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鋁合金憑借著其獨(dú)特性能優(yōu)勢不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-11-04

憑借著諸多優(yōu)良特性，鋁材的終端應(yīng)用領(lǐng)域加快拓展。2023 年，國內(nèi)原鋁終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，建筑用鋁占比 24%，交通用鋁 23%，電力電子用鋁21%，包裝用鋁11%，耐用消費(fèi)品 10%，機(jī)械設(shè)備 8%。隨著地產(chǎn)消費(fèi)的降溫，建筑用鋁占比逐年下降，而汽車輕量化、航空器輕量化、能源轉(zhuǎn)型等概念推動(dòng)汽車用鋁、電子電力用鋁的需求快速提升。

 汽車輕量化加速

鋁合金滲透率憑借著輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)、導(dǎo)熱散熱性強(qiáng)、可加工性高等特點(diǎn)，使得汽車鋁材在提升傳統(tǒng)汽車燃油效率、提高新能源汽車?yán)m(xù)航里程、優(yōu)化車輛操控性能、增強(qiáng)車身結(jié)構(gòu)安全性、以及提升車輛美觀度等方面有著顯著優(yōu)勢。

目前，鋁合金廣泛應(yīng)用于汽車車身框架、底盤系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及內(nèi)飾等組成部分。

車身框架。憑借著高強(qiáng)度及低密度，鋁材可有效降低車身結(jié)構(gòu)的重量，目前，鋁材已廣泛使用于車身結(jié)構(gòu)中的車身覆蓋件及結(jié)構(gòu)件。具體來看，車身覆蓋件大量采用鋁合金板材，包括車門、車頂、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等，車身結(jié)構(gòu)件如橫梁、縱梁、車架等普遍使用鋁合金型材。

車身結(jié)構(gòu)件位于車身覆蓋件之下，對車身起到支撐和抗沖擊的作用。鋁合金由于優(yōu)異的能量吸收和碰撞性能，廣泛應(yīng)用于碰撞管理系統(tǒng)的保險(xiǎn)杠橫梁和碰撞盒。眾多品牌汽車通過采用全鋁車身結(jié)構(gòu)，不僅有效降低了汽車重量，更能提升整車制動(dòng)性能。車身覆蓋件中如車門、引擎蓋等部件，通過采用鋁合金型材，在保證強(qiáng)度的同時(shí)，減輕車身重量以提高車輛操控性能。

蔚來 ES8、奇瑞舒享家、特斯拉Model S及ModelX、沃爾沃 S60 及 V60 等品牌汽車均采用全鋁車身結(jié)構(gòu)，以提高剛性并減輕重量。

底盤系統(tǒng)。底盤懸掛系統(tǒng)是連結(jié)車體與車輪之間的裝置，起到承載車體重量并吸收振動(dòng)的作用，包含避震器、彈簧、防傾桿、連桿等機(jī)件。汽車的底盤需承受較大外力及振動(dòng)，由于輕質(zhì)性及高強(qiáng)性，鋁材成為汽車底盤支架的理想材料。

奇瑞舒享家全鋁一體化車身結(jié)構(gòu)

動(dòng)力系統(tǒng)。汽車中的動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)。鋁材大量的運(yùn)用在汽車動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件中，包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等。通過鋁材良好的導(dǎo)熱性能，可有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效率，降低工作溫度。目前，動(dòng)力系統(tǒng)中鋁合金的滲透率已達(dá)到90%以上。

電池系統(tǒng)。新能源汽車中“電池、電機(jī)、電控”三電系統(tǒng)是其核心部件，逐步取代了傳統(tǒng)汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等部件?！叭娤到y(tǒng)”中的部件大量使用鎂鋁合金等汽車輕量化產(chǎn)品，如電池托盤、電池盒、電機(jī)殼等。

從單車質(zhì)量來看，車身、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤及內(nèi)飾占據(jù)整車質(zhì)量的90%以上，因此，以上四部分將是汽車輕量化的主要發(fā)力點(diǎn)。疊加國內(nèi)一體化壓鑄工藝的持續(xù)提升，未來鋁合金鑄件的市場空間潛力巨大。

