世界汽车用铝发展新趋势
中国需组建汽车铝产品开发中心
董春明王祝堂
哪些措施。2009年，北美小轿车与轻型卡车的平均铝含量可达157kg/辆。提
出中国铝业集团需在西南铝加工厂成立汽车铝产品开发中心。
关键词：铝汽车轿车铝化率防热层压铸
1．铝汽车行业联姻共同开发铝在汽车中应用
目前，全世界汽车工业与铝工业都在讨论铝在汽车中的应用，一些大的汽车企业与铝企业在联手开发全铝汽车与汽车铝合金零部件，共同设计，共同研究铝合金零部件的制造工艺。为了开发铝及铝合金在汽车工业中的应用、协调铝企业与汽车制造公司之间的关系、加速原型车与原型零部件的制造与定型，全
世界六个地区的九个铝业协会/联合体于1999年秋组建了“全球铝业协作体（Global Aluminum Cooperation）”。参加该协作体的成员有：美国铝业协会公司（Aluminum Association Inc.），国际原铝协会（International Primary Aluminium Institute），欧洲铝业协会（European Aluminium Association），澳大利亚铝业联合会（Australian Aluminum Council），印度铝业协会（Aluminium Association of India），巴西铝业协会（Associacdo Brasileira Do Aluminio），日本铝业联合会（Japan Aluminium Federation），加拿大铝业协会（Aluminium Association of Canada），南非铝业联合体（Aluminium Federation of So. Africa ）。该协作体的成立标志着铝在汽车工业中的应用进入了一个新的更高的阶段。
在目前及未来的汽车设计制造中铝以挤压材、板材、铸件与复合材料的形式得到应用，其中铸件的用量最大，约占汽车用铝总量的80%，这都是由于铝合金有高的强度/质量比值，优秀的装饰性能，好的成形性能与强的抗蚀性，以及高的回收再生性能。现在铝在汽车工业中的应用已达到铝工业向汽车制造厂提供成品零部件的时期。
跨国铝业公司都先后组建了汽车产品开发部，建设了一些专门生产汽车零部件的工厂，如美国铝业公司（Alcoa）在其技术中心（Alcoa Center）成立了美铝汽车结构公司（Alcoa Automotive Structures），负责高性能汽车铝车身结构设计与制造，从零部件的设计、加工制造一直到组装成汽车车体，著名的奥迪A8全铝高级轿车就是该公司与汽车公司共同开发的。美国铝业公司还有近20个专
门生产汽车零配件与材料的工厂，如：设在德国索斯特州埃斯林根市（Esslinger, Soest）的美铝汽车结构公司（Alcoa Automotive Structures GmbH）；建在匈牙利斯泽克斯弗黑瓦市（Szekesfehervar）的美铝欧洲轮毂产品公司（Alcoa Wheel Products ——Europe），专门锻造大型公共汽车与卡车铝合金轮毂，产品除满足欧洲市场需求外，还出口到澳大利亚与巴西等国，梅塞德斯—奔驰（Mercedes-Benz）、沃尔沃（V olvo）与斯卡尼亚（Scania）等汽车公司生产的公共汽车都用的是该公司的重型轮毂；位于意大利莫得纳市（Modena）的美铝（意大利）汽车结构公司（Alcoa Italia S.p.A Automotive Structures）；设在荷兰德卢内市（Drunen）的美铝荷兰公司（Alcoa Nederland B.V.）与挪威利斯特市（List）的A-CMI公司；宾夕法尼亚州美铝技术中心、密执安州南菲尔德市（Southfield）的美铝汽车结构公司（Alcoa Automotive Structures, Inc.）；佐治亚州诺克罗斯市（Norcross）的美铝布赖特产品公司（Alcoa Brite Products, Inc.）；密执安州弗卢特波特市（Fruitport）、肯塔斯州哈威斯维尔市（Hawesville）的A-CMI公司；俄亥俄州巴贝顿市（Barberton）的B&C研究公司；委内瑞拉瓦利西亚市（Valencia）的AFL委内瑞拉公司，等等。
其他的跨国铝业公司也大都如此，都有各自汽车铝制品开发部门与生产汽车铝材的专业企业，如挪威海德鲁（Norsk Hydro）轻金属部在奥斯陆（Oslo）以北128公里的雷福斯
（Raufoss）镇建了一个雷福斯汽车产品公司，专门挤压7×××系合金汽车保险杠，铸造车
