新能源汽車對車用鋁合金產業(yè)發(fā)展的影響

新能源汽車對車用鋁合金產業(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用與發(fā)展情況，總結了我國車用鋁合金產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和當前存在的短板，結合市場分析和政策影響，預測未來鋁合金在新能源汽車產業(yè)中的應用情況。關鍵詞：鋁合金；新能源汽車；電動車1新能源汽車發(fā)展背景我國已經宣布，2030年實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和。為實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標，當務之急是調整能源結構，實現(xiàn)能源體系的低碳轉型，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比重，提升太陽能、風能、核能、地熱能等零碳清潔能源的消費比重。汽車是能源消費大戶，發(fā)展新能源汽車是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要手段，也有利于降低我國對化石能源進口的依賴，保障能源安全。以純電動汽車為例，它完全使用電力驅動電機獲得動力，與傳統(tǒng)的內燃機汽車相比，電動機能量轉化效率具有顯著優(yōu)勢，通常能達到85%以上。除此之外，電動汽車還可以通過將動能轉化為電能來有效制動。通過這種反復制動，續(xù)航里程最多可擴展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，比如續(xù)航里程受限（里程焦慮），充電沒有機動車加油方便快捷，在跑長途的時候，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在內燃機汽車中，90%的燃料用于驅動車輛自身，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。使用輕質材料可以通過減輕重量來提高車輛的性能，并允許遠距離行駛，這些特性對電動汽車很重要。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，耐撞性極佳。當用于車身時，可以大大減輕重量。鋁合金減重率相比高強度鋼材更加顯著，一般鋁合金零件經過一次減重，效果可達30%~40%；制動系統(tǒng)與懸架等主要零部件經二次減重，效果可達到50%。使用鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼可以減輕50%的體重，使整車質量減輕了30%。除了減輕重量外，車輛制造中還需要高強度、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高于從傳統(tǒng)鋼獲得的部件，是將腐蝕、強度和剛性等特性結合到同一產品上的最佳材料。鋁合金因其耐腐蝕、耐磨性強、輕量化效果好、抗撞擊能力強、成本低等多個優(yōu)勢在汽車工業(yè)中被經常使用。3鋁合金在汽車產業(yè)中的應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)動機零部件、車輪、減震器、底架及空間框架等鋁化率較高的構件。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)汽車中的應用比例較少。據調研數(shù)據表明，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度、密度和制造適用性等優(yōu)異特性，因此可用于減輕電動汽車的重量。由于重量減輕，油耗降低，電動汽車的續(xù)航里程可以增加。此外，由于鋁及其合金的可回收性，可以重復使用。鋁及其合金在電動汽車中的使用不斷增加，并且正在進行各種研究以降低成本并擴大其使用。電動汽車數(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)狀鋁合金的拉伸強度、延伸率等技術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難題，由此導致全球掌握先進且成熟的車用鋁合金生產技術企業(yè)數(shù)量不多。我國鋁合金產業(yè)雖然發(fā)展迅猛，但較為滯后，與國際先進水平存在差距，產品質量及盈利能力較全球龍頭企業(yè)尚有差距。目前行業(yè)處于產品結構調整和裝備改造升級階段，產品正向高附加值和新應用領域發(fā)展，其中交通輕量化成為行業(yè)投資熱點和新的利潤增長點。目前南南、叢林、晟通、利源鋁業(yè)、麥達斯、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）缺少自主知識產權，由于鋁合金使用尚不廣泛。（2）車用鋁合金技術研發(fā)投入不足，產業(yè)發(fā)展滯后。（3）產業(yè)應用推廣不足。應加強產學研合作并建設相關技術創(chuàng)新平臺。5車用鋁合金的未來需求（1）市場分析從車型看，純電動和混動乘用車明顯高于內燃乘用車，且純電動乘用車增長率最高。預計至2025年，內燃機、純電動、混動乘用車單車用鋁量分別為180kg、227kg、238kg。預計2025年我國汽車行業(yè)的鋁用量將達到700萬噸以上，主要由乘用車消耗，占比72%。未來5年年復合增長率將8.9%。乘用車、公共汽車和電動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)建設部、交通運輸部、農業(yè)農村部和能源局7部門聯(lián)合印發(fā)《減污降碳協(xié)同增效實施方案》，在推動交通運輸協(xié)同增效措施中提到，加快新能源車發(fā)展，逐步推動公共領域用車電動化，有序推動老舊車輛替代為新能源車輛和非道路移動機械使用新能源清潔能源動力，探索開展中重型電動、燃料電池貨車示范應用和商業(yè)化運營。到2030年，大氣污染防治重點區(qū)域新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售量的50%左右。未來在市場和政策引導的雙重作用下，新能源汽車的供應將會加快增長，車用鋁量的需求量也會隨之增加。6結論與討論（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)勢應用比例將會不斷增加。（2）在市場需求和國家政策的引導雙重作用下，新能源汽車的供應將會加快增長，車用鋁量的需求量也會隨之增加。（3）相關鋁合金產品在車身結構、電驅系統(tǒng)、副車架等相關車用部件中應用不足，應加強產學研合作并建設相關技術創(chuàng)新平臺。（4）我國應加強“產學研”協(xié)同創(chuàng)新，提高自主創(chuàng)新能力，加強配套政策引導與支持，優(yōu)化產業(yè)結構，提升產品性能與競爭力。參考文獻：[1]洪騰蛟,董福龍,丁鳳娟,等.輕合金在汽車輕量化領域的應用研究[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,2020,22(5):68-75.[3]余棟梅.電動汽車擠壓