目前，在國內(nèi)節(jié)能減排進(jìn)程加速推進(jìn)，以及新能源汽車?yán)m(xù)航能力需求提升的背景下，使用輕質(zhì)合金來實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的趨勢日益明顯，尤其以鋁合金、鎂合金的使用最為廣泛。以鋁為例，鋁合金產(chǎn)品的性能可滿足汽車材料的相關(guān)需求，而鋁的密度約為鋼鐵的1/3，使用鋁合金材料，可以大幅的降低汽車重量，減少油耗，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

值得注意的是，現(xiàn)階段相較于燃油車，新能源汽車的續(xù)航里程相對較短且充電時(shí)間較長，使得部分投資者的購買熱情有所退卻。據(jù)豪美新材公告，目前我國新能源汽車主要使用鋰電池作為動(dòng)力，為保證續(xù)航能力，往往需要攜帶數(shù)百公斤重的鋰電池，導(dǎo)致純電動(dòng)汽車較燃油車普遍重 100-250Kg。而汽車的整備質(zhì)量每減重10kg，在無制動(dòng)動(dòng)能回收的情況下，新能源汽車的續(xù)航里程可以提升 2.5km。

電動(dòng)汽車較傳統(tǒng)燃油車的鋁合金使用量更高，通常在 30%-40%之間，使用更為輕質(zhì)的鋁合金材料可使電動(dòng)汽車提升續(xù)航能力。根據(jù)中國汽車工程學(xué)會(huì)編制的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，2025年、2030年，我國乘用車新車百公里油耗將分別降至 4.6L、3.2L，而基于輕質(zhì)合金的汽車輕量化改造是實(shí)現(xiàn)油耗降低的重要途徑。

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，空載情況下，汽車整車重量降低 10%，燃油效率可提高 6%-8%；整車重量每減少100kg，其百公里油耗可減低0.4-1.0L。因此，減輕汽車重量從而提升續(xù)航能力成為眾多車企研發(fā)的重要目標(biāo)。

整體而言，雙碳進(jìn)程的推進(jìn)加速了新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，而現(xiàn)階段在鋰電池輕量化技術(shù)未有重大突破的背景下，汽車輕量化成為提升新能源汽車?yán)m(xù)航能力的關(guān)鍵。受益于汽車輕量化趨勢的普及，純電車及燃油車各類汽車零部件的輕質(zhì)合金用量持續(xù)提 航空航天及軍工領(lǐng)域

輕質(zhì)合金因其輕量化、高強(qiáng)度、加工性強(qiáng)等特點(diǎn)，對于航空工業(yè)及軍工產(chǎn)業(yè)的輕量化進(jìn)程具有重要意義。鋁合金加工性能強(qiáng)，適用于焊接、壓制等多種加工方式，航空航天領(lǐng)域中，鋁合金已廣泛應(yīng)用于運(yùn)載火箭和宇宙飛船結(jié)構(gòu)件，以及飛機(jī)中隔框、長梁等關(guān)鍵部件，提升了飛行器的載荷能力。此外，鋁合金可應(yīng)用于步兵戰(zhàn)車及裝甲運(yùn)輸車以實(shí)現(xiàn)兵器輕量化。

航空航天鋁材是一種超高強(qiáng)度變形鋁合金，具有較好的力學(xué)和加工性能，經(jīng)固溶處理后塑性及韌性提升，熱處理強(qiáng)化效果好，是理想的結(jié)構(gòu)材料。在航空工業(yè)中，航空航天鋁材已取代鋼材占據(jù)航空材料的主導(dǎo)地位。

