汽车轻量化迫在眉睫 铝材亮出“绿色”王牌
近年来，随着我国汽车保有量的与日俱增，能源紧缺与环境污染形势日益严峻，尤其是汽车尾气排放导致大气中PM2.5超标，使我们不得不重新思考汽车产业的发展和定位。
汽车步入环保时代
汽车尾气中含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。研究表明，汽车发动机每燃烧1千克汽油，需要消耗15千克新鲜空气，同时排出150克～200克一氧化碳、4克～8克碳氢化合物、4克～20克氮氧化合物等污染物。所以说汽车轻量化对于提高整车的燃油经济性，减少PM2.5排放具有重要的意义。
根据国际权威机构的调查显示，汽车整备质量每减少100千克，百公里油耗可降低0.3～0.6升。当汽车重量从2500千克降低到750千克时，每升汽油行驶的公里数从约5公里上升到约25公里，相应排出的二氧化碳量从约400克/公里下降到约100克/公里。
除此之外，车身变轻对于车辆稳定性、舒适性、安全性等方面都大有裨益，因此受到众多汽车企业的高度认同和重视。在构成汽车的2万多个零件中，约有86%为金属材料，因此可以通过使用轻金属来减轻汽车自重，而汽车铝化率达到60%以上也是完全可取的。在汽车制造领域，铝合金是应用最广泛的轻量化材料，全球目前约有12％～15％的耗铝量用于汽车工业，有些发达国家甚至已超过25％。北美汽车调查显示，铝的使用量将在2012年达到每辆车156千克，在2025年这个数字将达到249千克。
那么，汽车工业“以铝代钢”的节能效果究竟有多大？数据显示，汽车每使用1千克铝，可减轻自重2.25千克，减少废气排放20千克。关键汽车零部件使用高强度钢仅能减少10%的车重，而使用铝则能减少40%的车重。此外，铝板的重量虽然约为钢板的1/3，但其可吸收的碰撞能量却是钢板的2倍。根据专业测试，铝合金在遭遇撞击时的安全系数更高，因为其材质有非常好的吸能作用。另外，在引擎盖等部分应用铝合金可以减轻撞击对人身造成的二次伤害。
因此汽车制造商一直保持着对铝材应用的热情。事实上，自上世纪70年代以来，随着汽车用铝技术的进步，越来越多的车型开始了瘦身计划：以美国为例，上世纪80年代初，中型轿车的平均质量为1520千克；90年代初下降至1475千克；90年代末下降至1230千克。我国2013年汽车轻量化目标是，国产目标车型中燃油轿车减重5%~8%、混合动力客车减重10%。其实，无论从战略角度，还是商业角度来看，汽车减重顺应社会发展的需要。
汽车用铝前景广阔
据了解，铝材在汽车制造方面的应用历史已超过100年，虽然铝的成本明显高于钢，而且加工工艺更为复杂，但汽车制造业始终阻挡不了铝代钢的发展态势，因为铝合金材料在提高运输效率、重复利用、节能减排、交通安全等方面都具有明显优势。尤其是铝材的循环利用率要远远高于钢材，因此对于生产企业而言，应用铝材的长期综合成本仍低于钢材。资料显示，约90%的汽车用铝可以回收并循环利用，60%以上的汽车铝合金材料为再生铝，而再生铝的能耗仅相当于原铝生产能耗的5%，但废钢的再生能耗则相当于精钢冶炼能耗的25％～60％。
当下，减少货车尾气排放是我国治理雾霾天气的重点。然而在我国，小轿车的铝化率高于大、中型客车，更高于货车。如果我国铝制挂车应用比例达到发达国家70%的平均水平，即210万辆，则一年可节约燃油900万吨以上，减少二氧化碳排放约2717万吨，为交通运输行业带来2，000亿元以上的经济效益。
今天，世界汽车工业在节能减排、提高燃油效率等压力下，正越来越呈现轻量化发展态势，汽车用铝的形态主要是铸件、锻件、型材和板材，其中以铸件的占比最为显著。资料显示，铸造铝合金材料在强度和耐腐方面性能更为突出，主要用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等；变形铝合金材料主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。不过，从应用部位看，车身用板是最具潜力的细分市场。据统计，汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下约70％的油耗用于车身质量，因此以汽车铝板替代传统钢材的热潮正在兴起。
