鋁對汽車輕量化的影響與作用

□文/陳一龍

新世紀(jì)，我國汽車產(chǎn)業(yè)步入了快速發(fā)展的軌道，汽車產(chǎn)銷規(guī)模躍居世界之首。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2012年1月至6月，我國汽車產(chǎn)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(chǎn)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(yè)內(nèi)人士預(yù)計，2012年，中國國內(nèi)車市銷量在2000萬輛左右，增長率約8%。

我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可謂是迅猛異常，但是在我國汽車工業(yè)的發(fā)展中卻面臨著兩大嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：油價不斷飆升，環(huán)保要求日益嚴(yán)格，也就是說汽車應(yīng)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(biāo)，在當(dāng)前的條件下最可取的措施無非是：大力發(fā)展新能源的清潔環(huán)保車；在保證安全與乘座舒適前提下，大力改進設(shè)計與采用鋁材以降低車的自身質(zhì)量。這兩條道路應(yīng)齊頭并進，不管走哪條發(fā)展道路，鋁材在今后長期的汽車發(fā)展進程中都將起著至關(guān)重要的作用，在可預(yù)見的時期內(nèi)，還不可能有一種材料會取代鋁而成為占統(tǒng)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(fā)中國汽車工程學(xué)會專家，中國汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會主任陳一龍先生的這篇關(guān)于汽車輕量化研究的文章。應(yīng)當(dāng)說，這類話題已經(jīng)在許多媒體上發(fā)表，但作為資源再生行業(yè)中一個重要領(lǐng)域就是再生鋁合金的生產(chǎn)，而再生鋁合金的最大用項也是汽車工業(yè)，因此，借助這篇介紹性文章給廣大從業(yè)者進一步闡明其重要性是我們的職責(zé)。

——編者

輕量化是我國汽車節(jié)能減排的重要途徑，輕量化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的追求，盡量多的采用鋁制零部件是實現(xiàn)輕量化最可取的措施。目前，鋁及鋁合金是當(dāng)前及未來汽車的理想材料。在制造廠追求輕量化、政府倡導(dǎo)節(jié)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(lǐng)域的應(yīng)用獲得了長足進展。

無疑，汽車輕量化是促進汽車節(jié)能減排最有效的途徑。汽車節(jié)能減排的發(fā)展要有一個全面的規(guī)劃，應(yīng)當(dāng)有一個合理的量化目標(biāo)，例如，如果2020年，實現(xiàn)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(fēng)，2003年日本已經(jīng)實現(xiàn)了這一目標(biāo)。那么到2020年，中國的汽車工業(yè)能否達到日本2003年的發(fā)展水平呢？我認(rèn)為，在現(xiàn)代汽車技術(shù)的支撐下，中國汽車工業(yè)應(yīng)該能達到，也必須達到。在這種大目標(biāo)上，分析一下各種汽車的節(jié)能技術(shù)路徑，制定各種節(jié)能工作的目標(biāo)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(fā)動機的影響大，但從汽車技術(shù)影響面來講，由于輕量化技術(shù)是共性基礎(chǔ)應(yīng)用性技術(shù)，其影響超過發(fā)動機技術(shù)應(yīng)用的影響面，因此作用可觀。

我們分析的結(jié)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(jié)油4千萬噸，這應(yīng)當(dāng)成為實現(xiàn)2020年汽車節(jié)能減排目標(biāo)的基礎(chǔ)。歐洲的目標(biāo)是2020年輕型車平均百公里油耗4升，基礎(chǔ)是小型化、輕量化的途徑，也就是每公里碳排放95克，實現(xiàn)的基礎(chǔ)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(dāng)然，目前大量鑄造鋁已在應(yīng)用了，這里重點講一講具有潛力開發(fā)市場的三個側(cè)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(xiàn)輕量化的過程中發(fā)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(jīng)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(yīng)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(xiàn)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(chǎn)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(jié)油和提高運輸效率的影響，產(chǎn)生了可觀的新增效益，新增效率的合理調(diào)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(jīng)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?lián)Q代，也可進行輕量化材料的應(yīng)用，同時又可以增加用戶的收益和國家的稅收。這一切的發(fā)生都源自于運輸效率的提高。從本質(zhì)上說，這并不需要那一方投資，是一個家、社會、用戶、生產(chǎn)企業(yè)多贏的局面，完全符合按市場規(guī)律運行的需要。因此，將鋁及鋁合金材料推廣應(yīng)用到載重汽車工業(yè)，是難以遇到的機遇，也為實現(xiàn)汽車輕量化創(chuàng)造了極其有力的條件。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)前載貨汽車輕量化的發(fā)展受到超載超限的嚴(yán)重制約，輕量化所帶來的運輸效益被淹沒在超載運輸當(dāng)中，但是作為汽車的相關(guān)材料生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)當(dāng)清醒的認(rèn)識到，我國政府在2011年7月1日發(fā)布實行公路安全保護條例的基礎(chǔ)上，2012年7月，國務(wù)院又發(fā)布了關(guān)于加強運輸交通工作的意見，把客貨運車輛，嚴(yán)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?cè)藛T的刑事責(zé)任。同時設(shè)定重特大發(fā)展事故，追責(zé)政府制度，強化了政府的責(zé)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(shù)、系數(shù)來考核，高強度鋼和鋁的混合應(yīng)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(zhì)量3%的鋁得到廣泛應(yīng)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(zhì)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(yīng)用是一種世界趨勢，我國才剛剛起步，存在很大的發(fā)展空間，大型城市公交車身鋁化的用鋁量和節(jié)油量相當(dāng)可觀。以2010年我國大型客車保有量的20%應(yīng)用鋁合金車身計算，則應(yīng)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(chǎn)約12萬輛，如30%的產(chǎn)量用于新增車輛，則年需6萬到8萬噸鋁材。

機遇挑戰(zhàn)并存 汽車用鋁勢在必行。綜上所述，我認(rèn)為，在我國汽車工業(yè)發(fā)展的過程中，一是要擴大鋁及鋁合金材料在汽車上的應(yīng)用，這是我國實現(xiàn)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(yīng)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(guī)格，研究掌握各種鋁合金制品的設(shè)計技術(shù)，乘輕技術(shù)和連接技術(shù)，是有色金屬和汽車行業(yè)責(zé)無旁貸的緊迫任務(wù)。三是鑒于政府有關(guān)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(chǎn)銷售，給予積極引導(dǎo)和必要的鼓勵政策?？傊岣咂囕p量化水平，是中國汽車工業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)和機遇，我們應(yīng)抓住機遇迎接挑戰(zhàn)，盡快投入實際行動當(dāng)中。目前參加汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的8個汽車生產(chǎn)企業(yè)，涵蓋了我國汽車產(chǎn)量的80%，已經(jīng)把汽車輕量化納入統(tǒng)計流程和考核內(nèi)容，在“十二五”國家科技支撐項目和汽車關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與整車集中應(yīng)用的推動下，正在各種新產(chǎn)品開發(fā)中開展汽車輕量化工作，希望各行業(yè)、各方面的專家給予指導(dǎo)和合作。