免热铝合金行业多壁垒并举构筑一体化压铸基石

汽车轻量化趋势明确，一体压铸变革催生免热合金双碳背景下，汽车轻量化趋势明确顶层政策与车企需求共振，汽车轻量化趋势明确。据统计，汽车重量每下%油耗降-%每使用kg铝可使寿命期少2kg气放双碳背景下0《节与新能汽车术路图2.0顶政策台求年燃油乘用车/纯电动乘用车轻量化系数分别下降2%/3%。具体材料方面，《能与能源术线图规5合金单用量达到5k0年用量为kg辆5年均用增长近1倍此外从车角来看，汽车轻量化是降低传统能源车油耗和提高新能源车续航里程的关键，车企亦纷加码轻化布，不出含有量化计的。图：汽车轻量化系数仍存在较大下降空间 图：235年我国单车用铝量超过35kg

5 0 燃油车轻化系下降例（）纯电动乘车轻化系下降例（）

0

＞＞＞0 5 单车用铝（）资料节与能汽技路图.所 资料茂招说书前网中有金加工协邦研究所铝合金车身结构件性能要求高，压铸件占据主导地位汽车关键结构件尺寸大、壁薄、结构复杂，对合金材料性能要求高。汽车构件是指在车身上起到主要支撑及承载作用的构件，作为车身关键部件通常具尺寸大、壁薄、结构复杂等特征。大型关键结构件在服役过程中往往承受持续交变的荷与汽全性密相关因此证较高拉和服强同时，还需要备良的韧。图：车身典型结构件 图：汽车车身铝合金满足的性能要求卢远汽行的对我压业影，所 资料源爱思司网所铝合金压铸件在汽车用铝合金中占据主导地位。车用铝合金包括变形铝合金铸造合金其中造铝合占据导占车用铝的左右细分看前汽用铝金料中5.%的用高铸生2.%的普铸造，8.9%为轧，8.%挤压，.7%锻造。图：高压压铸在汽车用铝合金中的应用比例最大 图：不同车身结构件对应不同铝合金成型工艺挤压,.% 锻造,.%轧制,.%普通铸造.%

