铝对汽车轻量化的影响与作用

□文/陈一龙

新世纪，我国汽车产业步入了快速发展的轨道，汽车产销规模跃居世界之首。据中国汽车工业协会统计数据，2012年1月至6月，我国汽车产销量分别为952.92万辆和959.81万辆，比去年同期分别增长4.08%和2.93%；上半年乘用车产销分别完成759.93万辆和761.35万辆，同比分别增长7.9%和7.1%。汽车业内人士预计，2012年，中国国内车市销量在2000万辆左右，增长率约8%。

我国汽车产业的发展可谓是迅猛异常，但是在我国汽车工业的发展中却面临着两大严峻的挑战：油价不断飙升，环保要求日益严格，也就是说汽车应一年比一年有更高的燃油效率，更低的温室气体排放，更高的安全性与更好的乘座舒服性。要达到这些目标，在当前的条件下最可取的措施无非是：大力发展新能源的清洁环保车；在保证安全与乘座舒适前提下，大力改进设计与采用铝材以降低车的自身质量。这两条道路应齐头并进，不管走哪条发展道路，铝材在今后长期的汽车发展进程中都将起着至关重要的作用，在可预见的时期内，还不可能有一种材料会取代铝而成为占统治地位的汽车材料。因此许多专家对汽车轻量化的研究也日益深入。本期刊发中国汽车工程学会专家，中国汽车轻量化技术创新战略联盟专家委员会主任陈一龙先生的这篇关于汽车轻量化研究的文章。应当说，这类话题已经在许多媒体上发表，但作为资源再生行业中一个重要领域就是再生铝合金的生产，而再生铝合金的最大用项也是汽车工业，因此，借助这篇介绍性文章给广大从业者进一步阐明其重要性是我们的职责。

——编者

轻量化是我国汽车节能减排的重要途径，轻量化是现代汽车发展的追求，尽量多的采用铝制零部件是实现轻量化最可取的措施。目前，铝及铝合金是当前及未来汽车的理想材料。在制造厂追求轻量化、政府倡导节能减排与消费者追求高性能的作用下，铝合金材料在汽车领域的应用获得了长足进展。

无疑，汽车轻量化是促进汽车节能减排最有效的途径。汽车节能减排的发展要有一个全面的规划，应当有一个合理的量化目标，例如，如果2020年，实现单车年平均消耗燃油1吨，较目前燃油消耗水平减少一半，在目前汽车保有量翻一番的情况下，总的油耗将会是基本不变的。这不是空穴来风，2003年日本已经实现了这一目标。那么到2020年，中国的汽车工业能否达到日本2003年的发展水平呢？我认为，在现代汽车技术的支撑下，中国汽车工业应该能达到，也必须达到。在这种大目标上，分析一下各种汽车的节能技术路径，制定各种节能工作的目标和措施，才可能有的放矢收到实效。就汽车轻量化作用而言，它的作用不如动力发动机的影响大，但从汽车技术影响面来讲，由于轻量化技术是共性基础应用性技术，其影响超过发动机技术应用的影响面，因此作用可观。

我们分析的结论是，小型化加轻量化可以使2020年我国2亿辆汽车平均减重25%～30%。相对目前水平年节油4千万吨，这应当成为实现2020年汽车节能减排目标的基础。欧洲的目标是2020年轻型车平均百公里油耗4升，基础是小型化、轻量化的途径，也就是每公里碳排放95克，实现的基础是小型化加轻量化，还不能立足于电动汽车。在这种大思路下，我们可以具体分析一下，铝对汽车轻量化的影响与作用。当然，目前大量铸造铝已在应用了，这里重点讲一讲具有潜力开发市场的三个侧面，及载重车、乘用车、客车。

