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我國(guó)免熱處理鋁合金及鋁合金一體化

大型壓鑄行業(yè)呈現(xiàn)高質(zhì)量快速發(fā)展態(tài)勢(shì)

姜玉敬

 在全球社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變暖帶來(lái)的挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的征程中，鋁合金為全人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步事業(yè)發(fā)揮著重要作用。這主要?dú)w根于鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、延展性好、易加工、無(wú)磁性、沖擊不產(chǎn)生火花、無(wú)低溫脆性、無(wú)毒性、散熱性強(qiáng)、導(dǎo)電性好、沖擊吸收性較好、可焊接、耐核輻射性和再生循環(huán)利用率高等特性。正因?yàn)殇X材料具有優(yōu)良的特性，因此在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域中得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其在現(xiàn)代的交通運(yùn)輸、新能源汽車(chē)、重大裝備等領(lǐng)域中，一體化免熱處理壓鑄鋁合金材料成為世界壓鑄鋁合金行業(yè)的時(shí)代潮流。

鋁及鋁合金的發(fā)明歷程

在全球鋁及鋁合金發(fā)展進(jìn)程中，具有劃時(shí)代的節(jié)點(diǎn)讓人們記憶深刻：1808年，實(shí)驗(yàn)室電解還原出金屬鋁；1888年，采用熔鹽電解法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)出原鋁；1890年，發(fā)明世界最早的鋁銅合金，為原鋁成為結(jié)構(gòu)材料變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)；1908年，發(fā)明電工鋁合金1050，并制成鋼芯鋁絞線，開(kāi)創(chuàng)高壓遠(yuǎn)程輸電先鋒；1914年，鋁合金壓鑄投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和冷室壓鑄機(jī)的發(fā)明，得到了快速發(fā)展；1943年，Alcoa發(fā)明了6063合金及7075合金，開(kāi)創(chuàng)高強(qiáng)度鋁合金的新紀(jì)元；1965年，Alcoa發(fā)明A356鑄造鋁合金，成為經(jīng)典鑄造合金鋁。

20世紀(jì)80年代至今，鋁合金開(kāi)始逐漸應(yīng)用于工業(yè)、軍事、科技、航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、電力電器等各個(gè)領(lǐng)域；尤其進(jìn)入新世紀(jì)，全球已開(kāi)發(fā)出成千上萬(wàn)種滿足各領(lǐng)域需要的鋁合金。鋁在人類(lèi)生產(chǎn)生活的輕量化、現(xiàn)代化發(fā)展領(lǐng)域貢獻(xiàn)著關(guān)鍵作用。

我國(guó)一體化壓鑄免熱處理鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)

近年來(lái)，我國(guó)免熱處理鋁合金材料和鋁合金一體化大型壓鑄行業(yè)已呈現(xiàn)出高質(zhì)量快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，在一體化大型壓鑄鋁合金材料技術(shù)上已處于世界先進(jìn)水平，完全可以滿足一體化大型壓鑄的技術(shù)質(zhì)量要求。

一是我國(guó)已建立起完整先進(jìn)的鋁合金生產(chǎn)與加工體系，鋁合金生產(chǎn)門(mén)類(lèi)齊全，生產(chǎn)規(guī)模創(chuàng)全球第一大國(guó)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有鑄造鋁合金企業(yè)近3100家，年產(chǎn)能約為2100萬(wàn)噸；鋁合金壓鑄企業(yè)約2000家，年產(chǎn)能達(dá)1400萬(wàn)噸左右；鋁合金壓鑄產(chǎn)量從1990年14.9萬(wàn)噸上升到2022年的755萬(wàn)噸，年平均增長(zhǎng)率為13.05%。

二是自主知識(shí)創(chuàng)新體系完善，創(chuàng)新能力迅速增強(qiáng)。據(jù)佰騰網(wǎng)和智研咨詢數(shù)據(jù)顯示，2008～2022年，我國(guó)一體化壓鑄專(zhuān)利申請(qǐng)總體呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)，其專(zhuān)利申請(qǐng)總量達(dá)237件，其中，2021年創(chuàng)近20年來(lái)的峰值，其專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到40件；2022年，我國(guó)一體化壓鑄專(zhuān)利申請(qǐng)量為32件。新能源汽車(chē)的發(fā)展以及特斯拉在Model Y實(shí)現(xiàn)了一體化壓鑄技術(shù)量產(chǎn)后，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)企業(yè)、壓鑄企業(yè)、設(shè)備/模具制造企業(yè)和鑄造鋁合金企業(yè)正不斷加大對(duì)一體化壓鑄的研發(fā)投入，建立起了高起點(diǎn)、現(xiàn)代化研發(fā)機(jī)構(gòu)及專(zhuān)業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并在產(chǎn)、學(xué)、研道路上開(kāi)展良好的深入合作，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)一體化壓鑄技術(shù)的快速應(yīng)用與發(fā)展。