據(jù)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院，CNKI 數(shù)據(jù)顯示，航空器消耗鋁材的占比中，鋁軋材料約60%，擠壓材約 28%，鍛件約 7%，鑄件約 5%。據(jù)明泰鋁業(yè)披露，民用客機(jī)中以2 系及7系鋁合金材料的使用量最為廣泛。航空裝備對鋁材的要求較高，是鋁材的重要高端應(yīng)用市場。據(jù)亞太科技公告，7050鋁合金是目前綜合性能最好的航空鋁合金結(jié)構(gòu)材料。為盡可能降低起飛質(zhì)量，鋁合金材料廣泛運(yùn)用在科技機(jī)身的座位軌道、主艙地板梁、機(jī)翼桁條、翼梁等部位。目前國內(nèi)外主要大型客機(jī)的鋁化率約 70-75%，其中擠壓型材約占 28%。隨著國產(chǎn)飛機(jī)的發(fā)展提速，必將提升鋁合金材料在航空領(lǐng)域需求，未來進(jìn)口替代前景廣闊。目前航空用鋁已發(fā)展至以鋁鋰合金為代表的第三代鋁合金材料。

新能源用鋁需求穩(wěn)中有升

電力工程中，與銅電纜相比，鋁制電纜的成本更低、重量更輕，有利于提升輸電效率并降低輸電成本。“十四五”規(guī)劃明確提到，要推進(jìn)能源革命，建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系，提高能源供給保障能力。隨著光伏、風(fēng)電等領(lǐng)域需求激增，智能電網(wǎng)設(shè)備不斷完善，新能源用鋁需求將快速上漲。

新增裝機(jī)容量方面，2024 年 1-9 月，全國風(fēng)電新增裝機(jī)容量3912 萬千瓦，較去年同期增長 16.85%；光伏新增裝機(jī)容量達(dá)到 16088 萬千瓦，同比增長24.77%。光伏用鋁品質(zhì)工藝要求較高，主要應(yīng)用包括光伏組件邊框、光伏支架及散熱部件等。

采用鋁材作為光伏組件邊框及支架，可有效增加組件的強(qiáng)度及承載能力，同時(shí)提升散熱性及穩(wěn)定性。全球范圍內(nèi)，各國對綠色發(fā)展的重視將推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，繼而拉動(dòng)鋁材需求增長，而隨著光伏技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和市場規(guī)模的不斷壯大，鋁材在光伏組件中的應(yīng)用將加速拓展。

近期，光伏行業(yè)協(xié)會(huì)組織反內(nèi)卷座談會(huì)，參會(huì)企業(yè)就防止內(nèi)卷式惡行競爭達(dá)成共識。光伏協(xié)會(huì)發(fā)文表示，低于 0.68 元/W 的光伏組件投標(biāo)中標(biāo)涉嫌違法。協(xié)會(huì)的表態(tài)或能一定程度上扭轉(zhuǎn)市場對組件的價(jià)格預(yù)期，進(jìn)而促進(jìn)光伏行業(yè)良性發(fā)展。

風(fēng)電行業(yè)中，鋁合金憑借著輕質(zhì)化且高強(qiáng)度的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于風(fēng)電設(shè)施中風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉、塔架、連接座及其他零部件。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片需要承受風(fēng)力同時(shí)對輕量化要求較高，塔架需要承受發(fā)電機(jī)重量以及風(fēng)力等外部因素，因此輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)的鋁合金成為制造槳葉的理想材料。

著眼健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系，全面推進(jìn)美麗中國建設(shè)。當(dāng)下，水、風(fēng)、光等可再生能源正加快進(jìn)入我國能源體系轉(zhuǎn)變的進(jìn)程。光伏、風(fēng)電、水電等行業(yè)隨著新型國家電力系統(tǒng)的大力推進(jìn)，正處于蓬勃發(fā)展態(tài)勢。作為清潔高效的能源代表，風(fēng)電及光伏的新增裝機(jī)容量快速增長，未來投向太陽能及風(fēng)電的投資有望持續(xù)加大，預(yù)計(jì)將拉動(dòng)相應(yīng)鋁材需求。

