国内最有潜力的铝合金的应用领域
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    从“十二五”时期国内铝的消费结构来看,建筑业、交通业是铝的两大消费领域。2015年,铝在建筑业的消费比例虽有所下降,但仍占总消费量的30%以上,占比高于全球平均水平;交通运输业用铝量占比为21%,比全球平均占比低6个百分点,随着交通运载工具轻量化的推进,占比还将会有较快增长。

    汽车业的轻量化主要选择铝作材料。轻量化的重点在乘用车、普通载重车、拖挂车、油罐车、城市公交车和新能源汽车等。

       汽车业没有列入产能过剩行业,是“十三五”大力发展的行业。今年3月,中国汽车工业协会发布了《“十三五”汽车工业发展规划意见》,按照“十三五”规划目标,2020年中国汽车产销量达到2800万辆,出口占10%,则出口总规模需达到280万辆,其中中国品牌新能源汽车销量达到100万辆。中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出,2020年、2025年和2035年,汽车年产销规模将分别达到3000万辆,3500万辆,3800万辆,其中新能源汽车的销量占比将分别达到7%、15%、和40%。

    实际上,车企的“十三五”规划还要更加宏大一些。如北汽2020年产能将增至450万辆,未来5年保持12。6%的年均增速;一汽和东风计划未来5年分别维持8。1%、7。7%的年均增长率;吉利、奇瑞等企业也立志在未来五年实现超100万辆年产销。再加上不断上马的新能源汽车项目,业内权威人士预测,2020年我国汽车产能将达5000万辆,比2015年增加近2000辆。

    汽车业的大发展直接带动了铝的应用。按照《节能与新能源汽车技术路线图》,到2030年,汽车单车用铝量超过350千克。目前,发达国家乘用车平均用铝量达到145千克,而中国仅为105千克,要达到350千克,差距还很大。所以,对于汽车制造业来说,未来铝的市场空间十分广阔。 

    由于轻量化优势明显,目前各大车企都加大了铝合金材料在汽车上的应用,从发动机,到前后防撞梁,到车体,再到零部件,铝合金应用的比例越来越高,甚至还出现了全铝汽车。例如全新捷豹XFL,这款车的铝合金覆盖率达到75%,是目前国内铝合金覆盖率最高的车型。令人稍感意外的是,最有可能实现全铝车普及的车辆是城市快递用车,根据快递业的“换车计划”,未来5年,城市快递用车将全部换成铝合金新能源汽车。

    从发展趋势来看,随着铝合金在新能源汽车上的大量应用,汽车业铝的应用值得期待,“汽车铝纪元”很快会到来。

       轨道交通业包括普铁、高铁、地铁、高架城轨、市域快轨、城际高速、市区单轨、磁悬浮线等。根据铁路“十三五”规划,到2020年,全国铁路营运里程将达到14万千米~15万千米,其中高速铁路5万千米~6万千米,预计“十三五”期间高速铁路总竣工里程将达3.3万千米,比“十二五”末的1.6万千米增加1.0625倍,基本建成高速铁路网骨架。驱动轨道交通持续高速发展的动力来自两大引擎:一是国内高速铁路网进入运营期与新建线路的推进以及城市轨道交通大建设期到来的拉动,二是“一带一路”战略的实施与推进的拉动。根据地铁“十三五”发展规划,未来5年地铁规划线路总规模4248公里,在建线路总规模3790公里。同时,我国对申报地铁建设的城市人口要求或将从300万人以上下调至150万,这样会使得符合地铁建设条件的城市从约30个增加至约90个。此外,自2013年有轨电车建设审批权下放给省级政府后,各地就进入了一个轨道交通批复和规划建设的爆发期。据统计,全国已有超过100个城市规划建设有轨电车,总规划里程已超过6000千米。至2020年,全国有轨电车线路总里程将从2015年的174千米里攀升至2500千米,对应年复合增长率为70.4%。预计未来15年乃至更长时期,轨道交通业将一直处于高速发展阶段。

