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(报告出品方/作者:东亚前海证券,燕楠、赵启政)
1.轻量化属性突出,车用镁合金前景广阔1.1.汽车轻量化大势所趋,车用镁合金潜力巨大
新能源汽车渗透率快速提升,新能源市场大有可为。近年来,受双碳战略实施、新能源优惠政策延续、三电技术进步、消费者认可度提升等多重因素催化,国内新能源车渗透率、销量快速提升。年工信部发布《节能与新能源汽车技术路线图2.0》(以下简称“《路线图2.0》”),要求年我国节能汽车与新能源汽车销量各占50%,燃油车全部由混合动力车取代,在国家战略导向及行业规划推动下,我们预计未来十年国内新能源汽车仍将维持高速发展态势。盖世汽车预测数据显示,年、年我国新能源汽车渗透率分别可达46%、54%。
续航里程为新能源车核心指标之一,车企提升续航能力意愿强。对消费者而言,高续航里程能更好满足其日常行车需求,有效降低充电频率。《新能源汽车消费洞察报告》显示,80%的消费者对实际续航里程的需求在公里以上,20.1%的消费者希望实际续航里程达到公里以上。对车企而言,续航里程决定着新能源车的定价水平及消费者的购车意愿,提升续航里程已成为新能源车企打造核心竞争力的重要途经。iiMediaResearch调研数据显示,41.7%的中国消费者对新能源车不满意的因素是续航里程。
轻量化技术为提高续航里程提供解决方案,新能源车快速发展带动轻量化需求进一步提升。轻量化技术是指在保证汽车强度和安全性能的前提下,尽可能地降低装备质量。燃油车时代,轻量化技术应用的主要目的是降低油耗,减少排放污染;而在新能源车时代,轻量化技术则助力续航里程的提高。此外,相较传统燃油车,新能源车新增的三电系统将导致整车重量增加约-千克,车身重量的增加对零部件寿命、车辆可靠性等都将带来不利影响,随新能源渗透率快速上升,轻量化需求被进一步抬升。《高性能铸造铝合金在汽车上的应用及发展趋势》报告中显示,新能源车重量每减少kg,续航里程可提升10-11%,此外还可减少20%的电池成本及20%的日常损耗成本。
《路线图2.0》亦对新能源车轻量化提出具体要求。中国汽车工程学会发布的《乘用车整体轻量化系数计算方法》中,轻量化系数被定义为名义密度(W/V)、重量比功率(W/P)、脚印油耗(Q/A)三指标乘积,用以衡量整车轻量化水平。《路线图2.0》提出,、、纯电动乘用车轻量化系数需分别降低15%、25%、35%,点明对新能源车轻量化的具体要求,从行业规划角度推动轻量化技术加速应用。
轻量化的主要思路在于采用轻量化材料。新能源车轻量化思路主要包括整车轻量化、电池轻量化两方面,目前动力电池能量密度难以快速提高,电池轻量化进程缓慢,整车轻量化为现阶段最佳途径。在纯电车整车各结构中,车身、底盘二者重量占比合计超50%,故车身、底盘轻量化又为电动车整车轻量化的重点。从技术路径上看,轻量化技术主要包括结构轻量化、材料轻量化及工艺轻量化。以传统钢材为原料进行工艺、结构轻量化整车最多能减重10%-12%,无法满足电动车的减重需求,材料轻量化为现阶段最佳途径。
镁合金有较大的潜力,预计到年单车使用量可提升至10kg。应用于汽车行业的主流轻量化材料包括高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维材料等。现阶段高强度钢的应用已发展至成熟期,碳纤维材料仍处于导入期,铝合金、镁合金有望加速渗透,为现阶段轻量化材料的首选。高强度钢:应用最早,但存在减重效果不够明显的问题,主要应用于汽车结构件、安全件、前后保险杠等,目前我国高强度钢车身应用比例已接近50%,未来有望向欧美60%的应用比例靠拢;碳纤维材料:密度最小,减重效果最佳,但成本过高,目前仅在高端车型中有所应用,主要应用于车身构件、刹车泵、轮毂、传动轴等;铝合金:密度为高强度钢的1/3,且拥有回收性好、可塑性强等优良特性,可带来40%-50%的装备质量降幅,主要应用于液冷板、汽车前后防撞梁、减震件等。国际铝业协会数据显示,年我国乘用车单车用铝量可增至kg,5年CAGR可达6.11%;镁合金:密度相较铝合金下降1/3,且吸振性、热导性更优,可带来55%-60%的质量降幅,主要应用于仪表盘支架、座椅支架、显示屏支架等。观研天下预测,年我国单车镁合金用量有望增至10kg,5年CAGR可达20.11%,增长潜力巨大。
1.2.镁合金汽配可大批量压铸制造,NVH性能表现更优
镁合金压铸性较好,适合大批量压铸制造。压铸为镁、铝合金汽车配件最常用的成型工艺,二者相比镁合金的热容量更低、凝固速度更快、压铸性能更优。最小铸件壁厚方面,镁合金允许铸件壁厚度低至0.6mm,而铝合金需铸件壁厚度达1.2-1.5mm才能达到同等效果,在保持良好的结构条件下,薄壁压铸件通常具有更好的机械性能,更低的生产成本。生产效率方面,受益于较低的热容量,镁合金更适合大批量压铸生产,生产效率比铝合金高40%-50%。
镁合金汽配产品NVH性能更优。一方面,镁合金的弹性模量远低于铝合金、高强度钢等,仅为45GPa,受外力冲击时应力分布更加均匀。另一方面,相同应力水平下,镁合金的衰减系数高于铝合金,降噪、减振性能更优。数据显示,35MPa应力水平下,镁合金AZ91D的衰减系数为25%,铝合金A为1%;MPa应力水平下,镁合金AZ91D的衰减系数为53%,铝合金A为4%。
1.3.高活跃度特性使得镁合金多用于内部结构件
镁合金易氧化,多用于车身内部件。标准电极电位可用于衡量金属或合金的氧化性、还原性强弱,标准电极电位越低,金属或合金越活泼。镁合金的标准电极电位为-2.36V,比铝合金低0.7V,化学性质更活泼,易发生电偶腐蚀,且易被氧化。受活跃化学性质影响,目前镁合金在汽车中主要应用于仪表盘支架、座椅骨架、方向盘支架、气囊盖、转向柱等内部件。
2.镁合金汽配应用重点