三是當(dāng)下全球最具先進(jìn)性的一體化免熱處理鋁合金壓鑄行業(yè)蓬勃發(fā)展。對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，車(chē)身一體化壓鑄具有卓越的優(yōu)越性：可以提高整體車(chē)身的安全性，減少多種零部件檢查驗(yàn)收工作量，提高汽車(chē)的高效穩(wěn)定生產(chǎn)率，能夠降低綜合生產(chǎn)成本20%～30%。一體化大型壓鑄鋁合金車(chē)身重量輕，節(jié)省能源消耗，并且車(chē)輛報(bào)廢后回收利用價(jià)值高。因此，我國(guó)在一體化免熱處理鋁合金壓鑄行業(yè)已建立起從原材料研發(fā)生產(chǎn)、設(shè)備制造、模具制造、到大規(guī)?，F(xiàn)代化生產(chǎn)以及不斷創(chuàng)新的整體高速發(fā)展格局。在一體化壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈的上游主要是材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商和模具制造商，免熱處理鋁合金材料大型企業(yè)主要有立中集團(tuán)、中國(guó)鋁業(yè)、南通鴻勁、蘇州慧金等。同時(shí)清華大學(xué)、上海交大等高校及企業(yè)也在全面開(kāi)展免熱處理鋁合金新材料的研發(fā)。其中，立中集團(tuán)自主研發(fā)的LDHM-02、AlSi7MnMg、低碳再生LZ-1號(hào)合金以及與清華大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的THLZ合金材料已形成產(chǎn)品系列。設(shè)備制造企業(yè)主要有力勁科技、海天金屬、伊之密等；模具制造企業(yè)主要有賽維達(dá)、臻至、廣州型腔等；大型鋁合金壓鑄企業(yè)主要有文燦股份、拓普集團(tuán)、廣東鴻圖、美利信、愛(ài)柯迪等；主機(jī)廠公司主要有特斯拉、比亞迪、理想、蔚來(lái)、小鵬、華人遠(yuǎn)通、吉利極氪、一汽紅旗、長(zhǎng)安等諸多新能源汽車(chē)制造公司。我國(guó)已形成了世界上最具競(jìng)爭(zhēng)力和完整的一體化免熱處理大型鋁合金壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈條。

四是裝備水平呈大型化、智能化，逐步實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率自動(dòng)化生產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2022年年底，我國(guó)已建成大噸位一體化壓鑄機(jī)的年生產(chǎn)能力達(dá)到800萬(wàn)件，擁有6000T、6100T、6600T、6800T、7000T、7200T、8800T、9000T、9200T、12000T的系列一體化超大壓鑄機(jī)約81臺(tái)/套，正在建設(shè)的各種型號(hào)大型一體化壓鑄機(jī)約55臺(tái)/套，一體化壓鑄年生產(chǎn)能力將達(dá)到1450萬(wàn)件。同時(shí)，生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)人工智能操控和高效生產(chǎn)。

 五是市場(chǎng)呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的繁榮景象。鋁合金在汽車(chē)中有著非常廣泛的應(yīng)用，動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)身與內(nèi)外飾系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、車(chē)輪等零部件均采用鋁合金材料。

  汽車(chē)不同零部件鋁合金使用率

隨著汽車(chē)輕量化的發(fā)展，未來(lái)鋁合金應(yīng)用的快速增長(zhǎng)主要集中在覆蓋件、車(chē)身及車(chē)身結(jié)構(gòu)件上，全鋁車(chē)身將從現(xiàn)在的4％提升到18%，年平均復(fù)合增速達(dá)16%以上。

據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)新能源汽車(chē)的產(chǎn)量為705.8萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)96.9%；銷(xiāo)量為688.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)93.4%。在當(dāng)前新能源車(chē)銷(xiāo)量高速增長(zhǎng)以及大型一體化鋁合金壓鑄件使用不斷擴(kuò)大背景下，一體化鋁合金壓鑄行業(yè)將邁入高速發(fā)展階段。

除在重要的汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用外，我國(guó)航空航天、電子電器、重大裝備、船舶、人工智能等領(lǐng)域的全面興起，對(duì)鋁合金壓鑄件的需求也呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。

推進(jìn)我國(guó)免熱處理鋁合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待關(guān)注的問(wèn)題

在鋁合金壓鑄行業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，筆者認(rèn)為當(dāng)前我們更應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)和科學(xué)把握行業(yè)發(fā)展中存在的客觀問(wèn)題。

