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1、全球減排政策力度空前，各國(guó)紛紛提高減排標(biāo)準(zhǔn)
汽車(chē)尾氣為大氣污染的重要來(lái)源，目前全球?qū)ζ?chē)減排要求逐漸嚴(yán)苛：歐盟要求到 2020 年所銷(xiāo)售的 95%新車(chē)二氧化碳排放量不超過(guò)每公里 95克，超出碳排放標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)輛將受到每輛 95 歐元/克/公里(約合 18600 元/升/百公里)的罰金處罰。其他國(guó)家諸如美國(guó)、日本等也紛紛提高了排放標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)要求到 2025 年，汽車(chē)耗油標(biāo)準(zhǔn)將從 6.9L/100km 降至4L/100km，年均降幅將達(dá) 5.0%。
各國(guó)節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)越發(fā)嚴(yán)苛
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2、節(jié)能減排政策頻發(fā)，我國(guó)汽車(chē)輕量化市場(chǎng)有望逐步放量
近年我國(guó)節(jié)能減排政策路線逐漸明晰，相關(guān)政策文件頻發(fā)不斷。從 2012年的《乘用車(chē)燃料消耗量第四階段標(biāo)準(zhǔn)》到 2016 年的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》，節(jié)能減排要求越發(fā)嚴(yán)苛，技術(shù)路線越發(fā)明晰，相關(guān)政策正不斷落地施行。2016 年頒布的《中國(guó)制造 2025 規(guī)劃》要求：到2020 年通過(guò)高強(qiáng)度鋼、鋁鎂合金等復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)平均整車(chē)減重目標(biāo) 5%至 20%。而基于對(duì)汽車(chē)研發(fā)周期較長(zhǎng)(一般為四至五年)的判斷，我們推測(cè)為了在 2020 年能夠達(dá)標(biāo)，制造商理論上已經(jīng)開(kāi)始了針對(duì)輕量化的車(chē)型研發(fā)及制造，汽車(chē)輕量化市場(chǎng)在未來(lái)幾年或便將開(kāi)始放量，放量速度或超市場(chǎng)預(yù)期。
補(bǔ)貼新政倒逼新能源汽車(chē)減重，其輕量化訴求更為明顯：新能源汽車(chē)作為節(jié)能減排重要貢獻(xiàn)力量，其發(fā)展備受市場(chǎng)關(guān)注，而 2017 年出臺(tái)的新能源補(bǔ)貼新政把整車(chē)重量作為重要參考標(biāo)準(zhǔn)：“純電動(dòng)乘用車(chē)產(chǎn)品，按整車(chē)整備質(zhì)量(m)不同，工況條件下百公里耗電量(Y)應(yīng)滿足以下要求：m≤1000kg 時(shí)，Y≤0.014×m+0.5;10001600kg 時(shí)，Y≤0.005×m+13.7?！闭?chē)重量越小，補(bǔ)貼門(mén)檻也會(huì)隨之降低。同時(shí)更低的車(chē)身重量也會(huì)帶來(lái)更長(zhǎng)的續(xù)航里程。對(duì)新能源汽車(chē)而言，整車(chē)每減重 100 公斤，續(xù)航里程可提高 3-5 公里。但由于其需要大容量電池，重量較同級(jí)別燃油車(chē)重?cái)?shù)百公斤，而過(guò)重的體量制約了電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力。但削減電池重量則意味著要提高電池能量密度，這一難題目前尚無(wú)良好解決方案。故同傳統(tǒng)車(chē)一樣，車(chē)身輕量化也是目前新能源汽車(chē)的現(xiàn)實(shí)選擇。
新能源乘用車(chē)、混合動(dòng)力乘用車(chē)應(yīng)用補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)(萬(wàn)元)
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以全球電動(dòng)車(chē)先驅(qū)特斯拉的代表車(chē)型 Model S 為例，其采用了鋁合金作為車(chē)身框架材料，并且在四門(mén)兩蓋上也采用了鋁制車(chē)身板，從而控制了整體車(chē)重，給消費(fèi)者帶來(lái)了更好的駕駛體驗(yàn) 。Model S 的重量大約為2100Kg，其中鋁合金車(chē)身占比 17%，大約 360kg。