铝材对汽车轻量化的作用举足轻重。铝及铝合金材料在载重汽车实现轻量化的过程中发挥着不可替代的作用。目前铝及铝合金材料的这种作用已经得到证实，比如，用铝及铝合金材料代钢作为载重汽车的车身材料，其效果就十分显著。对于25吨以上的半挂车、箱式车，一般可减重2～3.5吨，用铝量2.5～4.5吨，可见铝对中型载重汽车轻量化的作用是很大的，既然如此，那么铝的应用潜力有多大呢？2011年我国重型载货汽车保有量有394.8万辆，其中可用铝轻量化汽车283万辆，占71.7%，如果全部实现轻量化，需600万吨铝。如果分年考虑，我国目前中型载货汽车年产销量在80万～100万辆，其中70%以上为可用铝轻量化的重型专用车，如用铝轻量化全面辅开，则年需要100万吨以上，特别需要说明的是，重型载重汽车轻量化有着特殊的有利条件，也就是说，由于重型载重汽车的节油和提高运输效率的影响，产生了可观的新增效益，新增效率的合理调控分配，可形成多方受益的局面。提高目前我国载重车轻量化的水平，能提高可观的经济效益和社会效益，新生效益的合理分配即可支撑重型车的更新换代，也可进行轻量化材料的应用，同时又可以增加用户的收益和国家的税收。这一切的发生都源自于运输效率的提高。从本质上说，这并不需要那一方投资，是一个家、社会、用户、生产企业多赢的局面，完全符合按市场规律运行的需要。因此，将铝及铝合金材料推广应用到载重汽车工业，是难以遇到的机遇，也为实现汽车轻量化创造了极其有力的条件。当然，应当指出，当前载货汽车轻量化的发展受到超载超限的严重制约，轻量化所带来的运输效益被淹没在超载运输当中，但是作为汽车的相关材料生产企业，应当清醒的认识到，我国政府在2011年7月1日发布实行公路安全保护条例的基础上，2012年7月，国务院又发布了关于加强运输交通工作的意见，把客货运车辆，严重超速、超载、超员、超限等行为例入以危险方法违害公共安全行为，追究驾驶人员的刑事责任。同时设定重特大发展事故，追责政府制度，强化了政府的责任，相信在不久的将来超载运输问题，将会得到有效的解决。

其次，就铝对乘用车轻量化的作用而言，按国际通用的汽车轻量化指数、系数来考核，高强度钢和铝的混合应用，可以获得良好的轻量化效果。为改善汽车的安全性，增加对人的保障能力，有望占白车身质量3%的铝得到广泛应用，约12千克左右，因此，如果1000万辆轿车有3%的车身使用铝板，则年需求12万吨的高质量铝车身用铝板。

第三，从铝对客车轻量化的影响来看，加大全铝客车的应用是一种世界趋势，我国才刚刚起步，存在很大的发展空间，大型城市公交车身铝化的用铝量和节油量相当可观。以2010年我国大型客车保有量的20%应用铝合金车身计算，则应有23万辆的需求，需耗用铝材35万吨以上，目前大中型客车年产约12万辆，如30%的产量用于新增车辆，则年需6万到8万吨铝材。

机遇挑战并存 汽车用铝势在必行。综上所述，我认为，在我国汽车工业发展的过程中，一是要扩大铝及铝合金材料在汽车上的应用，这是我国实现汽车轻量化的重要途径之一，铝在汽车轻量化的全面推广应用，则可每年相对降低1500万吨的油耗，并形成120万吨的铝材市场需求。二是要完善铝合金及其制品的品种规格，研究掌握各种铝合金制品的设计技术，乘轻技术和连接技术，是有色金属和汽车行业责无旁贷的紧迫任务。三是鉴于政府有关部门在对超载、超限治理的同时，对高水平汽车轻量化的生产销售，给予积极引导和必要的鼓励政策。总之，提高汽车轻量化水平，是中国汽车工业面临巨大挑战和机遇，我们应抓住机遇迎接挑战，尽快投入实际行动当中。目前参加汽车轻量化技术创新战略联盟的8个汽车生产企业，涵盖了我国汽车产量的80%，已经把汽车轻量化纳入统计流程和考核内容，在“十二五”国家科技支撑项目和汽车关键技术开发与整车集中应用的推动下，正在各种新产品开发中开展汽车轻量化工作，希望各行业、各方面的专家给予指导和合作。