一是行業(yè)管理尚待進(jìn)一步規(guī)范。目前，鋁合金壓鑄行業(yè)依然存在諸多規(guī)模小、裝備落后、效率較低的“作坊式”鋁合金壓鑄廠家，行業(yè)可通過(guò)政策引導(dǎo)、結(jié)構(gòu)調(diào)整、加大力度鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量與監(jiān)督、嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入制度、杜絕不良競(jìng)爭(zhēng)等措施，優(yōu)化行業(yè)結(jié)構(gòu)，全面提升行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

二是我國(guó)一體化鋁合金壓鑄起步較晚，在鋁合金材料的選用方面存在信息了解少和過(guò)于信賴外國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。比如，Alcoa的C611材料嚴(yán)格上說(shuō)并不算是一種大型一體化免熱處理鋁合金材料，但其在該領(lǐng)域較早得到了應(yīng)用。C611化學(xué)組成并非專(zhuān)利技術(shù)，特定的熱處理工藝才是專(zhuān)利獲得授權(quán)的主要原因，并且該專(zhuān)利技術(shù)已于2023年2月到期失效；最近幾年國(guó)內(nèi)相當(dāng)一部分鋁合金企業(yè)采取套用專(zhuān)利的方法進(jìn)行其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，因缺乏自主研發(fā)能力，沒(méi)有創(chuàng)新性，造成市場(chǎng)上魚(yú)珠混雜；更重要的是我國(guó)一些有自主研發(fā)實(shí)力的大型鋁合金企業(yè)研發(fā)的適合于一體化免熱處理鋁合金壓鑄專(zhuān)利技術(shù)，如國(guó)內(nèi)企業(yè)和高校的諸多專(zhuān)利技術(shù)：CN202010018461.7、CN202010270476.2、CN202111558726.3、CN202210038413.3 、CN202210800086.0、CN202211709047 .6等等，不僅具有能增進(jìn)鋁合金材料性能的獨(dú)特化學(xué)元素組成，而且具有性能更優(yōu)越、生產(chǎn)工藝更先進(jìn)的技術(shù)；因此，壓鑄行業(yè)上要大膽自主創(chuàng)新，為企業(yè)降本增效，為我國(guó)鑄造鋁合金材料技術(shù)和免熱處理一體化大型壓鑄行業(yè)良性、健康發(fā)展做貢獻(xiàn)。

三是在一體化免熱處理鋁合金壓鑄行業(yè)中，我國(guó)的民營(yíng)企業(yè)已走在前列，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出卓有成效的貢獻(xiàn)。眾所周知，鋁合金鑄造業(yè)大約占全球原鋁消費(fèi)的25%，特別是當(dāng)代和未來(lái)的發(fā)展，隨著新能源汽車(chē)、重大裝備、航空航天、海洋開(kāi)發(fā)利用、軍事等，一體化鋁合金壓鑄行業(yè)將會(huì)起著重要支撐作用。國(guó)有企業(yè)也應(yīng)發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)、利民、造福人類(lèi)的宏愿。

四是要堅(jiān)定地支持和鼓勵(lì)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和品牌創(chuàng)新發(fā)展。國(guó)家、各級(jí)政府和行業(yè)組織等部門(mén)應(yīng)從政策和實(shí)際行動(dòng)上給予實(shí)質(zhì)性支持，共同抵制不利于市場(chǎng)良性發(fā)展的行為，加大力度鼓勵(lì)和支持科技進(jìn)步和品牌創(chuàng)新，確保我國(guó)鑄造鋁合金和鋁合金壓鑄行業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。

五是在鋁合金壓鑄行業(yè)及其應(yīng)用領(lǐng)域中，堅(jiān)定地推動(dòng)并積極采用更優(yōu)質(zhì)、性價(jià)比高的新型壓鑄鋁合金材料，降低成本，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，不斷提升我國(guó)行業(yè)的創(chuàng)新能力和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，要把創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)應(yīng)用牢牢地根植于祖國(guó)大地，樹(shù)立全球市場(chǎng)良性發(fā)展的思想，以實(shí)際行動(dòng)，造福全人類(lèi)。

 世界汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展面臨著三大主題：節(jié)能、環(huán)保與安全。根據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)驗(yàn)證，汽油乘用車(chē)減重10％可以減少3.3％的油耗，減重15％可以相應(yīng)的減少5％的油耗，一體化免熱處理鋁合金壓鑄強(qiáng)勢(shì)助力汽車(chē)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；航空航天事業(yè)的發(fā)展，高性能一體化鋁合金產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將彰顯其優(yōu)越性能；一系列的重大裝備應(yīng)用領(lǐng)域，一體化鋁合金壓鑄也大有作為。免熱處理鋁合金材料和一體化免熱處理鋁合金壓鑄行業(yè)快速高質(zhì)量發(fā)展的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。