燃油排放標準日益嚴苛,汽車輕量化成為全球車企共同方向。各國進一步調低未來汽車的燃油排放標準,根據工信部的規定,我國汽車CO2排放標準將從2015年的155g/km降到2020年的112g/km;國內乘用車企業燃料消耗從2015年的6.9L/km降到2020年的5.0L/km。目前單純依靠設計優化已經無法滿足低耗與減排要求,汽車輕量化已成為未來汽車發展的必然趨勢。
世界主要國家和地區燃油排放標準
國家地區 | 2015年 | 2020年 | 2025年 | 油耗降幅 | |
2015-2020 | 2020-2025 | ||||
中國 | 6.9L/100km | 5.0L/100km | - | 6.20% | - |
日本 | 5.9L/100km | 4.9L/100km | - | 3.60% | - |
美國 | 6.7L/100km | 6.0L/100km | 4.8L/100km | 2.20% | 4.40% |
歐盟 | 5.2L/100km | 3.8L/100km | 3L/100km | 6.10% | 4.60% |
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據有關研究表明,汽車油耗都與整車的質量大大相關,因此節能減排的一項有效措施就是降低汽車質量。據相關資料介紹,一般情況下,車重每減輕1kg,汽車每運行10000km,就能夠節省汽油0.7L。與此同時,汽車減重不僅減少了油耗,也減少了大氣中二氧化碳的排放量。車重減少50%,CO2的排放量就會減少13%,同時也減少了其他有害物質的排放,如氮化物、硫化物等,對提高環境的質量也起到了很大作用。并且,根據美國鋁業協會提出車重每減輕25%,就能夠使汽車加速的時間從原來的10s減少到6s,減輕汽車的質量也能夠使汽車在較低的牽引負荷狀態下即可表現出同樣的或者更好的性能。在此背景下,汽車輕量化成為大勢所趨;并且,在新能源汽車領域之中,汽車減值之后也有利于單車續航里程的提升。
新能源汽車對輕量化需求更高

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汽車輕量化的途徑主要有兩種:一是優化汽車框架結構;另一個是在車身制造上采用輕質材料。其中,鎂、鋁合金成為未來汽車輕量化的主要理想材料。隨著鎂合金壓鑄工藝的日漸成熟和優化,一方面將進一步提高鎂合金抗蠕變性和耐腐蝕性,提升生產效率,降低生產成本;另一方面鎂合金在汽車中的應用范圍與鋁合金的重合度將日漸擴大。
根據美國鋁學會報告,汽車每使用0.45Kg鋁就可減輕車重1Kg,而對于一輛1300Kg重的轎車,若重量減輕10%,其燃油消耗可降低8%。在整車中,重量最大的組件為動力系統、底盤系統及車身,這三大系統的總重量達到整車重量的83%,其中車身重量比重為28%。以白車身為例,如果使用鋁合金代替鋼和高強度鋼,其重量僅為230kg,減重比例最高可以達到40%;而鎂合金的重量約為鋁合金的2/3,其重量僅為153kg,減重比例可超50%。
乘用車重量分布

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白車身重量對比(單位:千克)