间的生产能力为30kt/a挤压圆锭，有1台德国西马克公司（SMS）的65/70MN的挤压机，1998
年投产；1台20MN的菲尔订普赖特（Fielding & Platt）挤压机，1968年开始生产；还有
1台西马克施洛曼公司（SMS Schloemann）的32MN挤压机，1973年投入运转。该厂可生产
70种不同规格的汽车保险杠，销售量达4M件/a。该厂有一条保险杠精加工生产线，出厂的
是成品产品，汽车厂可用于组装汽车，不用进行任何加工与处理。
铝主要以再生铝合金的形式用于铸造汽车零部件，如发动机零部件与轮毂，在今后若干
年内再生铝合金在汽车制造中的用量将成倍地增加。为了各自取得好的经济效益与有一个稳
定的市场，全球最大的汽车制造公司与世界再生铝合金巨头——通用汽车公司（GM）与伊姆
科再生铝业公司（IMCO Recycling）签订13年供货协议，金额达10亿美元，为此，伊姆科
公司投资$U.S.22M，正在密执安州齐尔沃基市（Zilwaukee）建一个再生铝合金厂，产品全
部供给通用汽车公司。
继美国铝业公司开发出全铝小轿车后，加拿大铝业公司（Alcan）与克莱斯勒汽车公司
合作制成全铝小轿车，日本本田汽车公司（Honda Moto）于1999年向市场推出全球同类型
小轿车油耗最低的铝汽车，这在日本是首次，这种牌号为NSX的全铝轿车是本田汽车公司与
古河电工公司（Furukawa）联手研制开发的，在设计制造中采用了诸多的新技术，至使这种
1L、3缸发动机轿车的油耗低到35km/L，创造了单位油耗行走距离最长的世界记录。
2．汽车用材的发展趋势
为了提高轿车乘坐的安全性与舒适性，降低能耗与减轻排放物对环境的污染，汽车在向
着自身质量轻一些更轻一些的方向发展，采用比强度高的材料制造其零件是达到此目的最有
效的措施。属于这类材料有铝合金、镁合金、复合材料与高强度低合金钢，其中以铝合金的
综合性能最佳，有相当强的竞争力。
2.1 日本乘人轿车材料发展趋势
据日本汽车制造者协会（Japan Automobile Manufacturers Association）发表的资料，自
1973年以来，日本标准乘人轿车材料的发展趋势见表1。1973年，铝仅占其总用材的2.8%，
到1997年就剧增到7.5%，比1996年上升1.5个百分点；铸铁、普通钢与特殊钢材用量比
例有较大下降，可是镀锌薄钢板与其他表面处理薄板的用量比却大幅度上升。
表1 日本标准乘人轿车用材结构/%
材料1973 1983 1992 1997
铸铁 3.2 2.2 2.1 1.8
普通钢60.4 59.5 54.9 52.1 冷轧薄板38.9 29.4 15.0 13.3
14.8
12.3
镀锌薄板 1.6
5.5
其他表面处理薄板- 2.3 5.4 6.7
合金钢17.5 14.3 15.3 16.9
有金属 5.0 5.6 8.0 9.6 铝 2.8 3.5 6.0 7.5 铅0.6 0.6 0.5 0.5 锌0.5 0.4 0.3 0.2
非金属13.9 18.4 19.7 19.6 塑料 2.9 5.7 7.3 7.5 橡胶 4.8 3.5 3.1 3.3 玻璃 2.8 3.2 2.8 2.8 总计100.0 100.0 100.0 100.0
除了铝之外，在此期间其他有金属用量比例变化不大。合成树脂占的比例由1973年
的2.9%。上升到1997年的7.5%，与铝的变化量大体相等。在汽车制造者协会的同一资料
中称，1998年的汽车产量比上年度的下降8.4%，自1993年以来下降幅度最大的第二个年
度，其中乘人小轿车下降5.1%，减至8.06M辆；卡车的下降幅度是从未有过的，其中轻型
卡车减幅33.8%，仅生产520000辆。
据日本铝业协会的资料，1998年日本汽车工业的用铝量为1067.143kt，占全国铝消费总
量的28%。1992、1995及1998年日本汽车工业的各种铝产品消费量见表2。90年代，日本
汽车工业的铝消费量处于平稳阶段，每年的用量仅略大于1Mt，占当年全国总消费量的
27%~28%。
表2 日本汽车工业的用铝量/t
产品 1992 1995 1998 98/92/% 98/95/%
轧制材料 78238 80189 98843 126.3 123.3
挤压材料 92688 95906 99387 107.2 103.6
96.4
333932
97.0
344326
铸件 346505
521377世界各国油价
104.0 99.6
