免热处理铝合金通过化学变质元素实现免热处理性能,是一体化压铸市场规模增长的核心材料基础。主流免热处理铝合金多在传统铝硅合金基础上,添加**Sr 0.01-0.015%**等化学变质元素,并结合实际压铸的凝固条件,获得原本需要热处理才能得到的力学性能。由此省去固溶与时效热处理环节,避免大型部件在加热冷却中因热胀冷缩产生尺寸变形与表面缺陷,缩短工艺流程、降低综合成本,推动一体化压铸在车身结构件等领域渗透率提升,并带动新能源汽车等下游需求扩张。
材料端:免热处理如何省去一道工序
传统压铸工艺往往需要通过固溶和时效热处理来提升强度、韧性、疲劳性等综合性能,但加热与冷却过程中的热胀冷缩会导致零部件尺寸变形并形成表面缺陷。传统零散小部件误差不明显,可用整形工装消除;而一体化压铸的大型铝合金部件变形风险被进一步放大,矫正虽能改善一定尺寸精度,却会降低良品率、推高成本。
针对免热处理需求,行业研究方向主要有铝硅系和铝镁系两条路线。铝镁合金整体性能更优,但流动性不如铝硅合金;一体化铸件体积更大,最大长度可达两米四,铸造时材料流程长、对流动性要求高,因此普遍选用铝硅合金。目前主流免热处理铝合金,基本都是在传统铝硅合金基础上,通过添加合适的化学变质元素,并结合实际压铸的凝固条件,获得以前需要热处理才能获得的力学性能。
供给端:国内外企业竞相布局
国内外企业包括美国铝业、特斯拉以及立中集团等,都在开发和推广免热处理铝合金材料,各家材料具备自身性能特点。美国铝业等国外企业研发布局较早,已规模化量产;国内企业研发的材料也在迎头赶上。
| 开发企业 | 研发进展 | 应用进度 |
|---|---|---|
| 美国铝业 | 2015年4月发布EZCast™专用铝合金 | 已规模化量产 |
| 特斯拉 | 自研,2021年7月申请专利 | 已规模化量产 |
| 立中集团 | 2014年启动研发,2020年获得发明专利证书 | 2020年12月小批量生产用于电池支架结构件 |
| 鸿图 | 2016年8月起单独开发和与中铝苏州研究院合作开发 | 2022年1月17日试制铸件成功 |
| 华人运通高合汽车 | 2021年12月与上海交通大学合作全球首发TechCast™超大铸件用低碳铝合金 | 已量产下线 |
| 湖北新金洋 | 2022年1月在高端韧免热处理压铸铝合金研发上取得重要突破 | 内部已完成稳定性测试,交付客户小批量生产试用 |
国内竞争格局中,上海交大的材料认可度较高,其JDA1和JDA2系列不需热处理即可达到较高强度和塑性,但对铝的杂质元素控制要求很高,交大本身没有实体工厂,生产存在一定不确定性。上市公司中主要是立中集团和广东鸿图:广东鸿图的抗拉强度和屈服强度更强一些,立中集团的延伸率更优。
成本与渠道:再生铝与就近配套
免热处理铝合金材料仍处于推广初期,企业对各合金成分控制严格,需要使用电解铝并精确添加各类合金元素来制造。而一体化压铸所取代的原有小型压铸件,大部分由再生铝制造,由此导致一体化压铸件碳排放远高于小压铸件,是长期隐忧,必须通过进一步研究探索使用再生铝生产免热处理材料。
立中集团作为再生铝行业龙头,凭借对再生铝的深刻理解走在行业前列,预计未来两三年可用20%-30%的再生铝替代原生铝,五年之后全部使用再生铝来制造免热处理铝合金材料,不仅减少碳排放,还能有效降低成本。渠道方面,大型一体化压铸件不便于长期运输且运费昂贵,压铸机往往布局在整车厂周边;每次压铸过程中接近一半的材料残余会变成废料,需返还再生铝厂回收。立中集团产业布局覆盖多个国内主要汽车产业生产集群地,更靠近下游客户,具备渠道和铝回收经验优势,能够实现多客户覆盖并节省材料运输费用。
常见问题
免热处理铝合金为什么能省去热处理环节?
主流免热处理铝合金在传统铝硅合金基础上添加合适的化学变质元素,并结合实际压铸的凝固条件,直接获得原本需要热处理才能得到的力学性能,从而省去固溶和时效热处理。这避免了大尺寸部件在加热冷却中因热胀冷缩产生变形和表面缺陷,也减少了矫正工序带来的良品率损失。
一体化压铸为什么普遍选用铝硅合金而非铝镁合金?
铝镁合金整体性能更优,但流动性不如铝硅合金。一体化铸件体积大,最大长度可达两米四,铸造时材料流程长,对流动性要求较高,因此行业普遍选用铝硅合金作为免热处理材料的主流路线。
再生铝在免热处理铝合金中扮演什么角色?
一体化压铸件目前多使用电解铝并精确添加合金元素制造,碳排放高于原有小型压铸件,是长期隐忧。立中集团预计未来两三年可用20%-30%的再生铝替代原生铝,五年之后全部使用再生铝制造免热处理铝合金材料,在减少碳排放的同时有效降低成本。