中国忠旺执行董事兼副总裁路长青表示：“在未来，汽车铝材开发与应用主要集中在三个方面：一是车身、车架全铝化及大型铝合金型材的开发应用；二是防冲挡及车门刚性结构的全铝化；三是转动部分零部件的全铝化。尤其是铝制车身将会成为今后的一种发展趋势，给我国铝工业提供广阔的市场，带来发展机遇。”
车企争当用铝先锋
在刚刚落幕的底特律车展上，有500多辆新车亮相，汽车行业已由昔日传统材料钢铁，逐渐转向铝合金轻质材料，汽车用铝进程又迈出了重大一步。参展的雪佛兰“魔鬼鱼”跑车采用了铝制框架车身，比上一代采用传统钢制材料的车体质量降低了45千克，车身强度提高了57%；新款玛莎拉蒂“总裁”则配备有全铝车身面板，与现款车型相比减重高达204千克；全新奔驰SL级敞篷跑车车身架构几乎全部采用铝材制造，整备重量较前代减轻140千克。而走大众路线的日本汽车也把铝应用在车盖、支架、后保险杠、引擎等部位。
其实，揭开汽车用铝时代序幕的当属奥迪公司。从1980年开始在Audi80和Audi100上采用铝制车门开始，奥迪公司就从未停止过铝材应用的步伐。1994年，奥迪公司推出全球首辆全铝车身轿车AudiA8，在德国上市仅3个月，就售出2，000辆，因为使用了546千克铝合金材料，它的重量比同等钢制车身车型至少减轻50%。
近年来，宝马公司的铝材使用量也在稳步上升。钢材是宝马传统车型最重要的材料，约占车重的40%，但在未来数年内，铝材取代钢材的趋势将进一步加剧，因为钢材在减重技术上已经达到极限。宝马公司供应链与可持续能力监督员FrankWienstroth日前表示，宝马最显著的变化在于某些型号的车门、发动机罩和结构铸件已经采用铝材，宝马5系的铝材零部件占总车重的20%；其他车型中，宝马X6采用铝合金轮毂；而宝马X1则实现发动机全铝化，其同等排量发动机，若使用铝缸体发动机，则可减重20千克左右。
从西安西沃的VolvoBIOM全铝旅游大客车，郑州宇通的全铝公交客车，到上海大众的铝合金材质电动轿车，再到比亚迪的全铝车身电动大巴，由于大量采用铝合金材料，车辆的减重效果十分明显。
眼下，车企追求轻量化的风潮渐入国内公众视野。早在2011年4月的上海国际车展，轻量化趋势就已初露端倪，而2012年的北京国际车展可以说是本土汽车品牌轻量化成果的一次集体展示。以奇瑞汽车为例，整车重量相比2005年至少减重5%，整车安全性能也随之明显提高，并已形成零件、材料、工艺、模具的轻量化设计和轻量化评估体系。
最新消息称，本田公司开发出了将钢与铝结合在一起的技术，在原为钢制的车门外板部分采用了铝材。据本田公司推算，重量减轻的幅度虽然是全铝车门的一半，但成本上升幅度只有全铝车门的1/19。凭借上述手段，与原来的钢制车门板相比，4块车门板的总重量从63.5千克减至52.5千克，减轻约17％，这将有助于提高燃效及动力性能，同时，由于车身外侧变轻，重心向车身中心集中，因此还能提高操纵稳定性。本田公司计划在2013年3月于美国上市的北美款讴歌新车型“RLX”上采用该技术，然后陆续推广至其他车型。
如今，汽车用铝技术正处于不断上升的快速通道，汽车用铝趋势正好符合了波士顿咨询机构的调研，其结果显示，汽车制造商用铝代替钢来满足消费者对燃油经济性的要求，铝不仅成为制造引擎、散热器和轮毂等车辆部件的主要材料，在车身、车门和车盖上占的比重也愈来愈大。
汽车铝板喜迎强劲增长
据工业和信息化部日前发布最新统计，2012年我国汽车产销量双超1，900万辆，产销量世界第一，但是在汽车铝化率方面，我国仍相对落后。资料显示，2010年，我国单车的平均用铝量为127.5千克，总消费量为232.88千吨，比美国的约185万吨高25.88%，成为全球汽车用铝最多的国家。不过我国的单车用铝量仍比美国145千克/辆低12%，比日本及德国约低13%，汽车铝合金市场的发展前景非常广阔。