建筑裝飾、電子產(chǎn)品、家電消費(fèi)及其他

建筑領(lǐng)域仍是鋁消費(fèi)占比最高的場景。相較傳統(tǒng)的建筑鋼材，鋁合金型材具有易加工、易著色、耐腐蝕、外觀時(shí)尚等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著建筑及工業(yè)領(lǐng)域?qū)Σ牧系膹?qiáng)度、加工性、輕量化等需求的提升，輕質(zhì)合金在建筑領(lǐng)域的使用正加速普及。

建筑中的型材應(yīng)用包括門窗、幕墻、支架、建筑室內(nèi)裝飾等方面，據(jù)豪美新材招股說明書，建筑領(lǐng)域中的能耗占到我國社會(huì)總能耗的 30%左右，而通過門窗損失的能量約占建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)能量損失的 50%。鋁合金門窗是重要的建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一，通過采用隔熱斷橋鋁合金制造的門窗，在保持外表美觀的同時(shí)，兼具隔熱效果優(yōu)異及節(jié)能降耗效果明顯等特點(diǎn)，當(dāng)下鋁合金門窗替代木門窗、塑料門窗的趨勢正在加快。

幕墻是現(xiàn)代高層建筑具有裝飾效果的輕質(zhì)墻體，是一種帶有裝飾效果的不承重外圍防護(hù)結(jié)構(gòu)，鋁合金型材的應(yīng)用集中在現(xiàn)代化寫字樓、酒店、城市商業(yè)綜合體等商業(yè)地產(chǎn)及綜合場館。隨著超高層建筑數(shù)量的不斷增加，對輕量化及高強(qiáng)度的需求愈發(fā)提升，輕質(zhì)合金型材正能較好的滿足此類需求，鋁型材在幕墻領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)增加。

9 月底以來，房地產(chǎn)行業(yè)重磅政策密集出臺，力度之大超出預(yù)期，極大提振了市場情緒，彰顯中央促進(jìn)房地產(chǎn)市場止跌回穩(wěn)的決心。政策的出臺，促進(jìn)居民購房意愿提升，看房量、到訪量大幅上升；國慶期間多地銷量出現(xiàn)不同程度增長，市場信心有所恢復(fù)。后續(xù)，政策催化有望帶動(dòng)地產(chǎn)行業(yè)基本面修復(fù)，房企資金鏈及業(yè)績或?qū)⒅鸩礁纳?，有望重振建筑鋁材需求。

其他用鋁領(lǐng)域包括電子產(chǎn)品、家用電器、日常包裝消費(fèi)等眾多場景。電子產(chǎn)品對于材料的重量、強(qiáng)度及導(dǎo)熱性有著較高要求，因而輕質(zhì)合金成為制造手機(jī)、平板、筆記本電腦等產(chǎn)品的理想材料。眾多電子產(chǎn)品采用鋁合金作為外部裝飾件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，因其堅(jiān)固而輕巧，同時(shí)兼具散熱性強(qiáng)的特點(diǎn)。

此外，鋁合金可加工性強(qiáng)，在保證硬度、輕質(zhì)的前提下，提升了電子產(chǎn)品的美觀性及質(zhì)感。家電用鋁材主要用于各種母線、架線、導(dǎo)體、電氣元件、冰箱、空調(diào)、電纜等領(lǐng)域，在家電出口向好的支撐下，預(yù)計(jì)家電用鋁需求將延續(xù)增長。

此外，食品、藥品、化妝品普遍采用鋁制包裝，包裝用鋁在日常生活中得到廣泛的應(yīng)用，其消耗鋁材用量隨著社會(huì)消費(fèi)品零售總額的變化而變化。

鋁合金憑借著其獨(dú)特的性能優(yōu)勢及不斷拓展的應(yīng)用領(lǐng)域，市場前景依然巨大。隨著我國內(nèi)外雙循環(huán)加快推進(jìn)，高質(zhì)量發(fā)展成為我國首要任務(wù)，作為工業(yè)金屬領(lǐng)域重要的支柱成分，鋁合金在汽車輕量化、一體化壓鑄、航空器減重、建筑建材輕質(zhì)高強(qiáng)化等領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。