鋁是新能源汽車制造必需的材料之一，目前新能源汽車的用鋁量已近400kg/輛，仍還有一定擴大空間?？捎娩X材制造的電動汽車系統(tǒng)有：板材制造的覆蓋件，擠壓材、壓鑄件、鍛件、鑄件制備的車身骨架，電池系統(tǒng)、防撞梁系統(tǒng)、電機及傳動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)等。本文將對此作詳細介紹。另外，本文還對新能源汽車用鋁材料的新工藝和新合金方面作了較多的介紹。目前，新能源汽車所需的所有鋁材，在中國都能保質(zhì)保量供應(yīng)，但還需要加強研發(fā)性能更加優(yōu)秀的材料與制備工藝。

為了應(yīng)對全球日益惡化的氣候變化，英國、挪威、荷蘭、澳大利亞、法國等多個國家提出，在今后20年內(nèi)，將大量淘汰現(xiàn)行的內(nèi)燃機，推廣新能源汽車，特別是電動汽車。歐洲經(jīng)濟共同體（EU）提出，為了達到2050年的碳排放目標(biāo)，現(xiàn)有汽車的80%必須淘汰，取而代之的是電動汽車。預(yù)計到2030年，電動汽車在汽車銷售比例中將達到50%以上。

中國交通運輸領(lǐng)域碳排放約占總排放量的10%，其中，汽車的排放量占總量的7.5%。2020年，中國乘用車全產(chǎn)業(yè)鏈碳排放總量約有6.7億噸，其中，74%的碳排放量是在汽車使用時產(chǎn)生，26%的碳排放量則是由上游產(chǎn)業(yè)鏈制造加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生。

1、電動汽車

用電動汽車取代化石燃料汽車，必須立即付諸實施行動，中國、美國和歐洲國家走在世界前列。特別是中國，不但在純電動汽車生產(chǎn)、銷售和使用方面是世界第一，而且在研發(fā)方面也居世界領(lǐng)先水平。自2016年以來，中國新能源汽車產(chǎn)量均居世界首位。

中國新能源車駛上發(fā)展高速車道

在中國，新能源汽車是指純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池電動汽車，前者占絕對主導(dǎo)地位。截至2021年底，中國注冊電動汽車企業(yè)有450多家。發(fā)展新能源汽車是中國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，是一個強勁的增長點。自2011年以來，中國政府投入巨資刺激新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，充分發(fā)揮了政策、稅收激勵和消費補貼措施的組合作用，另外，還為建設(shè)全面的充電基礎(chǔ)設(shè)施提供資金支持和標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)。

中國乘用車市場信息聯(lián)席會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國新能源汽車的市場滲透率約為15%，銷售量達到300萬輛，同比增長約170%。2021年，全世界銷售的675萬輛新能源汽車中，中國電動汽車的銷量約330萬輛，占53%，而美國銷售的只有60.8萬輛。實際上早在2019年12月，工信部宣布，到2025年，以代替能源（主要是電動汽車）驅(qū)動的汽車將占中國汽車銷量的25%。

中國新能源汽車跑遍世界

中國汽車工業(yè)協(xié)會（以下簡稱中汽協(xié)）今年8月的數(shù)據(jù)顯示，今年前7個月，中國汽車企業(yè)出口150.9萬輛，同比增長50.6%；上半年，中國新能源汽車共出口20.2萬輛，同比增長1.3倍，占汽車出口總量的16.6%。其中，外資企業(yè)特斯拉汽車公司、寶馬汽車公司、沃爾沃汽車公司等出口的新能源汽車約占比2/3，中國自主品牌汽車出口的約占1/3。

今年1—6月份，特斯拉上海超級工廠出口汽車約10萬輛，占中國新能源汽車出口總量的48%，為去年同期出口量的2倍以上。特斯拉上海工廠制造的高質(zhì)量、高價值電動汽車主要出口到歐洲和澳大利亞、日本、新加坡等發(fā)達國家。同樣，中國自主品牌新能源汽車也在積極開拓國外市場。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，今年6月份，在新能源乘用車出口企業(yè)中，東風(fēng)易捷特出口5445輛，比亞迪新能源出口2177輛，神龍汽車出口525輛，江淮汽車出口361輛，一汽紅旗出口192輛。

2020年，中國出口的新能源汽車僅7萬輛左右，占汽車出口總量的7%。而在2021年，中國新能源汽車出口上升至31萬輛，同比增長304.6%，占中國汽車出口總量的15%。值得一提的是，與傳統(tǒng)燃油車出口路徑不同，中國新能源汽車出口的目標(biāo)市場主要為發(fā)達國家，如德國、英國、比利時、挪威、日本、美國等。

中汽協(xié)最新數(shù)據(jù)顯示，今年前11個月，中國新能源汽車產(chǎn)銷分別達到625.3萬輛和606.7萬輛，同比均增長1倍，市場占有率達到25%。值得一提的是，中國已提前3年完成《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》中制定的“新能源汽車將在2025年滲透率達到25%”的目標(biāo)。對于2023年中國車市的走勢，中汽協(xié)給出以下估計：預(yù)測2023年中國汽車總銷量為2760萬輛，同比增長3%，其中，乘用車2380萬輛，同比增長1.3%；商用車380萬輛，同比增長15%；新能源汽車900萬輛，同比增長35%。此外，今年1—11月份，中國汽車企業(yè)出口278.5萬輛，同比增長55.3%。分車型看，乘用車出口225.1萬輛，同比增長57.8%；商用車出口53.3萬輛，同比增長45.7%；新能源汽車出口59.3萬輛，同比增長1倍。

