鋁對汽車輕量化的影響與作用

□文/陳一龍

新世紀，我國汽車產業步入了快速發展的軌道，汽車產銷規模躍居世界之首。據中國汽車工業協會統計數據，2012年1月至6月，我國汽車產銷量分別為952.92萬輛和959.81萬輛，比去年同期分別增長4.08%和2.93%；上半年乘用車產銷分別完成759.93萬輛和761.35萬輛，同比分別增長7.9%和7.1%。汽車業內人士預計，2012年，中國國內車市銷量在2000萬輛左右，增長率約8%。

我國汽車產業的發展可謂是迅猛異常，但是在我國汽車工業的發展中卻面臨著兩大嚴峻的挑戰：油價不斷飆升，環保要求日益嚴格，也就是說汽車應一年比一年有更高的燃油效率，更低的溫室氣體排放，更高的安全性與更好的乘座舒服性。要達到這些目標，在當前的條件下最可取的措施無非是：大力發展新能源的清潔環保車；在保證安全與乘座舒適前提下，大力改進設計與采用鋁材以降低車的自身質量。這兩條道路應齊頭并進，不管走哪條發展道路，鋁材在今后長期的汽車發展進程中都將起著至關重要的作用，在可預見的時期內，還不可能有一種材料會取代鋁而成為占統治地位的汽車材料。因此許多專家對汽車輕量化的研究也日益深入。本期刊發中國汽車工程學會專家，中國汽車輕量化技術創新戰略聯盟專家委員會主任陳一龍先生的這篇關于汽車輕量化研究的文章。應當說，這類話題已經在許多媒體上發表，但作為資源再生行業中一個重要領域就是再生鋁合金的生產，而再生鋁合金的最大用項也是汽車工業，因此，借助這篇介紹性文章給廣大從業者進一步闡明其重要性是我們的職責。

——編者

輕量化是我國汽車節能減排的重要途徑，輕量化是現代汽車發展的追求，盡量多的采用鋁制零部件是實現輕量化最可取的措施。目前，鋁及鋁合金是當前及未來汽車的理想材料。在制造廠追求輕量化、政府倡導節能減排與消費者追求高性能的作用下，鋁合金材料在汽車領域的應用獲得了長足進展。

無疑，汽車輕量化是促進汽車節能減排最有效的途徑。汽車節能減排的發展要有一個全面的規劃，應當有一個合理的量化目標，例如，如果2020年，實現單車年平均消耗燃油1噸，較目前燃油消耗水平減少一半，在目前汽車保有量翻一番的情況下，總的油耗將會是基本不變的。這不是空穴來風，2003年日本已經實現了這一目標。那么到2020年，中國的汽車工業能否達到日本2003年的發展水平呢？我認為，在現代汽車技術的支撐下，中國汽車工業應該能達到，也必須達到。在這種大目標上，分析一下各種汽車的節能技術路徑，制定各種節能工作的目標和措施，才可能有的放矢收到實效。就汽車輕量化作用而言，它的作用不如動力發動機的影響大，但從汽車技術影響面來講，由于輕量化技術是共性基礎應用性技術，其影響超過發動機技術應用的影響面，因此作用可觀。

我們分析的結論是，小型化加輕量化可以使2020年我國2億輛汽車平均減重25%～30%。相對目前水平年節油4千萬噸，這應當成為實現2020年汽車節能減排目標的基礎。歐洲的目標是2020年輕型車平均百公里油耗4升，基礎是小型化、輕量化的途徑，也就是每公里碳排放95克，實現的基礎是小型化加輕量化，還不能立足于電動汽車。在這種大思路下，我們可以具體分析一下，鋁對汽車輕量化的影響與作用。當然，目前大量鑄造鋁已在應用了，這里重點講一講具有潛力開發市場的三個側面，及載重車、乘用車、客車。

