìn)行各種研究以降低成本并擴(kuò)大其使用。電動(dòng)汽車數(shù)量的增加，專注于提高節(jié)能和續(xù)航里程的研究人員將開發(fā)方法，使汽車行業(yè)更頻繁地使用鋁合金。4我國車用鋁合金的現(xiàn)狀鋁合金的拉伸強(qiáng)度、延伸率等技術(shù)性能與鋼材有顯著不同，在沖壓、擠出、焊接等制造過程中面臨諸多技術(shù)難題，由此導(dǎo)致全球掌握先進(jìn)且成熟的車用鋁合金生產(chǎn)技術(shù)企業(yè)數(shù)量不多。我國鋁合金產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展迅猛，但較為滯后，與國際先進(jìn)水平存在差距，產(chǎn)品質(zhì)量及盈利能力較全球龍頭企業(yè)尚有差距。目前行業(yè)處于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和裝備改造升級階段，產(chǎn)品正向高附加值和新應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，其中交通輕量化成為行業(yè)投資熱點(diǎn)和新的利潤增長點(diǎn)。目前南南、叢林、晟通、利源鋁業(yè)、麥達(dá)斯、忠旺等企業(yè)都已開展深加工或近凈成形加工。我國汽車用鋁合金板材面臨三大問題：（1）缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，由于鋁合金使用尚不廣泛。（2）車用鋁合金技術(shù)研發(fā)投入不足，產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后。（3）產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣不足。應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作并建設(shè)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。5車用鋁合金的未來需求（1）市場分析從車型看，純電動(dòng)和混動(dòng)乘用車明顯高于內(nèi)燃乘用車，且純電動(dòng)乘用車增長率最高。預(yù)計(jì)至2025年，內(nèi)燃機(jī)、純電動(dòng)、混動(dòng)乘用車單車用鋁量分別為180kg、227kg、238kg。預(yù)計(jì)2025年我國汽車行業(yè)的鋁用量將達(dá)到700萬噸以上，主要由乘用車消耗，占比72%。未來5年年復(fù)合增長率將8.9%。乘用車、公共汽車和電動(dòng)自行車等新能源汽車，將占總車用鋁量的34%左右。（2）政策因素近日，生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和能源局7部門聯(lián)合印發(fā)《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》，在推動(dòng)交通運(yùn)輸協(xié)同增效措施中提到，加快新能源車發(fā)展，逐步推動(dòng)公共領(lǐng)域用車電動(dòng)化，有序推動(dòng)老舊車輛替代為新能源車輛和非道路移動(dòng)機(jī)械使用新能源清潔能源動(dòng)力，探索開展中重型電動(dòng)、燃料電池貨車示范應(yīng)用和商業(yè)化運(yùn)營。到2030年，大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售量的50%左右。未來在市場和政策引導(dǎo)的雙重作用下，新能源汽車的供應(yīng)將會(huì)加快增長，車用鋁量的需求量也會(huì)隨之增加。6結(jié)論與討論（1）隨著新能源汽車自身的材料需求，車用鋁量因其自身的優(yōu)勢應(yīng)用比例將會(huì)不斷增加。（2）在市場需求和國家政策的引導(dǎo)雙重作用下，新能源汽車的供應(yīng)將會(huì)加快增長，車用鋁量的需求量也會(huì)隨之增加。（3）相關(guān)鋁合金產(chǎn)品在車身結(jié)構(gòu)、電驅(qū)系統(tǒng)、副車架等相關(guān)車用部件中應(yīng)用不足，應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作并建設(shè)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。（4）我國應(yīng)加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研”協(xié)同創(chuàng)新，提高自主創(chuàng)新能力，加強(qiáng)配套政策引導(dǎo)與支持，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)品性能與競爭力。參考文獻(xiàn)：[1]洪騰蛟,董福龍,丁鳳娟,等.輕合金在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].熱加工工藝,2020,49(4):1–6.[2]管仁國，婁花芬，黃暉,等.鋁合金材料發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及展望[J].中國工程科學(xué),2020,22(5):68-75.[3]余棟梅.電動(dòng)汽車擠壓