近些年來，歐洲一些國家在大力推廣新能源汽車，加大補貼力度，降低進口關(guān)稅，為中國電動汽車出口提供了新空間。挪威對純電動車購買者免征購置稅和進口稅，準(zhǔn)許消費者免繳25%的增值稅，并給予路權(quán)等配套政策支持。德國新能源汽車消費者可享受最高9000歐元的補貼。荷蘭、丹麥、瑞典等也陸續(xù)出臺“禁售燃油車”時間表，加大對新能源汽車市場的扶持力度。

今年9月份，上汽集團將有1000多輛MG MULAN汽車運抵比利時澤布昌赫港，并從10月份起在歐洲市場首發(fā)。隨著國外市場的不斷擴大，中國車企在全球市場實現(xiàn)“換道超車”的重大機遇降臨了。目前各國都在支持新能源汽車發(fā)展，是中國電動汽車走向全世界的大好機遇，是實現(xiàn)從“中國制造”到“中國品牌”轉(zhuǎn)變的大好時機。

中國已有了一批具備國際競爭力和創(chuàng)新活力的品牌企業(yè)，營造了開放競爭的市場環(huán)境。借助電動汽車的先發(fā)優(yōu)勢，中國車企正在加速電動汽車的研發(fā)與生產(chǎn)布局，比亞迪、上海通用五菱、吉利等已進入世界電動汽車銷量前列，蔚來、小鵬、理想等造車新勢力企業(yè)正在迅速成長，東風(fēng)、上汽、長安等已先后推出嵐圖、智已、極狐等具備電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化特征的電動汽車品牌。

比亞迪汽車泰國有限公司與WHA偉華集團大眾有限公司于今年9月8日正式簽約，將在泰國建電動汽車制造廠，并于2024年投產(chǎn)，產(chǎn)能為15萬輛右舵電動汽車。該廠占地96公頃。泰國政府計劃到2030年將電動汽車產(chǎn)量提升到汽車總產(chǎn)量的約30%。市場研究顯示，東南亞電動汽車市場將由2021年的約5億美元上升到2027年的26.7億美元，年復(fù)合增長率高達32.73%。當(dāng)前，中國在泰國的汽車制造企業(yè)還有：上汽集團、長城汽車公司和比亞迪汽車公司。

2020年以來，海灣合作委員會國家的街道上行駛的中國制造的小汽車隨處可見。2021年中國制造的小汽車在這些國家的總銷量占到10%～15%，高于許多傳統(tǒng)汽車制造公司。沙特也是中國汽車進口國，是全球十大中國汽車進口國之一。中等收入和收入受限的消費者最青睞中國小汽車的規(guī)格和價格，2021年，中國新能源汽車在巴林、阿曼、卡塔爾和科威特等國家的銷量均占到10%以上。

中國小汽車物美價廉。2021年，巴林一家大型汽車租賃公司都換上了中國的小汽車。大多數(shù)租賃公司都在朝著這個方向前行，為員工提供汽車的公司也是如此。中國小汽車更便宜、可靠性高、續(xù)航里程長。一輛日本中型轎車在沙特的價格為2.9萬～3.4萬美元，而只要花1.9萬～2.2萬美元就可以買一輛性能高得多的同類中國小汽車。沙特一家汽車展廳的老板說：中國小汽車性能通常與德國和美國小汽車的相當(dāng)，而價格不到德國小汽車價格的1/4，比日本小汽車價格低35%。中國小汽車在安全測試方面也取得了成功，受到各方的一致好評，為中國小汽車打下了良好的基礎(chǔ)。

俄羅斯歡迎中國汽車。一些歐洲及美國、日本等國限制汽車出口或退出俄羅斯市場，在此情況下，俄羅斯的出路只有增加本國的汽車產(chǎn)量或增加從中國進口，這為中國汽車出口俄羅斯創(chuàng)造了大好機會。俄羅斯汽車之家公司總經(jīng)理A·奧利霍夫斯基說，西方國家對俄羅斯的制裁導(dǎo)致俄汽車銷量急劇下降。

盡管目前中國汽車在俄羅斯的銷量還不大，但其市場份額已在逐年遞增，前景燦爛。中國有80多個出口汽車品牌，在俄受追捧的有吉利、哈弗、奇瑞和長安等。奧利霍夫斯基說：“中國汽車在俄日益受到追捧不僅因為與其他汽車品牌相比，它們更加經(jīng)濟實惠，還與汽車本身經(jīng)歷的技術(shù)變革有關(guān)。其獨特的原創(chuàng)設(shè)計和先進的工藝技術(shù)都在引領(lǐng)著世界潮流。憑借出色的配置，中國汽車在舒適性和安全方面勝過韓國、日本和歐洲品牌。此外，中國汽車制造商非常靈活且以客戶為導(dǎo)向，根據(jù)俄羅斯顧客的需求調(diào)整車型款式?！?/span>

專家認為，目前在俄羅斯市場處于領(lǐng)頭羊地位的中國公司潛力巨大。但從長遠看，唯有生產(chǎn)本地化才能確保領(lǐng)先。當(dāng)前，哈佛和吉利的前景最為業(yè)界推崇。哈佛2019年在圖拉設(shè)廠，投資15億美元，現(xiàn)有生產(chǎn)能力8萬輛/年，規(guī)劃生產(chǎn)能力15萬輛/年。吉利則在白俄羅斯建有汽車裝配廠。此外，紅旗也即將在俄羅斯建廠，并且很可能是電動汽車。