高压压.%资料源陈《真压汽减震的处工研，所 资料源中锻网所高压铸造是铝合金材料最高效的成型方法真空高压铸造是铝合金车身结构件生产最优选。铸是一种近净成型的特铸造方具自动度高产效高净成型杂薄件的特性，成为制作铝合金汽车结构件最为常用的一种铸造工艺。车身结构件通常属于碰安全件，采用铆钉连接，需要压铸件在保持良好的强度的同时具备良好的韧性因此相比传统压铸件，此类压铸件一方面采用高真空的压铸工艺来减少压铸件气孔缺陷，另一方面则采用高强韧的压铸铝合金，来获得优异的综合力学性能真空压铸技术扩展了压铸件的使用范围，使其能够运用在对力学性能要求更高汽车结件上成为汽车用合金铸件的一种速成工艺。表：各类铸造工艺及典型应用对比重力铸造高压铸造真空高压铸造低压铸造差压铸造挤压铸造锻造机械性能一般低较高一般一般高高表面质量差良好良好中等中等良好良好靠自重充成高速喷水无补缩内内部组织致密，..Pa左右压力.Pa左右压力成Pa左右下成锻打下粒细内部质量型，晶极为粗 部较多孔疏松 后续加工后基本下成型晶较大型晶粒为粗大型晶细小组织小，组致密大，组松散不会气孔外露松散织相对散致密表面粗度..2..6-..2..2..6..6热处理T6///7T6T6T6T6铸件效率低高高中中高低设备成本低中高低中高中工余量少工余量少 工艺繁，加工复杂一次成程度加一次成率低，加工余较大加工余较大高，加工余量少余量少一次成程度加工一次成型程度成型精度加工余较大大兴等《车底盘铝金化轻量化成型工艺趋势沃真空网，四娣等《真空压铸车底盘结构的热处，王海高真空压铸术及高韧铸合开和用状及陈荣高空铸术的发应研》lSi10ng合金广泛应用于车身压铸结构件通过热处理提高机械性能li1MnMg合金为广泛应用的车身真空压铸结构件用压铸铝合金工用的压铝合按成异主要分为-、-g、--、-g个系列。普通压铸铝合金通常易形成粗大的针状富铁相并诱发缩孔，导致压铸的力学性能不高。1ng因其良好的铸性能及可通过热理获较为泛的机械性能而成为汽车结构件领域运用最多的高强韧压铸合金。该合金的特是控制的e量，时提升n含量以善模问题低的F/n比例通过析出形成汉字状、星状或多面体状的α(F,n)Si相，避免析出薄片状的β-Fi相从而得好的韧过调整g元素含和热理获得不同强韧匹配压铸料力学能。表：lSi0MMg合金化学成分（质量分数）合金代号合金代号 Si u Mn Mg Fe i Zn 其他单个其他总量EAASi1M~.5 .5 .~.8 .~.6 .5 .2 .7 .5 .5g 段强《车构非热理铸合研进，所图：需热处理压铸铝合金的工艺特点资料源樊中《铸合究现与来展所特斯拉引领一体压铸变革，优势显著势在必行特斯拉引领一体压铸变革优势明显势在必行19年特斯采用体形压铸的式产oelY的整个部车，将先由多序所的0个零件集成为1个减少组焊接等序减约降低制造本约4%oelY的一体铸后身重6kg，尺寸小的oe3同样部位了1~2kg。一体化成型压铸工艺具有成本低、效率高、轻量化等优势，替代传统冲压焊装艺大势趋并且特斯宣布下步计将应用3个大型铸件换由70个零件组的整下车成,量将进步低1%,应续里程增加4%。图：特斯拉一体化压铸由后底板到前底板再到一体车身的趋势s，搜，所传统压铸件需热处理、矫形，一体化压铸下尺寸精度与成本难以兼顾传统压铸结构件需热处理、矫形，一体化压铸下部件形变大难以应用。对汽车真空压铸结件，10ng合金的热理过程会导致压件出变形与表面起泡的问题，特别是随着压铸件的不断大型化，后续整形难度以及报废率大幅提升。一体压铸下部件形变误差风险进一步放大，难以满足后续需与车体他部位安装匹配精度要求，若强行通过矫正工艺可以改善一定的尺寸精度，但件损失大，良品率很低，而且高真空压铸与热处理工艺导致整个工艺流程较长进一步推高成本，部件最终成本无法接受。因此，传统需热处理合金材料在一压铸应中难大任。图：热处理后铸件变形A官网所免热铝合金为一体压铸最佳材料，并有其独特要求免热铝合金为一体压铸最佳材料，兼顾性能与成本优势。免热铝合金材料方面可以直接在铸态下就能获得要求的合金组织和力学性能，通过特殊的合金方在成压成型需热处即可得理机械性可免在（高温固溶时效理过中造成工件形另方面因去热理工具备降低零件制造成本，提高产品的良品率，节能减排等优点。随着“双碳目标”逐步被企业提上日程，免热处理强韧化压铸铝合金将会是汽车行业的新宠。另外，随着轻量化设计需求和铝合金一体压铸结构件的集成化程度不断提升，新型压铸合金的开将朝提升和韧同具有好流动性铸造能的发展。一体化压铸零件通常具有尺寸大、壁厚薄、结构复杂等特点，这对铝合金材料性能提出了更高的要求。综合考虑使用性能、工艺特点和生产条件等因素。上海有色金属行业协会介绍，一体化压铸铝合金材料不仅在常规性能（图7）比普通压铸高，还有铸态下具有高强韧性具备优异铸造性能高连接包容性、具备更高的微量元素与杂质元素容忍度需要长效且高效变质剂五点独特要求图1：免热处理合金的独特性能要求上有金行协会、在不进行热处理的条件，需保证材料成型后依具有良好的机械性能且车身构件讲兼顾碰疲等性求因一体压铸结构件要材在铸态下具有高的强度和塑性；、对于一化压结构说料的型能很键前最的流可以达到2米7左如果充型能力不足，将导致欠铸等问题；、大型一体化压铸车身结件在零件的不同部位无做到性能统一，焊接胶接连方式能在零不同位使而不同连接式对于材料的能要也不，例如R就要材具有高韧性而焊接则要求料不存在等因此高连接包容性是必要的；、目前一体化铸件大概有0%的件需要回炉重新用，因此难免会引入质元素低碳景下来再生将融免热锭生产过程中因此材料能够对元素及杂质拥有高的容忍度，才能确保经济性和铸件性能；、免热处理材料通过控制固过程中形成的组织来现材料的强度和塑性其关键在于晶组控制前依现有的Gd者稀元素作为变质进行织调在实际产过中工上需要体有长的间的保温，如果变质剂效力下降乃至失效，将对于生产的连续性存在极大的挑战。空间测算：一体压铸大势所趋，免热合金长坡厚雪国内免热合金一体化压铸结构件市场规模有望在5年超0亿元。源车销增长猛，铝合金料一化压场广阔。215年至221年期间中国能源车量由3.9万辆长至近3万辆年复增长率%，新能源车渗率由.%达到近1.根《中汽车业用量估报告(216—，国能源汽的铝费量从07年的75万增至08年的1.6吨加在政府定的能减目标的持下国新源汽车行业的景广，预到0年，中国源汽车业使铝的将从目前占铝消总量的.8至2.4免热铝金体化压市场景广根据对一体化铸渗率的和对单压铸部件算，预计到5内免热合金一化压结构场空间约达0计-5市场模GR将超过。表：国内免热合金一体化压铸结构市场测算（单位：亿元）2022A2023E2024E2025E新能源车一体化压铸市场空间（亿元） 10.3333.3814.24279.4燃油车一体化压铸市场空间（亿元） 0.000.050.508.19一体化压铸整体市场空间（亿元） 10.3333.4314.76287.2oY224%243%151%国际铝协会北京日报汽车之家蔚来公司官网东方财富网特斯拉官网拓普集团官网证券时报所注：免热合金一体化压铸结构市场规模与免热合金材料研发及验证进度高度相关，以上仅为示意性测算。竞争格局一体化压铸初期免热合金多壁垒并举先发优特征显著成分设计为核心工艺过程保障，构筑免热合金技术壁垒在免热处理合金开发过程中，合金主要成分配比和微量特殊元素引入是核技术壁垒，此外净化处理、温度控制、浇铸工艺也会影响合金性质。合金材料成分设计是免热处理合金开发的核心技术壁垒，其中又以微量元配比为核心。免热合金设计思路为以合金组织控制为出发点，引入微量元素对织进行变质、细化，确保合金组织细小，弥散，保证合金强度与塑性。其中，分设计的难点在于微量元素种类选取与较窄的引入比例范围，需考虑不同微量素对合性能响具来看免热理铝以l为基础属元为调节改善金属性能以达到工程适用的条件，主要方法是添加并控制硅、镁、铁、铜锰锌元素含量互关系配比则为证合金能形足够化相，又保证有一的流且杂质含量产生倾向。各种不同合金元素的加入使铝合金具有不同的性质。铝硅系合金中硅的主要作用是改压铸合金流动性，硅含在.%~1.5%硅的加以显著降低铝熔点当硅达到.5%熔点共晶温，因共晶附件的铝硅合具有异的性。铝系合含镁在%~%，高可达.6%，其结晶温度范围较铝硅合金高，其逐层和糊状兼有的混合凝固模式带来了一定缩松倾向，但其收缩系数较小，不易开裂适于液锻成型。在铝合金中还可以存其他金属元素以进一步提高延伸率和延展性，实现期望的强度和韧性：添加铈以进一步提高延展性、可铸性、强度和韧性；添加铜和锌中的至少一种可以提机械性。表：不同合金元素对压铸铝合金性能的影响添添加元素 优点 缺点硅 改善流动性、抗拉强度、硬度、切削以及高温时强度

