爆發(fā)的汽車行業(yè)與國產(chǎn)大飛機

　　鋁合金密度低、強度遠超鋼材，具有優(yōu)越的比強度；而且耐腐蝕、易成形、可焊接、可進行各種表面處理，在交運、建筑、電子電力等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，進一步替代銅、鋼、木的前景非常廣闊。

　　從消費結(jié)構(gòu)看，鋁加工的主力增長極正在由建筑用鋁向交通運輸、包裝等工業(yè)用鋁轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)升級正在進行。上一輪周期中國房地產(chǎn)業(yè)迅猛增長以及節(jié)能、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，使得美觀、輕質(zhì)的鋁合金在鋁門窗、幕墻和裝飾材料領(lǐng)域的應(yīng)用大量增加，建筑用鋁成為鋁材的消費主流。

　　而目前，隨著房地產(chǎn)的高光時代過去，以及國內(nèi)節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造業(yè)的興起，鋁加工行業(yè)正在經(jīng)歷一場從建筑用鋁向工業(yè)型材的轉(zhuǎn)型。與西方成熟經(jīng)濟體的鋁消費結(jié)構(gòu)相比，中國在交通運輸領(lǐng)域（汽車、軌交、航空、船舶）和包裝領(lǐng)域的消費占比提升空間尤為廣闊，這將強勁驅(qū)動高端鋁板帶箔需求。

　　以產(chǎn)量占比最大的鋁型材為例，結(jié)構(gòu)升級的趨勢非常明顯——建筑型材在上輪周期高歌猛進之后，近年來工業(yè)型材成為增長主力。2003～2007年國內(nèi)建筑行業(yè)迅猛發(fā)展給鋁型材帶來了巨大機會，建筑需求一度占鋁擠壓材消費量70%以上。隨著各種合金、品種、規(guī)格和高精度、復(fù)雜的實心和空心鋁合金型材在交運、電子電器、石化、汽車部門逐漸取得廣泛應(yīng)用，工業(yè)擠壓材產(chǎn)量也快速增長。

　　汽車輕量化和工業(yè)型材高端化成為兩大主要潮流。

　　一是汽車輕量化。鋁合金型材在中國交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用只占工業(yè)鋁型材整體需求的27%，遠低于北美（47%）、歐洲（45%）、日本（50%）等發(fā)達市場，在節(jié)能環(huán)保、新能源車大發(fā)展以及提高汽車機動性能的趨勢下，汽車輕量化大勢所趨。

　　二是工業(yè)型材高端化。這主要來自中國高端裝備制造業(yè)崛起的迫切需要，包括軌道交通、航空航天、海水淡化、海洋工程、軍工等領(lǐng)域的需求將有力驅(qū)動高端工業(yè)型材的增長。

　　汽車輕量化大勢所趨，進口替代大有可為

　　鋁合金的密度只有2.68g/cm3,僅為鋼的30%，在等彎曲剛度的條件下，鋁對鋼的厚度比為1.43，鋁的減重潛力是49%，在等彎曲強度的條件下，鋁對鋼的減重潛力是38%。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，整車、發(fā)動機、缸體/缸蓋將分別減重30-40%、30%、30-40%，鋁質(zhì)散熱器比相同的銅制品輕達20%-40%。

　　汽車輕量化是節(jié)能減排、提高汽車性能、新能源應(yīng)用，以及降低對行人碰撞傷害的大勢所趨。首先，節(jié)能減排日趨嚴格，提高汽車鋁化比例迫在眉睫。目前大量研究表明，約75%的油耗與整車重量有關(guān)，降低汽車重量就可有效降低油耗，而油耗的下降意味著二氧化碳、氮氧化物等有害氣體排放的下降。

　　據(jù)測算，汽車重量每下降10%，油耗下降8%，尾氣排放下降4%。針對汽車工業(yè)發(fā)展、汽車產(chǎn)量增多、汽車保有量的加大所帶來油耗和環(huán)保的壓力，各國都制定了相應(yīng)的政策要求。為了應(yīng)對節(jié)能減排大潮，目前已有多款海外高端車型采用全鋁車身打造，處理后的鋁合金用材既可保證車身強度，又能大幅降低車身自重。