中國電動巴士風(fēng)靡全球，就連汽車王國日本也從中國引進電動巴士。2021年12月，京都市和京阪電氣鐵道在市內(nèi)循環(huán)巴士中引進4輛中國電動巴士，希望促進日本企業(yè)奮起直追。在日本關(guān)西地區(qū)，大阪府的阪急巴士中從今年4月起也有中國巴士在運行。據(jù)國際能源署統(tǒng)計，2021年全球銷售的電動巴士約9萬輛。

2021年12月，在英國格拉斯哥召開了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會（COP26）。比亞迪公司為這次會議的交通提供了120多輛電動巴士。該系列電動巴士通過改進技術(shù)實現(xiàn)了快速充電，運行性能與乘坐舒適度勝過柴油巴士。截至今年7月，比亞迪公司為全世界提供了5萬輛電動巴士。在日本政府為引入電動巴士提供的8種補貼車型中，中國車型占7種。唯一的日本企業(yè)是北九州市的初創(chuàng)企業(yè)，但該公司目前也是委托中國生產(chǎn)。日野汽車公司將于近期投放市場的小型巴士并非自主開發(fā)，也是委托比亞迪公司制造。

奧迪計劃于2033年停產(chǎn)燃油車，大眾汽車公司也在向電動汽車時代進發(fā)。奧迪公司于今年6月21日對外表示，2033年將停產(chǎn)柴油車和汽油車，從2026年開始計劃只推出新的純電動車型，同時在2033年前逐步停止生產(chǎn)內(nèi)燃機；不過，由于中國的需求強勁，奧迪在中國的合作伙伴可能會在2033年后繼續(xù)生產(chǎn)內(nèi)燃汽車。奧迪公司今年推出的新電動車型數(shù)量已超過了柴油和汽油車型。奧迪公司的目標(biāo)是，到2025年擁有20個以上的電動汽車車型。大眾汽車公司在今年前期表示，在未來5年將投入460億歐元，以主導(dǎo)全球電動汽車市場。

研發(fā)投入

為了加速電動汽車的高質(zhì)量發(fā)展，引領(lǐng)潮流，中國有關(guān)部門與企業(yè)非常重視研發(fā)和科技投入，有些企業(yè)的投入達到或超過年銷售收入的5%，居世界投入的前列。今年9月，中國汽車技術(shù)研究中心有限公司新能源汽車科技創(chuàng)新基地在天津建成啟用，這是全世界最新建成的新能源汽車研發(fā)基地，也是全世界最大、檔次最高的之一。

2、新能源汽車市場

根據(jù)瑞典咨詢公司EV-volumes的資料，2020年全球電動車銷量324萬輛，預(yù)計2025年全世界新能源汽車產(chǎn)量將超過1700萬輛，中國將超過650萬輛。按乘聯(lián)會的數(shù)據(jù)，今年5月乘用車銷量131.9萬輛，新能源車銷量32.2萬輛，同比增長79.4%，比乘用車的銷量增長大得多，新能源車銷量已占到總體乘用車銷量的24.4%，相比去年同期上升13.7個百分點。隨著新能源汽車銷量占比的上升，充電站也成了焦點。今年5月18日，巨灣技研宣布，已與特來電新能源股份有限公司達成戰(zhàn)略合作，將在2022年—2025年期間在全國各城市建1000座超級充電站，并于2023年底前在廣東、海南省投資建設(shè)300座超充站。

工信部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、商務(wù)部、國家能源局綜合司印發(fā)《關(guān)于開展2022年新能源汽車下鄉(xiāng)活動的通知》，包括一汽集團、東風(fēng)汽車、長安汽車等26家汽車生產(chǎn)企業(yè)和旗下共70款新能源汽車車型參加本次下鄉(xiāng)活動，活動時間為今年5—12月，在山西、吉林、江蘇、浙江、河南、山東、湖北、湖南、海南、四川、甘肅等省的三四線城市、縣區(qū)。2021年下鄉(xiāng)活動共銷售106.8萬輛新能源汽車，同比增長169.2%，有效地促進了銷售。

據(jù)中汽協(xié)預(yù)計，今年中國汽車銷量有望達到2700萬輛，同比增長約3%，其中乘用車銷量2300萬輛，新能源車550萬輛，同比上升56%以上。2025年新能源汽車用鋁量可達1760kt。國際能源署（IFA）預(yù)測，2030年電動汽車的數(shù)量將上升到1.45億輛（既定政策情況下）或2.3 億輛（可持續(xù)發(fā)展情況下），分別占道路車輛的7%和12%。到2030年，新能源汽車（純電動車、插電式混合動力車和氫燃料電池車）的銷售額將達到50%。2020年在路上行駛的電動汽車只有1000萬輛。

在此應(yīng)指出，由于電池的原因，新能源汽車的質(zhì)量比參照的燃油車更重一些。研究表明，新能源汽車如果質(zhì)量下降100kg，續(xù)航里程可提升10%～11%，車身是整車質(zhì)量占比最大的部分，也是輕量化潛力最大的領(lǐng)域，以高強度鋼取代普通鋼材質(zhì)量可下降11%，采用全鋁合金可減輕40%，這是當(dāng)今和以后一段時間內(nèi)最可取的。當(dāng)然采用復(fù)合材料和鎂材可進一步減輕質(zhì)量，但筆者不推薦，一是因為它們的價格高；二是因為鎂在安全方面還有不盡如人意之處，即使采用“阻燃鎂合金”，在溫度高于其熔點時也會燃燒，筆者在生產(chǎn)中曾發(fā)生過兩次鎂合金錠著火事件。