523256
压铸件 501157
81.6
13604
80.0 锻件 16680
17034
总计（A） 1035268 1060711 1067143 103.1 100.6
全国铝产品
3697345 3975623 3786750 102.4 95.2
总用量（B）
(A) / (B)/% 28.0 26.7 28.2 ——
上汽maxus ev30实际上，日本汽车工业采用铝合金零部件特别是发动机零件比美国汽车工业还早，但是
目前的用量则比美国的少。铝主要以铸造铝合金的形式应用于汽车工业，当前在日本约占
80%，但是各年的总消费量没有多大变化，这反映日本近期每年的汽车产量没有多大变化。
上世纪90年代日本汽车工业对轧制铝材需求量剧增，主要受热交换用铝箔（制造散热
器）用量增加的拉动。挤压材料在卡车中的用量有较大增加，以减轻车的自身质量，但由于
车的产量减少，所以总需求量增加的不多。90年代后期，日本汽车工业对铝合金锻件的需
求量有所下降，转为使用钢件，因其成本低。
在日本马自达汽车公司（Mazda Motor）选用铝合金薄板制造其1985RX-7型轿车车身，
是日本制造这类铝合金钣金件的首家汽车制造企业。本田汽车公司1990年推出全铝车身
NSX型轿车，引起铝业界与汽车制造业的广泛关注，日本14家汽车公司选用铝合金制造22
种配件与结构件，其中包括丰田汽车公司（Toyota Motor）的1994RA V4型轿车的遮阳顶棚
（sun roof），其他的应用为：本身板件，发动机盖板，各种前护板（front fenders），各种盖
板，遮阳顶棚，侧板等。
雷克萨斯ls报价90年代中期日本汽车工业不振，在本田汽车公司于1999年向市场推销全铝轿车前没有
一家公司在其新型轿车中采用铝合金结构件，相反，为了降低生产成本，有7家汽车公司对
已用铝合金制造的结构件又回过头来用钢制造。可是自1999年起日本汽车制造业又对铝合
金发生浓厚的兴趣，本田汽车公司除制造全铝汽车“顿悟（Insight）”型外，S200型轿车顶
棚也将选用铝合金制造。“顿悟”型轿车的车身结构用了约162kg铝合金，其中板材57%、
挤压材30%、压铸件13%，但保险杠与缓冲配件是用塑料制的。车身质量约800kg，比可比
型号的“本田市民（Honda Civic）”型轿车车身约轻47%，可是其钢度则比后者的高13%，
而其扭矩则比后者的更高，竟超出38%。所用的铝合金板材是神户钢铁公司（Kobe Steel）
与古河电工公司生产的，而挤压材料则由吉田工业公司（YKK）、日本轻金属公司（Nippon
Light Metal）、古河电工公司与协和铝业公司（Showa Aluminum）提供。
目前，日产汽车公司（Nissan Motor）生产的1999豪华级塞德利克（Cedric）、光荣（Gloria）型与西马（Cima）41型轿车的发动机盖板将用铝合金板制造，塞德利克与光荣型轿车的月产量约6000辆，板材用量120t/mo，即每辆车的平均用量约20kg，车身板的外层铝合金板是神户钢铁公司的产品，而内层铝合金板是住友轻金属公司（Sumitomo Light Metal）生产的。
以此需着重指出的是，在日本欲进一步扩大铝合金在轿车的应用，使其能与薄钢板试比高并具有市场竞争力，还需要在某些技术领域作许多工作，例如对铝合金薄板的成形性能、焊接性能与表面处理须作进一步的深入研究，降低生产成本；另外，铝的价格必须稳定，因为开发新的汽车零配件时间较长，价格不稳定对匡算产品成本会遇到较大困难，不利铝材推广应用，美国采取铝业公司与汽车制造公司签订长期供应铝及铝材的方式，在一定程度上缓解了铝价波动风险。
2.2 北美乘人轿车与轻型卡车用铝量发展趋势
北美洲包括加拿大、美国与墨西哥，北美汽车制造业大都集中于美国，在加拿大及墨西哥的不多，所
以在讨论北美汽车用铝情况，实际上是指美国生产的汽车的用铝量。
2.2.1 交通运输业成为消费铝的最大市场
在1995年以前，消费铝最多的是容器与包装，现在，交通运输业已成为消费铝的最大市场，而在这个部门用的铝中，汽车制造业的用量约占87%，由此可见，汽车制造业已成为最大的用铝行业。1998年，美国发往各市场的铝及铝材即销售的铝、再生铝及铝材为9255.708kt，比1997年增加4.4%。预计1999年的销售量会比1998年的上升4%以上，今年的销售量又将比上年增长4%以上。1988~1998年美国铝的供应量见图1。
图1
