在汽车节能减排压力与日俱增、新能源车市场喷发以及轻量化汽车安全性和优势凸显的今天,汽车轻量化趋势已经进入了高速增长的时期,各大汽车厂商也都纷纷出招迎合这一市场趋势。
各大汽车厂商汽车减重情况
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各出奇招、效果显著
全球各大汽车整车及零部件厂商都各出奇招,从座椅到发动机,从结构到材料,效果显著。
近几年国外汽车轻量化最新技术进展
(来源:盖世汽车网)
年全球最新轻量化汽车产品
(来源:《汽车轻量化进展》第7期)
新能源车市场最先突破
新能源汽车将是轻量化最先突破的领域。无论是EV的锂电池组还是FCV汽车燃料电池堆栈都是沉重的负担,轻量化为新能源汽车制造商化解燃眉之急。
以特斯拉电动车为例,kg的锂电池组占整备质量45%,车身通过使用铝合金和玻璃纤,车身通过使用铝合金和玻璃纤维增强塑料,比传统车减重近40%。
特斯拉先进的轻量化技术
(来源:Tesla中国)
轻量化材料是汽车轻量化的重要方式
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目前汽车轻量化主要有三种路径,分别是材料轻量化、结构设计优化和制造工艺创新。
汽车轻量化的三种技术路径
(来源:PUWORLD)
而材料轻量化作为目前应用最为广泛的汽车轻量化路径成为最受瞩目的新市场机遇。
汽车轻量化材料市场概况
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目前用于汽车轻量化的材料主要有低密度的轻质材料和高强度材料,前者包括以铝、镁、钛合金为代表的金属材料和塑料、纤维等高分子材料,后者主要指高强度钢。
轻量化材料分类
(来源:《中国汽车轻量化产业前瞻》)
各种材料的自身的性能特点和工艺技术都决定了它们不同的应用部位和推广水平。
普通汽车各种材料占比
(来源:新材料在线)
车用高强度钢市场空间概况
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特性及应用
钢铁材料是汽车生产主要材质,在同等的强度等级下,高强度钢可以最大限度地减轻钢板的厚度,达到减轻车身自重的目的。另外,高强度钢较低的屈强比、较好的应变分布能力和较高的应变硬化特性,也让汽车更加安全。
高强度钢特性及应用
(来源:《汽车轻量化材料、设计与制造》)
目前高强钢主要应用在汽车安全件、底盘及车身等方面。
不同类型的高强度应用情况
(来源:盖世汽车网)
在发达国家,汽车高强度钢已经广泛应用,而国产高强度钢也正在加快应用步伐。十二五期间国内重点发展了MPa及以上高强度汽车大梁板、-MPa高强度汽车板,武钢、宝钢、鞍钢、上汽集团、上海大学等开展重点研究。
(来源:驱动之家)
我国车用高强度钢市场规模
我国普通高强度钢发展迅猛,车身使用比例接近50%,预计未来可以达到60-65%。超高强度和先进高强度钢材则大幅落后,目前使用比例仅为5%,预计未来将有3倍的提升空间。
全球乘用车HSS级以上高强钢应用比例
全球乘用车超高强度和先进高强钢应用比例
(来源:新材料在线)
年我国汽车用钢需求在万吨左右,预计年达到万吨左右。高强度钢(HSS)年需求预计可达万吨,其中先进高强钢和超高强度钢(AHSSUHSS)达到万吨。按照目前元/吨的市价计算,年高强钢市场空间超过1亿元,超高强钢可达亿元。
年汽车用高强度钢市场空间预测
(来源:中汽中心数据资源中心,世界金属导报)
产业链及供应商情况
高强度钢的产业链包括上游采掘冶炼-中游加工-下游应用三个环节。
高强度钢产业链
(来源:钢铁产业网)
在行业供应商方面,掌握第三代高强度钢技术的宝钢股份、抚顺特钢等钢企巨头将占据市场先机。
车用铝合金市场空间概况
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特性及应用