2020年，國務(wù)院下發(fā)了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，堅持電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化發(fā)展方向，深入實施發(fā)展新能源汽車國家戰(zhàn)略，以融合創(chuàng)新為重點，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力，構(gòu)建新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)，完善基礎(chǔ)設(shè)施體系，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設(shè)汽車強國。由中國汽車工程學(xué)會牽頭、500位專家歷時1年于2019年初的大型聯(lián)合研究項目——節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖，其目標(biāo)是：到2020年、2025年、2030年，中國新能源汽車年銷量預(yù)計將分別達到10萬輛、500萬輛、1500萬輛。中國汽車在2030年輕量化發(fā)展目標(biāo)是，車輛整備質(zhì)量較2015年減重35%，單車用鋁量達到350kg。筆者認為，單車用鋁量實際上可以達到430kg，含復(fù)合材料的用鋁量按85%匡算。

3、電動車與鋁

電動車應(yīng)是全鋁的。所謂全鋁并不是所有的零部件與結(jié)構(gòu)件都是用鋁合金和鋁基復(fù)合材料制造，而是指在現(xiàn)有技術(shù)條件、完全符合標(biāo)準(zhǔn)、確保安全與乘坐舒適的前提下，凡是可用這兩種材料制造的零部件與結(jié)構(gòu)件都是用其制備的。當(dāng)前可用鋁合金制備的電動車系統(tǒng)有：用板材制造的車身覆蓋件、用擠壓材制備的車身骨架、電池系統(tǒng)、防撞梁系統(tǒng)、電機及傳動系統(tǒng)。

覆蓋件

乘用車鋁合金白車身主要由前保橫梁總成、前艙總成、左右側(cè)圍總成、左右車門總成、前后地板總成、前后頂橫梁總成、前后流水槽總成等部分組成。采用的鋁材主要有板材、型材和鍛件、鑄件等，成型方式有折彎、沖壓、CNC加工，連接方式主要有焊接、螺接、御接等。

汽車用的鋁合金覆蓋件都是鋁合金薄板加工的。板材分為外面板和內(nèi)面板。對外面板的性能要求是：高的強度；良好的可成形性，特別重視邊緣的可成形性；優(yōu)秀的抗蝕性。對內(nèi)面板鋁合金材料的要求是：良好的深沖性、優(yōu)秀的可焊性能。還要求面板有良好的烘烤性能。

板材合金

汽車用的板材主要是用6016-T4/T4P、6111-T4/T4P、6014-T4/T4P、6451-T4/T4P合金生產(chǎn)的，也有少量板材是用5182-0、5754-0合金生產(chǎn)的。6111、6014、6016合金成分見表1。6111合金是一種美國合金，1982年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊；6014合金是瑞士研發(fā)的，1983年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊；6016合金也是一種瑞士合金，1984年成型并在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊。

表1 6000系汽車板材鋁合金的化學(xué)成分（質(zhì)量%）

中國可生產(chǎn)ABS的企業(yè)有10家，總生產(chǎn)能力1320kt/a：

諾貝麗斯鋁業(yè)公司（Novelis）于2018年與捷豹路虎汽車公司合作開發(fā)出RC 5754合金汽車內(nèi)板，閉環(huán)廢鋁含量高達85%，還開發(fā)出S 5754 RC汽車結(jié)構(gòu)件，廢鋁用量可達75%，這很值得稱贊。用廢鋁，能耗低，能耗僅相當(dāng)于原鋁的4%～5%，低污染，再生鋁生產(chǎn)過程中排放的污染物僅相當(dāng)于原鋁提取的約7%。估計2030年中國社會上積累的鋁將達到約9億噸，按5%回收，屆時廢鋁供應(yīng)量4500萬噸。

板材生產(chǎn)工藝

板材生產(chǎn)工藝有多種，軋制出現(xiàn)于18世紀(jì)末，自鋁的電解法于1888年出現(xiàn)后幾年就有了二輥軋板法，至今輥軋法仍是生產(chǎn)板帶材的唯一冷軋工藝。熱軋可有不同的工藝，如鑄錠熱軋法、雙輥式連續(xù)鑄軋法、哈茲雷特連鑄連軋法（Hazelett）、美鋁微型軋機（Alcoa MicromillTM）軋制法、FlexcasterTR Technology噴射成型軋制法等等。但鑄錠熱軋－冷軋法仍是生產(chǎn)板帶材的基本工藝，在全世界每年生產(chǎn)的鋁合金板帶中，70%以上是用鑄錠熱軋－冷軋工藝生產(chǎn)的，汽車薄板（ABS，Auto-Body-Sheet）全是用此法生產(chǎn)。

雙輥式連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)線幾乎都集中于中國，約有850條。美國鋁業(yè)公司的Alcoa MicromillTM工藝流程短，從常規(guī)鑄錠熱軋工藝的20天縮短到80分鐘（從鋁熔體入口到熱軋卷），能耗下降50%；產(chǎn)品性能優(yōu)，抗拉強度提高30%，成形性能上升40%。MicromillTM軋制法冷軋板沖制的杯，邊緣整齊，常規(guī)鑄錠生產(chǎn)的板沖制的杯，邊緣不整。令筆者始終不解的是，這么好的工藝，為什么沒有企業(yè)采用呢？此工藝已面世10多年了，尚未見有采用此法的報道。據(jù)說此工藝可以制備所有變形鋁合金帶坯。