鋁材對汽車輕量化的作用舉足輕重。鋁及鋁合金材料在載重汽車實現輕量化的過程中發揮著不可替代的作用。目前鋁及鋁合金材料的這種作用已經得到證實，比如，用鋁及鋁合金材料代鋼作為載重汽車的車身材料，其效果就十分顯著。對于25噸以上的半掛車、箱式車，一般可減重2～3.5噸，用鋁量2.5～4.5噸，可見鋁對中型載重汽車輕量化的作用是很大的，既然如此，那么鋁的應用潛力有多大呢？2011年我國重型載貨汽車保有量有394.8萬輛，其中可用鋁輕量化汽車283萬輛，占71.7%，如果全部實現輕量化，需600萬噸鋁。如果分年考慮，我國目前中型載貨汽車年產銷量在80萬～100萬輛，其中70%以上為可用鋁輕量化的重型專用車，如用鋁輕量化全面輔開，則年需要100萬噸以上，特別需要說明的是，重型載重汽車輕量化有著特殊的有利條件，也就是說，由于重型載重汽車的節油和提高運輸效率的影響，產生了可觀的新增效益，新增效率的合理調控分配，可形成多方受益的局面。提高目前我國載重車輕量化的水平，能提高可觀的經濟效益和社會效益，新生效益的合理分配即可支撐重型車的更新換代，也可進行輕量化材料的應用，同時又可以增加用戶的收益和國家的稅收。這一切的發生都源自于運輸效率的提高。從本質上說，這并不需要那一方投資，是一個家、社會、用戶、生產企業多贏的局面，完全符合按市場規律運行的需要。因此，將鋁及鋁合金材料推廣應用到載重汽車工業，是難以遇到的機遇，也為實現汽車輕量化創造了極其有力的條件。當然，應當指出，當前載貨汽車輕量化的發展受到超載超限的嚴重制約，輕量化所帶來的運輸效益被淹沒在超載運輸當中，但是作為汽車的相關材料生產企業，應當清醒的認識到，我國政府在2011年7月1日發布實行公路安全保護條例的基礎上，2012年7月，國務院又發布了關于加強運輸交通工作的意見，把客貨運車輛，嚴重超速、超載、超員、超限等行為例入以危險方法違害公共安全行為，追究駕駛人員的刑事責任。同時設定重特大發展事故，追責政府制度，強化了政府的責任，相信在不久的將來超載運輸問題，將會得到有效的解決。

其次，就鋁對乘用車輕量化的作用而言，按國際通用的汽車輕量化指數、系數來考核，高強度鋼和鋁的混合應用，可以獲得良好的輕量化效果。為改善汽車的安全性，增加對人的保障能力，有望占白車身質量3%的鋁得到廣泛應用，約12千克左右，因此，如果1000萬輛轎車有3%的車身使用鋁板，則年需求12萬噸的高質量鋁車身用鋁板。

第三，從鋁對客車輕量化的影響來看，加大全鋁客車的應用是一種世界趨勢，我國才剛剛起步，存在很大的發展空間，大型城市公交車身鋁化的用鋁量和節油量相當可觀。以2010年我國大型客車保有量的20%應用鋁合金車身計算，則應有23萬輛的需求，需耗用鋁材35萬噸以上，目前大中型客車年產約12萬輛，如30%的產量用于新增車輛，則年需6萬到8萬噸鋁材。

機遇挑戰并存 汽車用鋁勢在必行。綜上所述，我認為，在我國汽車工業發展的過程中，一是要擴大鋁及鋁合金材料在汽車上的應用，這是我國實現汽車輕量化的重要途徑之一，鋁在汽車輕量化的全面推廣應用，則可每年相對降低1500萬噸的油耗，并形成120萬噸的鋁材市場需求。二是要完善鋁合金及其制品的品種規格，研究掌握各種鋁合金制品的設計技術，乘輕技術和連接技術，是有色金屬和汽車行業責無旁貸的緊迫任務。三是鑒于政府有關部門在對超載、超限治理的同時，對高水平汽車輕量化的生產銷售，給予積極引導和必要的鼓勵政策。總之，提高汽車輕量化水平，是中國汽車工業面臨巨大挑戰和機遇，我們應抓住機遇迎接挑戰，盡快投入實際行動當中。目前參加汽車輕量化技術創新戰略聯盟的8個汽車生產企業，涵蓋了我國汽車產量的80%，已經把汽車輕量化納入統計流程和考核內容，在“十二五”國家科技支撐項目和汽車關鍵技術開發與整車集中應用的推動下，正在各種新產品開發中開展汽車輕量化工作，希望各行業、各方面的專家給予指導和合作。