       轨道交通业的发展直接拉动了工业铝型材的市场需求。据专家预计,从现在到2030年,轨道交通装备制造用铝材的复合年均增长率应当在22%以上。用铝量大不仅因材质轻,还因性能好,在纯铝中添加一定元素形成的铝合金具有比钢合金更高的强度。因此,自重轻、强度高、安全性能好的工业铝型材在轨道交通特别是在高铁车辆制造中得到了广泛应用,成为轨道交通业的重要组成部分。业内专家指出,凡是磁悬浮列车和时速在200千米以上的高速列车车体必须采用的铝合金材料,时速在350千米以上的列车车厢除底盘外全部应使用铝型材。制造轨道车辆不仅需要应用大型材,而且还要用一些板材、箔材、管材、锻件等,还有门窗、行李架、装饰件、贮柜、推车等小型材。一般而言,一个高铁车厢使用的铝合金大概有10吨左右,整个车身的重量要比全部使用钢材减轻30%~50%。目前,磁悬浮车辆和时速超过200千米/小时的高铁车体都已全部铝化,其他轨道车辆厢体的铝化率也已超过40%。由西南铝提供铝合金材料所生产的1.3万节全铝运煤火车车皮,先后投放到国内大秦铁路和神华铁路线上,运行状态良好。相比不锈钢车皮,全铝运煤车每节车皮自重降低约700公斤。轨道交通用铝,已成为未来国内铝型材市场的新蓝海。

       铝材拓展海外市场则得益于“一带一路”倡议的实施。中国中车等国内企业今年以来获得的海外铁路类订单超过千亿元,目前中国正与二三十个国家商谈高铁合作,高铁“走出去”,将带动车体铝型材“走出去”,海外市场前景可期。

       高端铝材在航空航天业的应用,正处于提速阶段。今年6月,国务院颁发了《关于促进通用航空业发展的指导意见》,提出“十三五”期间通用航空业的发展目标:到2020年,建成500个以上通用机场,通用航空器达到5000架以上,年飞行量达到200万小时以上。这三个数据分别为2015年的1.67倍、2.29倍和2.72倍,投资规模超过一万亿元。由此可见,未来5年国家对通用航空业发展支持力度之大。前不久,中国航空发动机公司成立,又向乌克兰收购了世界最大运输机技术所有权,中航工业成立了直升机公司和通用飞机公司,中国商飞ARJ21新支线飞机将批产交付并运营,C919大型客机将由设计制造转向试飞、取证和交付。航空业的“中国梦”令人鼓舞。

    各种飞机都以铝合金作为主要结构材料,飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都是用铝合金制造的,主要使用的是2000和7000系列铝合金。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而被大量采用,如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量81%。

    中国的航天事业是代表中国形象和实力的一张亮丽名片。我们不仅有了北斗定位系统、绕月系统和空间站,“十三五”期间还将进行火星探测。中铝公司的西南铝、东北轻和西北铝都是中国国产航天铝材的供应商,他们为中国航天事业的发展付出了努力、荣立了殊功。航天业用铝都是高端铝材,用量虽大,但国产化率尚不高,这是国内铝加工材料研发人员还要加倍努力的地方。

        船舶用铝是一个待开发的巨大市场。中国拥有1。8万多公里的大陆海岸线,500平方米以上的岛屿有6500多个,岛屿海岸线1。4万多公里。近年来,周边国家加紧对海洋资源和海洋权益的争夺,给我国海洋管理和执法带来巨大挑战。因此,党的十八大提出了“建设海洋强国”的目标。2013年,我国重新组建国家海洋局,成立中华人民共和国海警局,整合了中国海监、公安部边防海警、农业部中国渔政和海关总署海上缉私警察的队伍和职责,开展海上执法。建设海洋强国的第一步是成为海洋装备强国,《中国制造2025》也把海洋工程装备及高技术船舶列入重点发展的十大领域之一。造船业“十三五”发展规划提出的目标是,中国造船产量占全球份额40%以上,力争达到50%;高技术船舶、海工装备核心技术主要产品国际市场占有率达到30%以上,海洋油气开发装备关键系统和设备本土化率达30%以上。

