車用鋁材市場再升溫

文 / 本刊記者 趙子垚

伴隨新能源汽車興起，對車用鋁材的需求正快速升溫，甚至發展成為終端消費者都在關切的話題。

理想汽車創始人李想再次抓住了流量密碼，把新車理想L9推向輿論浪尖。7月13日，關于該款車型空氣懸架用材“鋁、鋼、鐵”的風波，直接引發了眾多造車關鍵部件使用材質的熱議。值得一提的是，針對網友 “不解理想L9將懸架鑄鐵零件表面噴涂為‘鋁合金’”的評論，李想除對涂層顏色的解釋外，隨后還留言回應：“一輛車什么地方用鋁，什么地方用鋼和鐵，不是拍腦袋、敲鍵盤決定的。”

當然，這僅體現出李想的個人看法。事實上，在同等剛度前提下，鋁材料顯然要比鐵更耐腐蝕。不過結合成本因素，將懸架鑄鐵下擺臂的防銹工藝細節做到位，盡可能降低生銹概率，對下擺臂的使用壽命同樣可以保證。所以究竟哪種材料會更契合零件的使用場景，只能是見仁見智，依據材料成本以及工藝水平合理取舍。而回歸風波源頭，其實也表露出汽車車身用鋁情況已引起消費者的更多關注。

新形勢促使需求“鋁熱”

客觀地說，有關鋁制品在汽車上的應用已很普遍，特別是在輕量化需求升溫以后，其由于遠高于鋼鐵、鎂合金、塑料及復合材料的綜合性價比，使得鋁材的單車平均用量也在逐步提升。而當前新能源汽車市場“高歌猛進”的局面，又令這一變化更為突顯。據中國汽車工業協會統計：今年上半年，新能源汽車銷量為260萬輛，同比增長1.2倍，市場占有率達21.6%。同時，中國汽車工業協會還認為隨著新能源汽車市場份額逐月上行，其全年銷量有望達到550萬輛。

除此之外，鑒于動力驅動形式以及車體結構的變化，純電動汽車的單車平均用鋁量也明顯高于燃油車型。“截至2018年，中國每輛燃油車的鋁材用量為120千克，純電動車則為128千克。”中鋁材料應用研究院輕量化工程中心業務主管吳永福博士表示，“考慮到當前新能源汽車的銷量情況，很顯然車用鋁材總量將迎來爆發增長。”對此，他預計未來3年內，國內新能源汽車每年的鋁材用量將從10萬噸增長到316萬噸左右。

當然，3年30倍的規模增長似乎過于“激進”，但顯然不能用傳統的鋁制零配件應用情況作為判斷依據。過去，提升汽車的輕量化水平主要通過降低簧下質量來實現，對車輪輪轂、轉向機構進行鋁材替代已成為常態。而隨著鋼鋁混合車身在部分產品中開始應用，密度僅有鋼材1/3的鋁材料除了減重，其在節能、運行安全性及循環再生利用等方面同樣優勢明顯，只是礙于鋁材自身特性，仍然在成本及制造工藝存在限制因素。

不過，伴隨國家雙碳戰略的推進，因汽車節能減排政策、長續航需求對動力電池重量的制約，令以純電動車型為代表的新能源汽車企業對車身減重更為關切。有外部研究表明：一輛整備質量1.6噸的家用轎車，普通鋼制白車身重量大約為475千克；如果全部替換為高強度鋼，可減重161千克；再進一步替換為鋁合金車身的話，減重幅度則高達190千克，并且疊加鋁材在車體其他部件的應用，減重效果十分突顯。學界也對高性能鋁合金構件在新能源汽車上的應用進行追蹤研究，武漢理工大學汽車輕量化技術中心副主任胡志力便給出一組數據：汽車重量每降低10%，可使得電動汽車續航里程增加5%~6%。此外，他還表示除了輕量化，鋁制車身對于操控性也有提升，甚至其延展性對于碰撞潰縮區的幫助也更加明顯。

工藝變革更新鋁材應用機會

除因市場變化產生的需求外，在工藝端角度，也同樣出現了利好鋁材應用的發展趨勢，近期興起的一體化壓鑄工藝正在改觀鋁制零件組合強度不足的局面。實際上，因為單一板材很難實現在強度和韌性方面的要求，所以傳統焊接車身需要對諸多沖壓零部件進行拼接補強。而一體化壓鑄工藝的出現，則可以做到將零部件融為一體，在保證強度的前提下實現較為復雜的設計，從而降低整車生產工序的復雜性。

對于鋁合金在一體化壓鑄方面的技術進展，廣州廣型模具有限公司技術總監梁振進認為，在利用一體壓鑄之后，整個工藝制程得到大幅度簡化。他表示，在高壓鑄造工藝里，產生的渣包和料頭等余料，均可以進行回爐使用。此外，高壓鑄造工藝還擴大了原料來源，可以消耗二次鋁，大幅減少了使用原生鋁的需求。“鋁合金的應用瓶頸之一在于成本，一體化壓鑄恰恰能夠提升材料利用率。”

特斯拉便是一體化壓鑄工藝的堅定簇擁者。特斯拉CEO馬斯克曾在特斯拉電池日上介紹：特斯拉Model Y車型采用的一體化壓鑄后地板總成，可將下車體總成重量降低30%，制造成本因此下降40%。同時相比Model 3車型，Model Y的零件數量減少79個，焊點更是由大約700-800處銳減至50處。這使得整車的連接數量大幅度減少，減少了很多涂裝、焊裝等過程，且由于一體化壓鑄的后地板總成不需要再進行熱處理，制造時間由傳統工藝的1-2小時縮減至 3-5分鐘。

如今，這種趨勢也正向汽車產業鏈上游發展，部分供應商也在同步提升輕量化方面的技術儲備，以促使整車產品進步，其中典型的例子就是電池鋁托盤。由于電池密度的不斷提升，使得承載電池模組的托盤或殼體會處于重載荷狀態，直接影響電動車的整車載荷分布和續航能力。但鋁材憑借重量輕、熔點低的特點，目前已成為壓鑄鋁托盤、擠壓鋁合金框架和鋁板拼焊殼體、模壓上蓋的主要材料，在電池托盤方面進入到規模化應用階段。

事實上，鋁材在汽車上的應用機會遠不止于此。不論是新能源汽車輕量化需求的高增長，還是一體化壓鑄等成型工藝所引發的技術變革。勢必還會有更多的產業機遇、工藝革新、技術應用會影響到鋁材料在汽車工業上的發展進程。