　　通過大量使用鋁，能明顯獲得兩個好處，一是減輕自重能減小動力和傳動系統(tǒng)負荷，可在較低的牽引負荷下表現(xiàn)出同樣或更好的性能，如簧載質(zhì)量下降，將明顯提高行駛平穩(wěn)性和舒適性。二是為了提高轎車安全性而增加的輔助裝置導(dǎo)致汽車增重，也需要通過輕量化予以補償。

　　中國汽車工程協(xié)會的研究表明，如果以“重量比功率=整備質(zhì)量÷發(fā)動機功率”來衡量質(zhì)量與動力的匹配程度，0.95-1.05比功率是合理比功率值分布帶。而中國乘用車（尤其是自主品牌）符合該標(biāo)準(zhǔn)的比例整體偏低，超重情況顯著，汽車鋁化勢在必行。

　　與這個大趨勢同步進行的，是我國新能源汽車發(fā)展邁入快車道，車型輕量化大勢所趨。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，我國2016年新能源汽車生產(chǎn)51.7萬輛，銷售50.7萬輛，比上年同期分別增長51.7%和53%。其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成41.7萬輛和40.9萬輛，比上年同期分別增長63.9%和65.1%；插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成9.9萬輛和9.8萬輛，比上年同期分別增長15.7%和17.1%。而根據(jù)國務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛，未來發(fā)展前景不可限量。

　　由于汽車動力電池的儲能限制，新能源汽車的車體輕量化程度將直接決定其續(xù)航里程。站在產(chǎn)業(yè)端看，雖然碳纖維復(fù)合材料兼顧了高強度與低重量的特點，被視為新能源車體的最佳材料，但考慮到新能源汽車的發(fā)展仍在初期推廣階段，碳纖維復(fù)合材料高昂的使用成本短期內(nèi)不利于消費市場開拓，鋁合金車身仍將在未來競爭中長期占據(jù)主流。

　　各國交通法規(guī)對于降低汽車對行人碰撞傷害的要求也使汽車輕量化成為必要。從理論上說，汽車碰撞時的沖擊能量與汽車的質(zhì)量成正比。在同等條件下汽車越輕，碰撞時產(chǎn)生沖擊能量越小，車身結(jié)構(gòu)的變形、侵入量和乘員受到的沖擊加速度就越小，汽車對乘員的保護性能更佳。此外，汽車制動時所消耗能量也與汽車質(zhì)量成正比，車重較輕的汽車剎車時對制動器消耗能量較小，制動減速效果好，制動距離更短，從而提升汽車主動安全性。因此無論從汽車被動安全性和主動安全性角度，合理的汽車輕量化都利于汽車安全性能的提升。

　　全球汽車鋁化趨勢明顯，國產(chǎn)車用鋁量提升空間巨大。實際上，海外汽車鋁擠壓材的應(yīng)用已很普遍，在汽車車身系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等應(yīng)用程度已很高，尤其是很多國家的熱交換系統(tǒng)鋁造比例已經(jīng)達到100%。以北美為例，鋁材占汽車總量的比例從2006年的6.9%提高到了2009年的7.2%，2012年進一步提升至9%，預(yù)計2025年將提升至16%。中國汽車用鋁量比歐美要低很多，且擠壓材在國產(chǎn)汽車上的應(yīng)用比較有限，以熱交換系統(tǒng)管路、底盤懸掛系統(tǒng)、導(dǎo)軌、車窗框架以及內(nèi)部鑲飾件為主。

　　車身結(jié)構(gòu)件、覆蓋件、安全件是下一步汽車鋁化的重點，鋁板材最受關(guān)注。從海外看，鋁合金在汽車上的應(yīng)用日臻完善，發(fā)動機、變速箱、熱交換器等功能件的鋁化已基本完成，未來鋁化的重點是車身結(jié)構(gòu)件、覆蓋件、安全件。從國內(nèi)看，汽車功能件的鋁使用量與國外尚有差距；而在車身結(jié)構(gòu)件和覆蓋件方面，國內(nèi)技術(shù)起步晚，仍受制于鋁材塑性成型工藝的限制，發(fā)展空間極大。