噴射軋制工藝是一種將噴射成形與雙輥鑄造合二為一的薄帶連鑄技術(shù)。用高壓氣體將鋁熔體霧化為液滴，定向定速飛向軋輥的間隙，將半固態(tài)材料熱變形為高速凝固的致密帶材。

生產(chǎn)企業(yè)

當(dāng)前，乘用車覆蓋件都是用ABS深沖的。而ABS全是鑄錠熱軋—冷軋—氣墊爐退火的，國外可生產(chǎn)ABS的鋁業(yè)公司有8家：諾貝麗斯鋁業(yè)公司（Novelis），是一家印度公司，生產(chǎn)能力最大，達600kt/a，但業(yè)務(wù)主要在美國和歐洲；美國奧科寧克鋁業(yè)公司（Arconic），在全世界有4個生產(chǎn)廠，產(chǎn)能360kt/a；美國肯聯(lián)鋁業(yè)公司（Constellium)，產(chǎn)能100kt/a；愛勵鋁業(yè)有限公司（Aleris），總部在美國，生產(chǎn)能力200kt/a；德國阿盧諾夫鋁業(yè)公司（Aluhorf），生產(chǎn)能力200kt/a；奧地利阿馬鋁業(yè)公司（Almag），產(chǎn)能100kt/a；希臘鋁業(yè)有限公司，2021年投產(chǎn)，生產(chǎn)能力100kt/a。美國和歐洲ABS的生產(chǎn)能力約1800kt/a。

日本有3家鋁業(yè)公司可生產(chǎn)ABS，他們是日本聯(lián)合鋁業(yè)公司（UACJ）、神戶鋼鐵公司（Kobelco）真岡軋制廠、日本輕金屬公司（NLM），總生產(chǎn)能力共有500kt/a。

DFI在線退火技術(shù)

眾所周知，ABS生產(chǎn)工藝的核心是帶材的氣墊式連續(xù)退火工藝及其裝備，沒有這樣的生產(chǎn)線就生產(chǎn)不出來一些能始終如一的長期穩(wěn)定的產(chǎn)品，一條典型生產(chǎn)線的ABS產(chǎn)量約100kt/a，生產(chǎn)線的展開直線長度約280m。截至今年9月，中國有15條ABS氣墊式連續(xù)退火線，其中，14條是引進的，另1條是我國自主研發(fā)的，且于今年7月1日，在南南鋁加工有限公司冷軋制造中心正式點火啟動，屬國家重大短板裝備項目。

該氣墊式連續(xù)熱處理生產(chǎn)線是中國第一條自主研發(fā)、設(shè)計、制造的高端鋁合金帶材連續(xù)熱處理生產(chǎn)線，立足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、創(chuàng)新鏈，實現(xiàn)了包括氣墊式加熱系統(tǒng)、淬火系統(tǒng)、風(fēng)機、燒嘴、干式靜電涂油機、糾偏檢測原件、工藝自動控制系統(tǒng)等核心部件自主配套，突破了在核心裝備制造方面的“卡脖子”難題，有力地提升了在航空航天、新能源汽車、3C泛半導(dǎo)體等重點領(lǐng)域的關(guān)鍵鋁合金材料的供應(yīng)保障能力。

由于這條核心生產(chǎn)線的投產(chǎn)，南南鋁加工有限公司的大規(guī)格高性能板帶材生產(chǎn)能力可翻一番，生產(chǎn)效率將提升約30%。

近5年來，林德技術(shù)公司（Linde）針對現(xiàn)有ABS氣墊式連續(xù)退火生產(chǎn)線的一些不足之處，開發(fā)出利用純氧作燃料的直接火焰加熱工藝DFI（direct flame impingement）。

這種連續(xù)退火工藝的優(yōu)點是：

煙氣排放大大減少，環(huán)保有了較大改善；提高了加熱溫度，加熱速度大為提高；熱效率更高，節(jié)約了能源；熱量傳遞快多了，生產(chǎn)效率提高了，比常規(guī)退火線的快好幾倍。例如以空氣助燃時的傳熱效率為100kW/m2，而DFI的卻高達800kW/m2～1000kW/m2。

林德公司在中試線上做了試驗，得到了預(yù)期的效果，中試線的技術(shù)參數(shù)為：

鋁合金帶材厚度 1.5 mm
鋁合金帶材寬度 200 mm
燃燒器功率 200 kW
帶材速度 15m/min～20m/min
帶材溫度 300℃～400℃
平均升溫速度 100℃/s

4、電動汽車的鋁合金零件

純電動汽車雖然去掉了內(nèi)燃機（100kg），換上了電機和電池系統(tǒng)約300kg，所以電動汽車的凈質(zhì)量比同級別燃油車的凈質(zhì)量大200kg，因而電動汽車的輕量化顯得尤為重要與迫切。北美汽車的用鋁量比中國的高得多，這對降低溫室氣體排放大有幫助。鋁材溫室氣體按工序占比來說，電解工序占77.60%，如果加上炭素陽極制備的，則大于80%，雖然中國噸鋁電解時的電耗比國外的低一些，但國外的電多為水電，所以碳足跡比中國的低不少。