按照目前我国汽车工业的发展态势预计，到2015年我国汽车工业用铝板带需求有望达到55万~60万吨，而在2013年全球将新增60万吨/年产能。急速增长的汽车铝板市场为我国铝加工企业创造了绝好的机会。然而，我国虽然可以生产乘用车车门与发动机覆盖件用铝合金板带，但在汽车车身用铝板带生产方面却一直处于空缺状态，至今也未建成具有全球先进水平的现代化生产线。我国在汽车车��铝板带生产方面的“短板”主要是缺少具有高技术水平的精整设备，因为汽车车身铝板带对其表面状态有各种极其严格的质量要求，当前只有美、德、日、法等国企业具备生产能力。
而中国忠旺正在筹建的300万吨铝压延材项目正是瞄准了生产汽车车身所用铝板市场。除斥资38亿美元购买现代化的热轧、冷轧装备，配置高技术水平的精整生产线以外，中国忠旺还招纳14位外籍专家领衔汽车铝材的研发与生产。而在此前，通用等国际汽车制造企业还专程至中国忠旺辽阳生产基地进行参观考察，双方一致认为在汽车轻量化这个新的市场蓝海，彼此有着广泛的合作基础和良好的合作前景。
业内人士表示：“300万吨铝压延材项目的建成投产将为中国忠旺优化产品结构，拓展业务领域，全面提高其在汽车行业中的市场地位打下坚实的基础。在未来，汽车轻量化将会推动铝薄板、中厚板在中国的广泛应用，中国忠旺的汽车车身铝板带业务将会为其带来丰厚的利润回报，因为无论是国内需求，还是海外出口，其市场容量与收益都非常诱人。”
在资源约束趋紧、环境污染严重的严峻形势下，我国政府明确提出着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，是未来制造业实现可持续发展，跨越式发展的必由之路。未来10年，中国迫切需要在环境与发展之间寻求新的平衡，为建设美丽中国设计出一个时间表和线路图。而铝合金作为节约能源消耗、减少温室气体排放、提高运输效率、维护道路安全最优质的绿色金属材料，必将在汽车制造业中发挥着越来越重要的价值，迎来更为强劲的发展势头。
PM2.5空气污染城市之殇
连日来，我国华北、黄淮、江淮、江南等中东部地区相继出现大范围雾霾天气，多地空气质量指数达到严重污染级别，北京PM2.5瞬间值甚至超过了1000微克/立方米。“无穷无尽、缓慢移动的汽车长龙似乎像幽灵般出现而又消失在厚厚的浓雾中。”有报道这样描述到。毫无疑问，现代工业文明的产物——汽车所排放的尾气对生态环境造成的巨大危害，已引起社会的高度关注。
汽车尾气是雾霾天气元凶
年初，中央气象台持续发布的最高级别雾霾黄色预警，将社会的目光又集中到PM2.5指数上。PM的英文全称为particulate matter（颗粒物），PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5在地球大气成分中含量极少，但却富含大量有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，对人体健康和空气质量影响巨大，因而被美国和欧盟部分国家作为监测空气污染程度的重要指数。
研究表明，在汽车保有量不断攀升、城市道路不断拥堵的情况下，汽车尾气成了PM2.5的重要来源，尤其是在早高峰和晚高峰时，PM2.5浓度相对较高，伴随着频繁的怠速、低速、加速、减速，汽车尾气的PM2.5排放量成倍增加。
数据显示，目前我国机动车排放污染物达5200万吨，其中氮氧化物600万吨，碳氢化合物490万吨，一氧化碳4100万吨，颗粒物60万吨，这些有害物质在大气污染中的分担率分别为26%、23%、41%和5%。此外，汽车排放污染和其他污染不一样，同样是颗粒物，汽车排放的颗粒物构成复杂，既有直接排放的PM2.5，也有生成的PM2.5。全球华语广播网日本观察员叶千荣表示，日本从上世纪80年代开始一直对PM2.5对人体的影响进行分析和讨论，最后专家一致认为，在大城市中，PM2.5微小颗粒的主要来源是汽车尾气，尤其是柴油汽车尾气，这些汽车尾气包含的2.5微米以下的颗粒具有强烈的致癌物质。