1997~1998年美国向主要市场的净发货量如表3所列，交通运输业已成为铝的最大消费市场，1998年的消费量为3248.68kt，占全国总消费量的30.9%，与1997年的消费量（2990.13kt）相比上升8.6%，容器与包装业是铝的第二大市场，1998年的消费量为2273.44kt，比上年度的增加2.24%，占全国总消费量的21.6%；建筑与结构业是第三大市场，1998年消费的铝为1392.55kt，比1997年的上升5.1%，占总消费量的13.2%。
2.2.2 2009年北美小轿车与轻型卡车的平均铝含量可达157kg
在英国《金属通报》于加拿大蒙特利尔市（Montreal）举行的第14届国际铝研讨会上，
杜克研究公司（Ducker Research Company, Inc.）舒尔茨（Richard A. Schultz）宣读了“今后
—二十年铝在轻型汽车（lisht vehicles）中的应用前景”的论文。文中论述了1999年北美的
小轿车与轻型卡车的最高及最低平均铝含量，在小轿车中，老式的甲壳虫轿车的铝含量为
50.35kg，而徘徊者（Prowler）轿车的铝含量却高达436.82kg，轻型卡车铝含量从最低的骑
马牧人（Wrangler）的62.14kg到最高的梅塞德斯（Mercedes）M级SUV的173.73kg。小轿
车的平均铝含量为109.32kg，而轻型卡车的平均铝含量为116.12kg。
表3 1997~1998年美国向各主要市场铝的净发货量
1997 1998 主要市场
量/kt 比例/% 量/kt 比例/%
交通运输2588.76 29.2 2860.01 30.9
包装与容器1923.84 21.7 1999.23 21.6
建筑与结构1152.53 13.0 1221.75 13.2
出口1179.13 13.3 1110.69 12.0
耐用消费品602.86 6.8 638.64 6.9
长城汽车c30电工611.73 6.9 629.39 6.8
机械装备540.80 6.1 555.34 6.0
国内其他行业265.97 3.0 240.66 2.6 总计8865.62 100.00 9255.71 100.00
舒尔茨对过去8年（1991~1998年）汽车的用铝量作了详细的分析后认为：铝在汽车中
的应用将继续大幅度增加，不管是单辆车的铝含量范围，还是其平均铝含量。从1991年至
1996年，每辆小轿车与轻型卡车的平均铝含量增加了25%，而在最近的3年内，每辆车的
平均铝含量上升9%，其中轻型卡车的平均铝含量增长15%，而小轿车的平均铝含量仅增长
3.5%；在1996年以前，某些零件与系统铝含量的增长很快。在过去的3年内，小轿车的车
身结构、盖板、悬挂系统零件、发动机缸体与轮毂的铝含量发展很快，已从18%上升到100%。
明锐pro价格在今后的10年内，上述系统的铝制零部件还会显著增加，使汽车的铝含量上升数十万吨。
舒尔茨认为，在2009年以前，北美汽车铝含量的年平均上升速度为2.5~3%，即到2009
年，小轿车与轻型卡车的平均铝含量可达157kg/辆。为达到此数，零部件的铝化率目标为：
轮毂75%，发动机缸体60%，发动机盖15%，发动机架15%，本身结构2%。目前，汽车制
造业与铝行业正在采取种种对策与措施，为达到此目标而奋力拼搏。
2.2.3 各汽车公司的铝合金零部件的铝含量
家庭高尔夫北美乘人小轿车与轻型卡车的平均铝含量已从70年代后期的不到45.4kg/辆上升到1999
年的约113.4kg/辆，这相当于美国CAFE（企业平均燃料效率——corporate average fuel
economy）法规生效的20年内所取得的成就，相当于用铝量的年平均增长率达4%。按该法
规，美国目前销售的乘人小轿车的平均燃料效率应达44.3km/L，轻型卡车（含微型有篷运
货车与实用运动车——sport utility vehicle）的为33.3km/L。图2示出了1991、1996及1999
年（预测）北美乘人小轿车与轻型卡车的平均铝含量，可见最近8年内，它们的平均铝含量
已从1991年的83.0kg/辆上升到1999年的112.5kg/辆。
据研究，小轿车及轻型卡车的自身质量每下降10%，燃料效率可提高6%~8%；不过，
为了达到相等的使用性能，铝合金零部件的成本至少应比钢铁件的高一倍；据杜克研究公司
的预测，1999年北美乘人小轿车及轻型卡车的总产量为15.362M辆，因此它们总铝含量为
1723.68kt。
发布评论