2019年10月，國際鋁業(yè)協(xié)會發(fā)布了其委托中國CM咨詢公司完成的《中國汽車工業(yè)用鋁量評估報告（2016—2030）》（以下簡稱《報告》）?！秷蟾妗方榻B了對中國汽車工業(yè)用鋁量的綜合評估結(jié)果，包括乘用車、商用車（客車和貨車）、特種車、兩輪車和三輪車?！秷蟾妗奉A(yù)測，中國汽車工業(yè)的用鋁量將從2018年的3800kt增加到2030年的9100kt，年復(fù)合增長率8.9%，筆者預(yù)估復(fù)合增長率可大于10%?！秷蟾妗奉A(yù)測，2030年貨車和新能源汽車的鋁使用量將達1400kt，年復(fù)合增長率11%，筆者認為復(fù)合增長率有可能大于13%。

新能源汽車的典型鋁合金零部件有車頂和后備箱蓋、發(fā)動機罩、聯(lián)軸器、保險杠、白車身（開閉件除外）、熱交換器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電池包、傳動系統(tǒng)、副車架、懸架、剎車系統(tǒng)、翼子板、前門、后門、輪轂、儀表板梁、隔熱罩。

新能源汽車也好，化工燃料車也好，98%以上的鋁合金零件（按質(zhì)量）是用鑄造鋁合金、板帶材、箔材、擠壓材、拉拔材制造的，鍛件的用量很少，僅約占1%。如果車輪是鍛造的，則鍛件的凈質(zhì)量會大一些，但鍛造車輪僅用于賽車和公交車，乘用車和貨車幾乎都不用，用的都是低壓鑄造的車輪。

Audi A8-BMW7系列、FORDF-150型皮卡車車身

Audi A8乘用車是世界上最早推出的全鋁乘用車，用了大量的鋁合金，其覆蓋件全是用ABS沖壓的，發(fā)動機的一些零件是用鋁合金鑄造的，車身骨架是用鋁合金擠壓材制備的。寶馬汽車公司BMW7系列車和福特汽車公司的FORD F-150車都是全鋁的。

汽車車身由骨架和車身覆蓋件組成，覆蓋件如發(fā)動機蓋（bonnet）和背門（tailgate）是用6000系合金薄板沖壓的，如6016、6022、6111-T4/T4P合金沖壓（它們的力學(xué)性能見表2）。鋁合金的彈性模量僅為鋼的1/3，屈服強度約為鋼的1/2，因此，抗凹陷性遠不如鋼，工件板材厚度應(yīng)比鋼板厚度大40%～50%，盡管鋁的密度只有鋼密度的1/3，但鋁合金工件只能比鋼件的輕約50%。

表2 6000系A(chǔ)BS鋁合金板的力學(xué)性能

鋁合金汽車覆蓋件當(dāng)前尚未得到普遍采用，成本高是其主要原因，鋁合金板的價格比鋼板約高35元/kg～40元/kg；鋁合金件的制造成本約比鋼件的高15%以上；在汽車維修時，中國汽車修理工尚未完全掌握鋁鈑金件的維護修配，往往換以新的整件。所以當(dāng)前急需研發(fā)各項性能更高、生產(chǎn)成本與維修成本低的ABS合金與工藝，以擴大鋁材在汽車中的應(yīng)用。不管是現(xiàn)在還是在可預(yù)見的時期內(nèi)，如果當(dāng)前每輛汽車每年多用10kg鋁，那么每年就多消耗500kt鋁，可見汽車工業(yè)消費鋁的潛力很大。

防撞系統(tǒng)

汽車防撞系統(tǒng)可用鋼材制造，也可以用鋁材制造，防撞系統(tǒng)由防撞梁和吸能盒等組成，用的鋁合金為6000系及7000系擠壓材。鋼制防撞系統(tǒng)的質(zhì)量為9.45kg，鋁合金的為4.7kg。吸能盒用的6000系鋁合金型材的抗拉強度≥350MPa，屈服強度為300MPa。

前副車架

前副車架主要包括前后橫梁、左右縱梁和附件，附件包括發(fā)動機懸置支架、控制臂支架、轉(zhuǎn)向機安裝支架等。

儀表板橫梁

儀表板橫梁（CCB，cross car beam）一般為鋼制的，質(zhì)量為13.49kg。遼寧忠旺集團有限公司汽車事業(yè)部改為鋁合金擠壓型材制備后，質(zhì)量下降到7.3kg，減重46%。鋼制儀表板橫梁的加強梁為兩段拼焊而成，厚2mm，質(zhì)量4kg，改為厚3mm的一根鋁合金擠壓型材制備后，質(zhì)量下降到2.3kg，同時簡化了工藝，減重42.5%。

水冷機殼

水冷電機殼（water-cooling motor housing）是隨著新能源汽車的面世而出現(xiàn)的，利用冷卻水流經(jīng)內(nèi)腔起到顯著的降溫效果，可承受3.5Pa壓力而不會開裂，是一個整體鋁合金擠壓件，可預(yù)防電機過熱引發(fā)的火災(zāi)，能有效地杜絕因溫度過高帶來的安全隱患。

電池包、電池包框架、水冷板

電池系統(tǒng)是電動汽車的能源供應(yīng)系統(tǒng)，起著非常重要的作用，由鋰離子電池（LIB）、電池包（battery）、電池包框架（橫梁、縱梁、支架）、套管、定位銷組成。鋼、鋁電池包框架的性能比較如下：