    利用铝的材质轻、不生锈等优异特性造船,从而提高船舶的节能环保性能,减轻船舶本身的重量、实现船舶轻量化已经成为国际海事界的共识。铝合金高速执法公务船艇已在美国海岸警卫队、日本海上保安厅等海洋执法单位服役。一些国家还用铝合金建造出游艇、渔船、救生艇、高速艇、工作艇、滑行艇、水翼艇、气垫船、冲翼艇、运输舰、巡逻舰以及反水雷舰艇等。铝合金在海洋运输船舶上也得到了广泛应用,甲板、舱壁、舱门、推进系统、烟囱、支架,各种结构件、栖装件、通风设施、消音设施、卫生设施、生活设施,油箱、水箱、储藏柜、管道、散热器,各类密封门窗、梯子与跳板、座椅等,已由铝材替代了钢铁和其他功能材料。集装箱也开始使用铝合金来制造,优势正在显现。

    客观地讲,铝在船舶上的应用,我国尚未真正起步。正因为如此,铝在船舶业的应用也就拥有了巨大的后发优势,是未来铝产业发展极具想象空间的“金矿”。

    一直以来,建筑业都是铝的第一大消费领域,2015年虽因房地产业下滑导致铝在建筑业的应用受到影响,但铝的消费占比依然保持在第一的位置。《有色金属行业“十三五”发展规划》鼓励扩大铝在建筑业的应用。目前,建筑业用铝比较成熟的有大跨度屋面系统、海洋气候和腐蚀环境下的建筑结构物、偏远山区和恶劣环境下的建筑结构物、各种用途的可拆装可移动建筑物,以及建筑物的维护结构、建筑装饰、网壳结构、网架结构、玻璃幕墙支撑体系、铝厂房、围护板、铝模板、通信塔、警银亭、人行天桥等等。

    铝合金网壳结构和网架结构。国际上,穹顶网壳的最大跨度单层可以达到131米,双层可以达到236。5米。美国康涅狄格大学及夏威夷大学竞技场,贝尔经济中心,亚拉巴马国立大学直径80。77米圆盖,加利福尼亚州长滩盖云杉古柏的126。49米圆盖等。我国网架和网壳结构中铝的应用也在逐渐增加。天津市平津战役纪念馆是我国首个铝合金三角网格单层球面网壳结构,其底平面直径45。6米,建筑物高33。83米,最大球面直径48。945米,网壳重34。4吨,连同铝合金屋面板的总重为58。7吨。还有上海国际体操中心主馆、上海杂技馆、长沙经济技术开发区招商服务中心等网壳、网架结构所用的材料都是铝合金。

    全铝活动板房的最大优势是轻便、易装易拆、不生锈,可反复使用,而且铝材表面美观光洁度高可以省去内装修,已广泛用作工程队宿舍、救灾房、各种临时性院落、活动展厅,升级版的铝材房屋还在精准扶贫中用于新农村建设,有的甚至用于建造高档别墅。

    铝模板是又一个用铝的大领域。如果铝模板市场占有率达到10%,用铝量将达到200万吨。与钢铁模板相比,铝模板拆卸和安装速度快,节约工期;铝模板虽然一次投资大于钢铁模板,但铝模板反复使用的次数要比钢铁模板多得多,在全部使用周期内,铝模板的成本远低于任何材料的模板,这在高层建筑施工中优势更加显著。用铝模板做的内墙面非常平整光滑,可以省去抹灰和平正的工序,而且从源头上直接杜绝了室内墙面抹灰空鼓和裂缝的通病。用铝模板替代木模板,可以保护森林树木,是低碳社会的大势所趋。

    铝围护板和传统用材相比,具有重量轻、易加工、耐腐蚀、美观等优点,在我国的一些厂房和大型建筑上已经开始使用。根据中国有色金属工业协会统计,我国每年消费建筑彩钢板大约2000万~3000万吨。从理论上来计算,若全部用铝代替的话,可消耗1000万吨铝材,推广意义十分重大。

    铝合金塔架。国外铝合金塔架结构主要适用于通信、军事领域,以及监控、无线数据传输等业务。国内的塔架建设也开始使用铝合金材料,如福州铝合金微波塔。由于铝合金在抗腐蚀性方面远远优于钢材,同时在耐磨、耐热性等方面优势明显,未来随着通信覆盖面积的不断扩大,基站范围逐渐向海岸、海岛、化工厂、化肥厂等污染严重、腐蚀性强的区域拓展,铝合金通信塔应用将会得到进一步扩大。


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