　　除了汽車，另外一個不可忽視的領(lǐng)域是正處于爆發(fā)前夜的國產(chǎn)大飛機行業(yè)。

　　鋁材是民用航空器主導(dǎo)材料。

　　幾乎所有的鋁材(板、箔、管、棒、型、線、鍛件、壓鑄件、鑄件等)都在航空、航天器中獲得應(yīng)用，其中使用最多的是板材和型材。根據(jù)統(tǒng)計，目前民用飛機的鋁化率約占75%，著名機型波音777客機鋁合金約占機體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的70%。雖然近年來鈦、鎂、碳纖維復(fù)合材料等各種新型高性能輕量化材料不斷進入飛機制造領(lǐng)域，但鋁材仍然未來在飛機制造中占據(jù)較大比例。

　　2017年5月5日我國自主研發(fā)的大型客機C919在上海浦東國際機場順利起飛，這是中國首次按照國際標(biāo)準(zhǔn)研制、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型客機。至此，中國成為繼美國，歐盟，俄羅斯第四個有能力生產(chǎn)建造大型客機的國家。C919的試飛再一次吸引了全國人民的目光，同時必將提升國內(nèi)鋁合金、鋁鋰合金材料在航空領(lǐng)域需求。

　　C919客機機頭、前機身、中央翼、中后機身等九大部段都由中航工業(yè)集團等國內(nèi)航空工業(yè)企業(yè)制造，飛行控制系統(tǒng)、機輪剎車系統(tǒng)、輔助動力裝置和導(dǎo)航系統(tǒng)等由霍尼韋爾公司提供，發(fā)動機由美國通用電氣提供，采用了中國自主研發(fā)的超臨界機翼，提速省油，性能優(yōu)越。同時機身采用了大量的新型鋁合金、鋁鋰合金等新型材料，鋁鋰合金的應(yīng)用更是達到國際先進水平，其中部分材料將來自于美國愛勵鋁業(yè)（Aleris），國內(nèi)中國鋁業(yè)旗下西南鋁也參與供貨。

　　支線飛機方面，中國商飛公司自行研制的ARJ21-700客機選用了大量的符合國際先進標(biāo)準(zhǔn)的鋁合金材料，否則會影響民機在航線上使用，為此，為獲取適航證而制造的一些飛機的鋁材全部從美國鋁業(yè)公司等進口，該機的鋁化率約達75%，共用13種變形鋁合金。

　　國產(chǎn)飛機發(fā)展的初期階段為了保證快速獲得適航證以及性能的穩(wěn)定，進口鋁合金材料仍將占據(jù)不小比例，但考慮到國內(nèi)研發(fā)力量的提高與生產(chǎn)技術(shù)的拓展，未來進口替代已是大勢所趨，前景廣闊。

　　鋁材同樣是海外客機的是首選用材。以空客A380為例，為了盡可能地降低最大起飛質(zhì)量，飛機最大限度的地使用了鋁，采用質(zhì)量占材料總采購量的78%，廣泛運用在客機機身的座位軌道、主艙地板粱、各種鑄造門、機身蒙皮等部分；以及機翼的桁條、機翼蒙皮、翼粱、外翼等部位。目前國內(nèi)外主要大型客機的鋁化率約70-75%。所有鋁材（板、箔、管、棒、型、線、鍛件、壓鑄件、鑄件等)都在航空、航天器中獲得應(yīng)用，但用得最多的是板材和型材。軋制板材使用率達到60%，擠壓型材約占28%。

　　2015年9月，中國商飛公司發(fā)布《2015-2034年民用飛機市場預(yù)測年報》。年報預(yù)測，未來二十年，全球航空旅客周轉(zhuǎn)量（RPK）將以平均每年4.7%的速度遞增,預(yù)計將有37049架新機交付，價值約48,235億美元（以2014年目錄價格為基礎(chǔ)），用于替代和支持機隊的發(fā)展。中國市場將接收50座以上客機6,218架，價值約8,037億美元（以2014年目錄價格為基礎(chǔ)），折合人民幣近5萬億元。其中，50座以上渦扇支線客機交付773架，價值347億美元；單通道噴氣客機4195架，價值3900億美元；雙通道噴氣客機1250架，價值3800億美元。