近年来，我国从两轮社会向四轮社会过渡的愿望一直有增无减，其会使我国发生怎样的变化？据统计，“十一五”期间，我国汽车保有量由3088万辆增加到7721.7万辆，保有量增加150%。然而，我国的油品质量与欧美国家相差甚远，因而导致汽车尾气污染型城市日渐增多。数据显示，虽然目前我国上路行驶的车辆共有9270万辆，低于美国约2.45亿辆的规模，但是按汽车排放标准分类，我国仅有5.7%的车辆符合最严格的国家第四阶段机动车污染物排放标准（国IV标准），该标准对包括温室气体和微小颗粒物PM2.5在内的废气排放做出了限制。
如果按照“一辆汽车行驶一年，排放的尾气大约将近3吨，相当于汽车自身重量三倍左右”的说法，那么到2020年，我国保有的2亿多辆的汽车每年至少将排放6亿吨包含PM2.5等各种有害物的尾气。这意味着，在人口稠密、汽车保有量高的大中城市，汽车尾气排放对空气质量将会带来巨大的压力。
车企打响环保攻坚战
在2011年之前，汽车行业一直享受着黄金十年爆发式增长的快乐，肩负拉动国民经济增长的殊荣；2011年，因为保有量的过快增长，汽车行业遭遇了第一次政策急刹车，以北京为代表的限车政策让京城车市增速迅速下滑一半；2012年，我国汽车驾驶人首次突破2亿。同年，一个专业的环保术语——PM2.5在网上红极一时，引发了公众和管理部门的深刻反思，并倒逼汽车产业大调整。
当前，汽车工业已经无法回避节能减排的紧迫性。事实上，自“十二五”规划以来，汽车“轻量化”就随着绿色中国战略被提到了前所未有的高度，国家对于节能减排的硬性要求使得汽车制造业拉开了“绿化”的序幕。
今年1月6日，北京市环保部门首次公布一组PM2.5的研究性监测数据，标志着我国环保工作开始“直面现实”，提升空气质量与治理汽车尾气双管齐下；相关政府部门要求“十二五”期间北京市机动车排放污染物减少1万吨。与此同时，北京市政府还发布了《北京市“十二五”时期节能降耗与应对气候变化综合性工作方案》。从节能汽车推广补贴门槛提高，到车辆燃料消耗量限制，再到车辆排放限制等法规的颁布，政策制定者的关注重点也正在从“能源替代”过渡到“能源替代+减少排放”，汽车轻量化成为发展潮流，市场影响举足轻重。
与此同时，我国汽车工业的发展正面临着能源短缺的巨大压力。2011年我国汽车平均燃料消耗量为百公里7.5升，若要达到2020年百公里5升的目标，除大力发展节能环保型汽车外，还须加快推动汽车向小型化、轻量化方向发展。
事实上，汽车减重一直是一个“永恒”的话题，其同样是减少PM2.5排放量的有效途径。作为一种轻质材料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐，并成为分析师最为看好的基础金属品种之一。有关研究表明，以铝代替钢制造汽车，可使整车重量减轻30％～40％，制造发动机可减重30％，制造轮毂可减重30％。此外，铝质散热器比相同的铜制品轻20％～40％，而铝制车身比钢制车身轻40％以上。
奥迪、奔驰、宝马、福特、路虎等国际品牌早已成为汽车用铝的先锋，而其研发的以铝为主要材料的车型越来越受到市场的欢迎。一份消费调查的结果表明，在2008年，仅有54%的潜在购车者愿意为节油这一项性能买单，而在2012年，这一比例上升至83%，铝制车型因此被认为具有更长期、更乐观的消费需求前景。数据显示，20世纪60年代，每辆汽车的平均用铝量仅为27.2千克，到90年代中期，这一数据上升到113千克，约占汽车自身质量的8％，尤其是在欧美日等发达工业国家，铝材在汽车制造业中的应用量持续增加，并取得了良好的经济效益和社会效益。当下，汽车轻量化是我国节能减排战略的紧迫需要，更是车企提高核心竞争能力的现实需求。