铝的密度大约是钢的1/3,是应用最为广泛的轻质材料。铝合金和钢铁材料相比,具有热导率高、耐腐蚀好、加工性能优良等优点。目前,铝合金应用主要集中在发动机、车轮及车身覆盖件等。
铝合金特性及应用情况
(来源:《汽车轻量化材料、设计与制造》)
铝制车经典车型
(来源:中国汽车材料网)
我国车用铝合金市场规模
年中国汽车平均每辆用铝不到kg,远低于北美和欧洲。预计未来五年CAGR高达10%,到年可以达到kg/辆,单车使用量提升50%左右,车用铝材迎来快速成长期。
-中国、北美和欧洲单车用铝量及预测
(来源:中国汽车材料网)
据卓创资讯数据显示,年我国车用铝需求量万吨,预计-年CAGR为12%。其中SUV和新能源汽车将是汽车用铝成长最快的领域。
-我国汽车用铝需求预测
(来源:华泰证券)
产业链及供应商
车用铝合金的产业链是“铝土矿-氧化铝-电解铝-铝材-汽车及零部件”。
车用铝合金产业链及相关供应商(点击大图更清晰)
(来源:中国铝业网)
车用镁合金市场空间概况
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特性及应用
镁合金与铝性能相似,但是其质量更轻并且减震性更好。镁合金更是被称为21世纪最有发展前景的绿色环保材料。目前汽车上采用镁合金的零部件至少超过60多种,例如全球62%的汽车方向盘是镁合金制造的。
各品牌汽车使用镁合金零部件情况
(来源:中国汽车材料网)
我国车用镁合金市场规模
我国原镁产量世界第一,储量占全球五分之一,但镁合金生产、研究和应用处于起步阶段,与发达国家差距甚大,目前仅有20多种零部件采用镁合金生产。我国单车用镁量仅仅1.5kg,不及欧美平均水平的1/3。
我国镁合金单车用量远低于发达国家(kg)
(来源:新材料在线)
由于电解铝行业供需失衡矛盾严重,镁铝比不断下滑,车用镁合金成本的劣势有望得到扭转。
年2月-年5月美铝价格比情况
(来源:WIND)
假设年我国汽车年产量万台,单车用镁比例提升到当前全球平均水平5kg/辆的平均水平,需求总量达11.4万吨,按照当前市场价10万元/吨,市场空间超过亿元。
产业链及供应商
镁合金与铝合金产业链相似,包括“白云石-粗镁-镁合金(铸材、型材、板材、棒材等)-汽车及零部件”。
镁合金产业链
(来源:有色金属网)
在行业供应商方面,全球镁合金汽车部件领导者万丰奥威和镁合金生产龙头云海金属都是市场巨头。
车用碳纤维市场空间概况
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特性及应用
相比于其他金属和纤维增强塑料,碳纤维复合材料有着更好轻量化效果和安全性能。
碳纤维复合材料应用在汽车上的优势
(来源:网络)
目前,碳纤维复合材料可用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件。
车用碳纤维复合材料的应用领域
(来源:搜狐汽车)
我国车用碳纤维市场需求预测
预计到年,全球汽车碳纤维复合材料需求量大约4.万吨;考虑到国产车以中低价位的车型为主,碳纤维渗透率相对较低,国内市场需求达到吨。按照车用CFRP市场价元/kg计算,则全球车用碳纤维复合材料市场价值亿元,中国市场可达亿元。
年全球及中国车用碳纤维市场预测
(来源:Toray)
产业链及供应商
碳纤维产业链包括了原丝生产、碳纤维生产、CFRP加工生产和装备生产。
碳纤维汽车产业链与相关供应商
(来源:复材在线)
目前,我国碳纤维配套产量少且消费低端化。全国碳纤维产能1.5万吨,分布于20多家企业,产业集中度很低。-年全国总产量1.23万吨,产能利用率较低。
国内碳纤维产能分散
(来源:中国化学纤维工业协会)
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