空氣調(diào)節(jié)器

在空氣調(diào)節(jié)器中，空氣壓縮機是最關(guān)鍵的部件，根據(jù)生產(chǎn)公司的不同，其旋轉(zhuǎn)斜盤（swash plate）、葉片（vane）、蝸殼（scroll）可有不同型式，都是用高強度鋁合金壓鑄的，但斜盤也有鍛造的，熱交換器的冷凝器和蒸發(fā)器都是用鋁合金制造的。

制動鉗

制動鉗（brake capliper）是一種有關(guān)安全的關(guān)鍵零件。賽車和運動車的制動鉗是用鋁合金鍛造的，能在高速和重載荷條件下有高的制動性能。制動元件是在高溫條件下工作，因為制動襯塊（pad）和制動盤（rotor）會因摩擦產(chǎn)生大量熱，使溫度上升，制動零件須用耐熱鋁合金鍛造。

電力控制裝置

電力控制裝置（power control unit）是調(diào)節(jié)電力源和電壓恰到匹配值，把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姟；旌蟿恿ζ嚭碗妱悠嚺溆须姍C，因而有一套電力控制系統(tǒng)，由變換器（inverter）、助力變換器、直流/交流（DC/AC）變換器和其它控制系統(tǒng)組成，支持它們運行的由一套鋁合金制的雙面冷卻模塊控制。

熱交換器

鋁合金熱交換器在汽車中是一個很重要的裝置，可把熱量散發(fā)出去，輕巧、高效耐用、亮麗，許多散熱器是用薄的鋁片與上面覆有釬焊層的小鋁管制成。發(fā)動機產(chǎn)生的熱傳給散熱器，使發(fā)動機在一個高效的溫度范圍內(nèi)工作著。散熱器中的冷凝器是空氣調(diào)節(jié)器的元件，把制冷空氣中的熱吸走。另外，蒸發(fā)器也是一種熱交熱器，使液化的制冷劑蒸發(fā)。系統(tǒng)中還有中間冷卻器，以降低高溫空氣溫度。

減震器

汽車減震器是用高強度鋁合金制備，供賽車和運動車用。減震器的形狀可以大大消震，因為它在油流通道中能引發(fā)很高的阻尼力。單筒式減震器在活塞內(nèi)為單壁結(jié)構(gòu)，通過浮動活塞可分成一系列的油腔和氣腔。雙筒式減震器有內(nèi)外管的雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外管的下部充滿油，而上部充滿空氣。

副車架

副車架（subframe）是汽車的一個構(gòu)架件，傳動電力和驅(qū)動等任務(wù)，同時還起車身構(gòu)架作用，承受來自地面水平和垂直方向的作用力。副車架是用高強度鋁合金薄板制造的，一方面起減重作用，另一方面能提高車架的剛度。

懸架臂/連桿

懸架臂/連桿（suspension arm/link）是汽車的關(guān)鍵構(gòu)件之一，決定車輪位置，將動力從車輪傳至車身，并決定懸架的運動形式與穩(wěn)定車身，用鋁合金制的工件包括輪轂承重構(gòu)件（hub carrier）、轉(zhuǎn)向節(jié)（steering knuckie）等。

渦輪增壓器

渦輪增壓器（turbocharger）也可稱渦輪增壓發(fā)動機，由一臺渦輪機和一個葉輪組成。渦輪機由發(fā)動機排出的氣體驅(qū)動，使葉輪（impeller）轉(zhuǎn)動，壓縮空氣，使其流入發(fā)動機。葉輪是用鋁合金鍛造的，并經(jīng)過機械加壓。

新能源汽車熱管理系統(tǒng)

與傳統(tǒng)汽車相比，其不同處主要用電池作為動力驅(qū)動汽車，由于受動力電池續(xù)航行程限制和減排的要求，電池系統(tǒng)的質(zhì)量大，因而電動汽車的質(zhì)量比傳統(tǒng)燃油白車的凈質(zhì)量還高約200kg，因此輕量化成為頭等大事。鋁材也成為首選的材料，在汽車動力系統(tǒng)（發(fā)動機、減速箱、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)）、熱管理系統(tǒng)（空調(diào)管路、蒸發(fā)器冷凝器、水箱、油路加熱器等）、車身系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。據(jù)歐洲鋁業(yè)協(xié)會（FAA）與德國杜克咨詢公司 （Duker）的調(diào)查，歐洲2019年乘用車熱管理系統(tǒng)+電池包冷卻系統(tǒng)用鋁量為19kg/輛。如果今年中國乘用車產(chǎn)量按2450萬輛計算，則它們的熱管理系統(tǒng)用鋁量約470kt，其中軋制材約235kt，鋁合金管材約235kt。

新能源汽車電池包熱管理系統(tǒng)上用的鋁材有液冷系統(tǒng)管路用的冷拔管、電芯下部冷卻板用的擠壓型材或鋁合金釬焊板、電芯側(cè)面的多孔MPE擠壓冷卻管。熱管理系統(tǒng)用的冷拔管有成卷的盤管和一根一根的直管，江蘇亞太輕合金科技有限公司生產(chǎn)的鋁合金冷拔擠壓換熱管有6063-IHX同軸換熱管、5049冷拔無縫管、3003冷拔空調(diào)管、3003冷拔水箱管等。中國鋁工業(yè)可以生產(chǎn)各種各樣不同規(guī)格的鋁合金冷拔管，可以滿足所有工業(yè)部門的需求，生產(chǎn)能力超過800kt/a。

