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(1)高性能鋁合金新材料簡介:在汽車發展史上,普通鋼鐵材料在汽車中占有統治地位。而在汽車輕量化過程中將使用輕量化材料來代替傳統普通鋼材料,目前主要使用的輕量化材料有高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復合材料等。從下表中可以看出,鋁合金材料的綜合性價比要高于高強度鋼、鎂合金、碳纖維復合材料等。由于其工藝成熟,生產效率高且比較容易適應汽車結構件對性能、價格、質量穩定性和供貨響應等多重因素的要求,鋁合金材料成為當前應用最廣泛的輕量化材料。不同輕量化材料性能對比情況如下表所示:
鋁合金是鋁的質量分數大于50%的合金,有1-9系列合金產品。鋁合金按照加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金,變形鋁合金又分為擠壓鋁合金、軋制鋁合金和鍛造鋁合金。目前,鋁合金鑄造工藝主要用于形狀復雜的結構件和殼體件,如發動機零部件、殼體類零件等,但其機械性能相對不高,不能滿足部分車身結構件和汽車底盤的要求。隨著輕量化技術的發展及新能源汽車對輕量化要求越來越高,擠壓鋁合金在車身零件及結構件的應用越來越廣泛,將更多的應用在保險杠、門檻梁、電池托盤以及車身骨架等。其中,以乘用車的前后保險杠最具有代表性,應用擠壓鋁合金制造汽車零部件既可以滿足抗沖擊、吸能的要求,又可有效地減少構件的重量。汽車用鋁合金擠壓型材較其他成型方式,具備以下特點:
1)在擠壓過程中,被擠壓金屬在變形區內獲得比軋制、鍛造更為強烈和均勻的三向壓縮應力狀態,因此擠壓可充分發揮被加工金屬的塑性,可用于加工軋制鍛造無法加工的難變形金屬,同時可用于制作各種空心或實心的復雜截面構件。
2)由于鋁型材幾何截面可變,經過機加工后的構件剛度高,可提高車身的剛性、提高車輛動態控制特性。
3)由于鋁型材截面可控制,可提高構件的功能集成程度,降低構件數量,同時通過截面匹配還可實現焊接精確定位。
4)具有擠壓效益的產品,在淬火時效后,縱向強度性能遠比其他方法加工的同類產品要高。
(2)行業競爭格局和市場化程度:全球汽車零部件產業發展至今,已基本形成一種以整車配套市場為主的依附式發展模式,即一種以整車廠商為核心、以零部件供應商為支撐的金字塔型多層級配套供應體系,具體如下:
在燃油車時代,汽車產業鏈中的一級零部件供應商以日本、美國和歐洲的汽車零部件廠商為主導,中國汽車零部件企業多為二級供應商和三級供應商,規模相對較小。近年來,隨著新能源汽車產業的蓬勃發展,汽車產業鏈正處于傳統燃油汽車快速向新能源汽車轉變進程中,全球汽車產業鏈的重心和核心都在發生根本變化,中國的新能源汽車產業規模全球領先,產業優勢明顯,國內汽車零部件產業有望隨著新能源汽車的發展而崛起,國內部分領先的汽車零部件企業憑借在新能源領域的先發優勢、規模優勢、工藝優勢,逐漸由“單一零部件供應商”轉變為“模塊化、輕量化、集成化零部件供應商”,逐步進入新能源汽車整車廠商供應鏈,成為一級汽車零部件供應商。
(3)行業內主要企業及其市場份額:銷售額前十的全球汽車零部件供應商及國內主要汽車零部件供應商如下:
全球零部件配套供應商百強榜中,歐洲、日本、美國企業仍占據主要份額,受益于新能源汽車的快速發展,中國汽車零部件企業在百強榜中的數量和規模均有較大提升,未來中國汽車零部件企業有望伴隨著汽車電動化、智能化的發展而崛起。部分領先企業憑借突出的研發實力和先進的制造工藝與整車廠商開展合作,從而進入全球汽車產業鏈的領先行列。
(4)鋁合金汽車零部件應用現狀:隨著技術進步及輕量化進度的加速,國內外車企逐漸增加對鋁合金零部件的使用。豪華汽車方面,全鋁車身成為新的趨勢,特斯拉、奧迪、捷豹XFL、路虎攬勝等正在推進全鋁化車身的應用,減重效果明顯。特斯拉ModelS通過使用全鋁車身兼顧了輕量化與高強度特性,除了車身外,其前后懸架大部分材料也采用鋁材。此外,蔚來ES8還采用了全鋁前/后副車架,底盤和懸掛系統也全部采用鋁合金材質。
中國汽車工程學會2017年11月發布《節能與新能源汽車技術路線圖》,其中制定了輕量化技術發展目標,到2020年汽車重量比2015年減輕10%,到2025年在2015年基礎上進一步減重20%,對輕量化材料的使用范圍以及用量也將進一步擴大。具體輕量化發展技術路線情況如下:
(5)未來市場空間預測:隨著新能源汽車的發展,消費者對續航里程的要求也隨之提高,輕量化作為提高續航里程的重要方法,得到越來越多車企的重視。在全球新能源汽車市場上,特斯拉引領了新能源汽車輕量化趨勢,特斯拉2022年全球交付量達131萬輛,同比增長40%,2023年全球交付量近181萬輛。廣汽集團、北汽新能源、吉利集團、比亞迪等汽車制造商未來在新能源汽車產銷量規劃方面都在百萬輛。龐大的市場規模將會帶來更多的汽車鋁合金零部件的市場需求。
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