铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金,是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外,由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63~2.85g/cm,有较高的强度(抗拉强度为110~650MPa),比强度接近高合金钢,比刚度超过钢,有良好的铸造性能和塑性加工性能,良好的导电、导热性能,良好的耐蚀性和可焊性,可作结构材料使用,在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。
铝合金是铝和镁、铜、硅、锰各种金属元素的产物,在和钢结构保持相同强度的条件下, 依旧比钢架构50%。铝合金塑性好,可加工成各种型材,且具有优良的导电性、导热性 和抗蚀性。铝是自然界含量最多的金属元素,原材料矿物方便取得。目前铝材工业上广泛使用,使用量仅次于钢。且铝合金的回收率达到80%,对环境的破坏较小,是理想的轻量化材料,被广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。
“十三五”以来,我国铝材生产能力和技术水平取得了巨大进步,2019年铝材产量达到5.252×107 t,居世界首位。我国自主研发了LC4、LC9、LY12、2A12、2A16、7A04、7B04、7A50、7B50等系列铝合金,建立了第一代、第二代、第三代铝合金材料加工技术体系。近年来,我国自行研制的新型高强韧铸造铝合金、第三代铝锂合金、高性能铝合金型材的性能均达到国际先进水平。在《变形铝及铝合金化学成分》(GB/T3190—2020)中,近10年我国共增加了29个国产铝合金牌号。其中北京工业大学在国际上率先掌握了含铒弥散强化铝合金的制备和加工技术,研发的含铒5E83铝合金冷轧板、5E06铝合金热轧板、热挤压壁板等5个合金牌号列入国家标准,在国防及汽车等领域获得重要应用,部分品种替代了进口产品。
总体来看,工业发达国家铝合金材料开发与应用的历史时间长,基础好,研究积累雄厚,铝合金材料体系系统性强,产业技术水平较高。尤其是美国、俄罗斯等工业强国较早开展了铝合金材料的研发工作,申请了大量的铝合金牌号,广泛应用于汽车、船舶、空天等领域,现已形成了一定程度的专利霸权。
值得注意的是,虽然我国铝合金材料在产业规模与技术水平上成绩斐然,但是我国现代工业体系建设起步晚、底子薄,追赶发达国家难度较大,相当部分关键基础材料、核心零部件仍不能自给。我国在未来较长一段时期内都是关键基础材料的需求大国,对此类材料数量和种类的需求将持续增加。而高端材料在产业体系中所占比例不高,原始创新偏少、基础共性关键技术和精深加工技术研发不足。美国铝业公司有3万项专利,与之相对的是中国企业原创性专利少,几百个常用牌号,中国自己研发的却很少,同时产品质量的一致性、均匀性、稳定性不高。大飞机用预拉伸厚板和蒙皮板、乘用车面板等质量稳定性有待提高,部分高端铝板带箔材等仍依赖进口。此外,我国铝合金材料产业粗放式发展的问题严重,产业规模增长虽快,但研制少,“产学研”一体化的技术创新力量薄弱,高校与企业之间无法发挥协同创新优势。所以,逐步推进相关研究和产业向高质量、高创新、高效率发展十分重要。
目前汽车产业用铝量在整车重量占比20%-40%,单车耗铝量120-200公斤。当前燃油车销量占据市场超过90%的份额,是汽车铝材消耗的主力。未来新能源车市场将成为汽车用铝的主要增量市场:多国政府表示希望在2025年将新能源车市场占有率提升至20%及以上,而纯电动车作为主力新能源车品种,平均单车耗铝量比燃油车高约30kg。从2018年到2020年,全球新能源车销量从约200万辆跃升至331万辆,预计到2025年能够增长至千万辆级别。
汽车铝板是汽车用铝部件中增长最快的部分:依据duckerworldwide的估计,2015至2020年,北美汽车平均用铝量增长了约18%,期间汽车“四门两盖“平均用铝量增长高达163%。其中,北美汽车引擎盖铝化率从2015年的50%升至2020年的63%,2025年铝化率可能超过80%;车门的铝化率从2015年的5%升至2020年的21%,至2025年可能超过30%。在需求端的良好预期下,预计至2025年世界车用铝板需求能够从现在的250万吨增至超过400万吨。
想要了解更多铝合金行业的发展前景,请查阅《2021-2026年版铝合金产品入市调查研究报告》。

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