同时,实现镁合金产品品质稳定和满足不同用户的特殊要求,企业要具备较强的开发、技术和管理能力,这需要在长时间生产经营过程中才能形成 。上述因素构成了进入本行业的技术壁垒 。
3.2. 轻量化材料驱动镁需求迎来显著爆发
3.2.1. 汽车轻量化首当其冲带来需求增长
在“碳中和”的指引以及国家环保政策的驱动下,汽车轻量化已成为国家的重要战略,同时也成为各国汽车制造商最新核心竞争力的体现 。
汽车轻量化是在保证汽车性能的前提下,在减重、性能、节能和成本之间寻求平衡,通过结构、材料、工艺三条路径实现对汽车整车和零部件结构的优化创新和轻质材料的应用,从而有效改善燃油经济性、减少污染物和碳排放 。汽车轻量化主要通过结构、材料、工艺三种路径实现:
1)轻量化材料 。如使用结构更轻的高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料对传统普通钢结构进行代替;
2)轻量化设计 。如通过开发全新的汽车架构实现轻量化、甚至优化车身零部件数量、减少零部件尺寸等;
3)轻量化工艺 。如热成型,激光拼焊板等工艺,实务中轻量化主要通过采用轻量化材料搭配特定的轻量化工艺来实现减重效果 。
【镁矿上市最大的公司 镁矿真正龙头企业有哪些】汽车材料轻量化是未来汽车轻量化的主要方向 。《节能与新能源汽车技术路线图》中提到应以完善高强度钢应用为重点,形成轻质合金应用体系,进而实现多材料混合应用体系 。路线图要求到 2035 年燃油乘用车整车轻量化系数降低 25%,纯电动乘用车整车轻量化系数降低 35% 。
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3.2.2. 镁合金是汽车轻量化材料的重要选择之一
由于高性价比、减重效果好的特性,铝合金和特钢为目前主要的汽车轻量化材料 。
目前市场主要的轻量化材料为高强度钢、铝合金、镁合金以及碳纤维复合材料,其中铝合金和特钢为最主流的使用材料 。
成本方面,铝合金材料价格远低于碳纤维复合材料,其成本和镁合金相当;性能方面,铝合金强度高、可循环、不易腐蚀 。
高强度特钢凭借其较高的结构强度、优越的碰撞吸能性和抗疲劳强度,目前广泛应用于汽车的结构件及安全件上 。
目前镁合金压铸率在汽车上得到了较广泛的应用,但由于镁合金自身耐腐蚀性、耐热性、可焊性较差以及不易塑形加工等原因,在汽车上的材料使用占比暂时还比较低 。
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3.2.3. 镁合金比铝合金作为轻量化材料更有优势
比起铝合金作为轻量化材料,镁合金的优势在于:
1)比起铝合金,镁合金的质量更轻 。镁合金的密度约为 1.8g·cm3,铝合金的密度约为 2.7g·cm3,这意味着同体积比铝合金重量减少三分之一 。
2)比起铝合金,镁合金有更高的强度和刚度,比强度高于铝合金 。因此在不降低零部件强度条件下, 镁合金铸件比铝铸件的重量减轻大约 25% 。
3)比起铝合金,镁合金有更良好的焊接和铸造性能 。镁合金的熔点、比热容和相变潜热比铝合金低,熔化耗能较少,固化速度快,动力学粘度低,铸造充型性好,压铸件生产周期比铝合金短,易成形薄壁结构件 。镁与铁的亲和力小,固溶铁的能力低,不易粘模,铸模寿命比生产铝合金高 2.3倍 。
4)比起铝合金,镁合金更易于机械加工 。镁合金非常容易机械加工, 在无冷却液、无润滑剂的情况下能实现高负荷加工, 得到光洁的加工面 。衡量机械加工性的指标之一是动力消耗量 。
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3.2.4. 汽车轻量化带来镁广阔市场空间
新能源汽车是汽车轻量化的应用主体,新能源汽车渗透率不断提升 。
2021年全球电动汽车销量达到 675 万辆,比2020年增长 108% 。
新能源汽车在全球轻型汽车销量中的全球份额为 8.3%,而2020年为 4.2% 。
中国2019年和2020年新能源汽车的销量增长超过200万辆,超过世界其他地区销量总和 。
2021年新能源汽车销量达到 660 万辆,2022年预计全球新能源汽车销量将到达超过1000万辆 。
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造车新势力带来鲶鱼效应,驱动轻量化进程发展 。
无论新能源汽车还是燃油车,减重都是一个明显利好 。对于燃油乘用车来说,减重15%可以 减少 5%左右的油耗;对于新能源车来说,大约可以减少10%的电能消耗 。
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