歐洲鋁業(yè)協(xié)會冷拔鋁合金熱交換管的化學(xué)成分見表3，為3000系、5000系及6000系合金。它們的力學(xué)、化學(xué)、物理及工藝性能均能滿足冷拔熱交換管的要求，其化學(xué)成分的設(shè)計，可充分保障合金管材的力學(xué)性能、耐壓防爆、耐冷卻介質(zhì)和外部環(huán)境的腐蝕、冷彎加工塑性變形及釬焊特性的需要。合金的主要強化元素為Mg、Mn、Si，Zn，有造成應(yīng)力腐蝕開裂傾向，應(yīng)加以限制，F(xiàn)e可以引起局部點腐蝕，需要嚴(yán)控。

表3 歐洲鋁業(yè)協(xié)會冷拔鋁合金熱交換管的化學(xué)成分，質(zhì)量%

對熱交換冷拔鋁合金管，不管是在開發(fā)過程中還是在量產(chǎn)階段都應(yīng)進行SWAAT（ASTM G85 A3，腐蝕溶液pH 2.8～3.0，循環(huán)噴霧）或CASS（ASTM B368，腐蝕溶液pH3.1～3.3，連續(xù)噴霧），要求一定數(shù)量樣品在試驗后不出現(xiàn)腐蝕泄漏。

鋁合金托盤

托盤是放置和保護電池系統(tǒng)的，是電動車的重要組件之一，由底板、邊梁、吊耳等結(jié)構(gòu)件組成，用鋁合金制造，其質(zhì)量取決于車型及電池續(xù)航能力，單個質(zhì)量為40kg～80kg，用的是鋁合金擠壓型材，合金為6063、6061、6005、6082等，可分為40kg、60kg及80kg級。使用的主要公司：40kg級的為欣旺達、比亞迪等，60kg級的為領(lǐng)跑、小牛等車型，80kg級的主要為蔚來、吉利等。制備托盤的主要公司：敏實集團、和勝股份、新鋁時代、江蘇恒義、無錫天鈞等。它們的交付能力為1.2萬套/月～4萬套/月。平均價格目前約3000元/套。

鋁金金鍛件

不論是傳統(tǒng)的汽油車還是新能源汽車用的鋁合金鍛件是既少又小。少是指單輛車上用的鍛件數(shù)量很少，一般為12件，最多的也不會超過20件；小是指單件質(zhì)量輕，總質(zhì)量也不超過車總重的1.2%。同時僅懸掛系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)有一些小件是用鋁合金鍛造的，如賽車、大巴士車輪是鍛造的，但98%以上乘用車和商用車的車輪是用鋁合金低壓鑄造的。

在此，應(yīng)指出的是魏橋創(chuàng)業(yè)集團開發(fā)的汽車傳動軸和傳動桿全部改為鋁合金鍛件，共12件，性能優(yōu)秀，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，并使傳動軸減重4.5kg，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。目前多種傳動軸鋁合金鍛件已于2020年開始為東風(fēng)汽車傳動軸公司批量供貨，該產(chǎn)品也可以用于商用汽車的輕量化方面。魏橋鍛造公司可生產(chǎn)投影面積小于0.6m2、單件質(zhì)量小于150kg的模鍛件，單件小于1噸的自由鍛件，鍛件總生產(chǎn)能力300萬件/年。傳動軸的扭轉(zhuǎn)疲勞次數(shù)大于220萬次。

魏橋創(chuàng)業(yè)集團在研發(fā)高性能變形鍛造鋁合金和鑄造鋁合金領(lǐng)域也居國內(nèi)領(lǐng)先水平。HSW-4合金的應(yīng)用鍛件為控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、萬向節(jié)、推力桿等。HSW-3合金用于鍛造控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、萬向節(jié)等，擠壓型材用于制造車架、保險杠、車身框架、電池包等，HSW-2和HSW-1合金用于擠壓截面復(fù)雜的車身框架、電池包型材（表4）。

表4 魏橋創(chuàng)業(yè)集團新型6000系鍛造和

擠壓鋁合金的保證力學(xué)性能

魏橋創(chuàng)業(yè)集團開發(fā)的高強高韌汽車鑄造鋁合金有3種：WZL-1和WZL-2合金用于壓鑄車身節(jié)點、橫梁、縱梁、B柱、底盤副車架、減震塔、動力系統(tǒng)電池包、逆變器等，WRL-3合金用于擠壓鑄造：底盤-控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等。鑄造合金的力學(xué)性能見表5。

表5 魏橋高強高韌汽車鍛造鋁合金的力學(xué)性能

5、結(jié)束語

中國電動汽車發(fā)展已進入新階段，其目標(biāo)是：到2025年，新能源汽車銷量的比例達到20%，最可喜的是中國很可能會提前3年實現(xiàn)這一目標(biāo)。雖然中國已是世界最大的新能源汽車市場，但也仍然是增長最快的之一。今年的銷量預(yù)計將翻一番，達到約600萬輛，超過世界其他地區(qū)的總和。在中國，蓬勃發(fā)展的不僅僅是汽車銷量。在電池制造領(lǐng)域同樣是領(lǐng)跑者，寧德時代和比亞迪是兩個最大的制造公司。

對電動汽車的強勁需求是中國經(jīng)濟的亮點之一。中國有關(guān)部門表示，將把新能源汽車免征車輛購置稅政策延長到2023年。在公共停車場，電動汽車仍可以享受2 小時免費停車。在將娛樂功能和語音控制等新技術(shù)融入汽車領(lǐng)域方面，中國做得比外國更加優(yōu)秀。中國鋁工業(yè)為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出了巨大貢獻，所需的一切鋁材都能及時供應(yīng)。