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除質量較鋁合金更輕外,鎂合金還具有較高的強度和剛度,比強度遠高于鋁合金,十分有利于整體構件的設計;鎂合金還具有良好的減振性,在受到沖擊載荷時吸收的能量比鋁高50%,因而是車輪等受沖擊零件的理想材料,其高阻尼容量的特性也可以有效減小振動和噪聲;鎂合金也具有優異的切削加工特性,易加工,切削速度快且加工成本低,容易達到穩定的尺寸精度和較低的表面粗糙度。作為鎂資源大國,我國的鎂產量世界第一,占全球鎂產量的一半,具有得天獨厚的原材料優勢。因此,鎂合金比鋁合金更適合汽車輕量化,目前許多知名汽車品牌已經開始越來越多地使用鎂合金。
鎂在汽車領域的滲透領域包括:方向盤、儀表盤支架、座椅支架、汽車輪轂等領域。目前,市場運用比較成熟的是汽車方向盤,全球方向盤90%都是鎂合金,預期未來汽車儀表盤支架和汽車輪轂市場用鎂空間開拓速度或最為迅速。通用汽車表示預計到2019年旗下商務車有望使用鎂合金輪轂。電動車對輕量化的要求更加迫切,雖然目前電動車電池組托盤和儀表盤支架均使用鋁合金,但如特斯拉、比亞迪和北汽等知名汽車品牌都在積極研發鎂合金電池組托盤和儀表盤支架,現已取得顯著成效,批量化生產近在眼前。屆時預計電動車和燃油車方面的用鎂量都將顯著提升。
鎂合金在汽車領域使用后的減值效果明顯(kg)
汽車零部件 | 原用材料 | 原質量 | 改用鎂合金后的質量 | 減重效果(%) |
發動機缸體 | 鋁合金 | 22 | 19 | 14 |
變速器殼體 | 鋁合金 | 21.5 | 15 | 30 |
油底殼 | 鋁合金 | 3 | 2 | 33 |
輪轂 | 鋁合金、鋼 | 23、36 | 18、18 | 22、50 |
框架 | 鋁合金 | 14.4 | 7.3 | 50 |
方向盤 | 鋼 | 4 | 0.9 | 78 |
腳踏板 | 鋼 | 5 | 1.1 | 72 |
閥體零件 | 鋁合金 | 2.5 | 0.7 | 72 |
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現在汽車大屏幕化后,儀表盤支架需要用鎂合金材料才能防止消磁等,單車用鎂量達到5公斤左右,汽車儀表盤支架的單價也從2008年800元/件下滑至今僅約300元/件。中國市場上生產鎂合金的汽車儀表盤支架主要在萬豐奧威旗下的子公司萬豐鎂瑞丁,當前鎂年產70萬套儀表盤骨架和1000萬套轉向管柱項目一期已進入量產階段,產品已覆蓋世界頂級汽車品牌,包括保時捷、奧迪、特斯拉、奔馳和寶馬等,國內客戶也已開拓蔚來ES8等車型,鎂合金汽車儀表盤已在中高端車型里廣泛應用,未來伴隨成本再度下降,在汽車領域的滲透也或將加速。
據統計,2016年,我國的汽車平均用鎂量約3kg左右,較北美的汽車平均用鎂量在10kg相距甚遠,而我國汽車用量鎂還主要停留在汽車方向盤領域,未來潛在的滲透空間非常巨大。根據汽車輕量化技術路線規劃,2020年、2025年和2030年中國單車用鎂量需要分別達到15kg、25kg和45kg,也即分別對應其在汽車儀表盤支架、汽車輪轂、汽車大燈支架和前座椅骨架等多項領域逐漸被鎂替代。若2030年單車用鎂量需要達到45kg(2016年僅3kg),2030年汽車用鎂量有望達到172萬噸,汽車輕量化將大幅帶動鎂下游需求快速增長。
中國汽車輕量化技術路線規劃的詳細目標
類型 | 2016~2020年 | 2021~2025年 | 2026~2030年 |
汽車減重目標 | 減重15% | 減重30% | 減重40% |
高強度鋼 | 強度在600MPa以上的AHSS鋼應用達到50% | 第三代汽車鋼應用比例達到白車身重量的30% | 2000MPa以上的鋼材有一定比例的應用 |
鋁合金/kg | 單車用鋁量190 | 單車用鋁量250 | 單車用鋁量350 |
鎂合金/kg | 單車用量15 | 單車用量25 | 單車用量45 |
碳纖維 | 碳纖維有一定使用量,成本比2015年降低50% | 碳纖維使用量占車重2%,成本比上階段降低50% | 碳纖維使用量占車重5%,成本比上階段降低50% |
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汽車銷量增速預期

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汽車用鎂合金2030年有望達到172萬噸

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2018年5月份,由于環保原因導致鎂產量大幅下滑。中國有色金屬工業統計年鑒的數據,2018年的中國鎂產量僅81萬噸,同比下滑7%。特別是陜西地區,是國內最重要的原鎂生產基地,產量可占國內60%以上,但陜西在次此環保風暴中受影響較大。根據AM統計,2018年全國共有87家鎂錠廠,但正常生產的為49家,38家處于停產狀態。
全國鎂產量(千噸)

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2018年全國鎂錠產能分布

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2018年各省鎂生產企業與在產企業數量(個)
地區 | 生產商總數量 | 在產企業數量 |
陜西 | 43 | 31 |
山西 | 22 | 9 |
寧夏 | 9 | 4 |
內蒙古 | 7 | 3 |
新疆 | 4 | 1 |
青海 | 2 | 1 |
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陜西地區的鎂冶煉廠基本上集中在神木-府谷地區,該地有適宜生產蘭炭的原煤,而且蘭炭在國內只有陜西神木、府谷,內蒙古鄂爾多斯,新疆地區有蘭炭產出。工藝方面,利用煤炭生產出蘭炭、煤油焦和煤氣,并用蘭炭+硅石冶煉成硅鐵,煤氣用于發電及煅燒白云石的燃料,硅鐵再用于還原鎂,鎂錠進行加工而鎂渣則用于建材等。由此形成了完整的循環利用產業鏈。但近期陜西地區鎂冶煉企業投復產難度明顯加大:①環保打壓之后,小企業無力負擔環保改造成本,無法投復產;②工況條件差,新招工極為困難,擴產難度大;③內蒙古、神木縣煤礦礦難事件,導致原煤生產受限,對神木府谷地區的“蘭炭-鎂”循環產業鏈造成沖擊,已有產能都被迫減量。預計這種緊張局面或還將持續一段時間,因為2019年上半年神木地區還會對1.5億噸露天煤炭進行清理整頓。
陜西及其他地區日均原鎂產量(噸)

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截止到2019年1月底,中國鎂粉生產商的鎂錠原料庫存同比下滑35.5%至1600噸,鎂合金生產商的鎂錠庫存也同比下滑1.3%至1630噸,整體鎂錠現貨庫存處于低位。更重要的是,疊加內蒙古、神木縣煤礦礦難事件,導致原煤生產受限等因素,鎂行業供需改善明顯,鎂價持續維持高位。
鎂行業供需改善帶動鎂價維持高位

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相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國鎂合金行業市場深度研究及投資戰略咨詢報告》
智研咨詢 - 精品報告

2026-2032年中國汽車用鎂合金行業市場運行格局及戰略咨詢研究報告
《2026-2032年中國汽車用鎂合金行業市場運行格局及戰略咨詢研究報告》共十四章,包含2026-2032年中國汽車用鎂合金行業投資機會與風險分析,2026-2032年中國汽車用鎂合金行業投資戰略研究,研究結論及投資建議等內容。
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