特斯拉 Model S車(chē)身重量分布
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3、車(chē)身材料輕量化是目前最為可行的節(jié)能減排手段
一般認(rèn)為汽車(chē)輕量化是節(jié)能減排的有效實(shí)現(xiàn)路徑，相關(guān)研究表明，汽車(chē)自重每減少 100kg，可以降低油耗 0.5L/100km，CO2 排放減少 5g/km。同時(shí)，車(chē)重每減少 10%，轎車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)提高 6%，輕卡的燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)提高 8%。而輕量化實(shí)現(xiàn)途徑分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、制造工藝創(chuàng)新以及車(chē)身材料的輕量化，前兩者技術(shù)難度更大，減排效果更低，而車(chē)身材料輕量化則更具可行性及發(fā)展前景。以美國(guó)為例，根據(jù)計(jì)算，美國(guó)方面為了達(dá)成減排目標(biāo)，平均整車(chē)質(zhì)量在 2020 年需要相對(duì) 2015 年減輕 54 公斤，到 2030 年更是需要減重 160 公斤，若單靠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化恐難達(dá)減重目標(biāo)，車(chē)身材料輕量化則更顯實(shí)際。
2020年美國(guó)乘用車(chē)平均需要減重 50kg
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4、鎂、鋁合金綜合性能優(yōu)異，為理想輕量化材料
相對(duì)鋼而言，鋁合金的比重僅為其 30%，為 2.68g/cm 3 。當(dāng)彎曲剛度相等時(shí)，鋁合金的相對(duì)厚度為 1.43，減重潛能為 49%。相關(guān)研究結(jié)果顯示，若材料選用鋁合金，那么車(chē)身將在同等情況下比低碳鋼、鑄鐵等每千克少排放 13～20 千克溫室氣體;而鎂是當(dāng)前廣泛使用材料中質(zhì)量較輕的金屬，其比重僅為鋼的 1/4，為 1.74g/cm 3 ，且其比強(qiáng)度和比剛度也較高，綜合性能優(yōu)異。
鋁、鎂合金減重效果顯著
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此外鎂、鋁兩種合金彈性模量較低，因此在受相同外力沖擊時(shí)，相較其他材料，鎂、鋁合金可吸收更多的振動(dòng)沖擊，起到減震、降噪的作用。
鎂、鋁合金密度更小，減振性能更好
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若再結(jié)合先進(jìn)加工工藝，制造成本將大幅降低。根據(jù)福特公司 2007 年所做的研究稱(chēng)，實(shí)施“材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)并行工程”后，采用輕量化材料(鎂鋁合金等)可將零部件種類(lèi)減為原來(lái)的 8%，加工費(fèi)用相對(duì)鋼材降低 60%，粘結(jié)費(fèi)用相對(duì)焊接減少 25%～40%。同時(shí)，復(fù)材模具費(fèi)只約占鋼制件模具的 10%～20%，成本節(jié)約更為顯著。
采用復(fù)合材料工藝流程大幅簡(jiǎn)化
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綜上，鎂、鋁合金目前被認(rèn)為是汽車(chē)輕量化的最理想材料，而國(guó)內(nèi)來(lái)看，2016 年頒布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》也認(rèn)為鎂、鋁合金將是10 年內(nèi)的主流輕量化材料。《路線圖》提出要重視先進(jìn)制造及輕量化這類(lèi)共性化技術(shù)，在 2025 年之前的兩個(gè)階段在用材方面以擴(kuò)大鋁、鎂合金的用量為主，2020 年單車(chē)用鋁量達(dá)到 190kg,用鎂量達(dá)到 15kg，較目前水平(2016 年單車(chē)用鋁量約為 130Kg，單車(chē)用鎂量不足 1Kg)尚有較大提升空間。
《路線圖》對(duì)鎂、鋁合金輕量化應(yīng)用給予高度重視
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