但结晶析出硅易形成硬点，一般不超过共晶点铜 机械性能提高，增加切削加工性 耐蚀性降低，容易发生热间裂痕镁 少量加入可抑制晶粒间的腐蚀 凝固收缩比大，易有热脆性，使铸件产生裂纹铁 能明显提高锌n的再结晶温度减缓结晶的过程

含量低于0.7则不易脱模，过量可能降低合金流动性损害铸件品质缩短压铸设备中金属组件的寿锰 改善含铜、含硅合金的高温强度，抑制超过一定限度容易形成硬点以及降低铁元素变化，减少铁的有害影响 导热性镍 增加抗拉强度和硬度 耐蚀性及导热性降锌 与镁结合时可提升机械加工性能 耐蚀性及导热性降钛 微量钛有细化功能，提高机械性能强度增铈 提高延展性、可铸性、强度和韧

导电性弱、锶镐铋锑钼、钪、铼、

实现其他特定性质或冶金效果资料源中有金加工会，所工艺控制需合金化、除渣、除气、预热和铸造等多环节协同把握，保证制最终性能体现。从熔炼环节来看，需要从合金的成分、合金的纯净度、合金产过程中的温度控制三个关键维度来保证材料性能。首先，免热合金的元素控范围更窄，控制难度更高，需保证杂质元素尽可能少的带入，特别是回炉料的加使用带来质元标问题需要业做金成分制净化方面，采用将铝液中非金属夹杂物、氧化物及含气量的杂质高效去除的技术，保证铝具有较高的纯净度，从而避免因铝液中含气量影响，提高产品良率。免热合金产过程中温度变化的控制较为严格，以避免产生预结晶组织，影响产品质量。铸造的环节来看，免热合金材料还需与后道铸造工艺参数相匹配，保证合金材具有均、致的晶织及较的力性能。图：免热处理合金生产工序资料源立专《种合构件料其备所国外美铝、莱茵为主流高品质免热处理铝合金材料开发者国外具有代表性的免热合金材料企业为美国铝业麦格纳和德国莱茵菲尔德近些年特斯拉也加入开发新型免热合金的行列。免热处理合金采用的技术路线主要为铝硅及铝镁两大系列铝硅系列为主流-g系免热处压铸合金压控制度要比-i系合金大主要有特殊外观和腐要求对力性能要不高压铸件常通过加n代替e以利于脱模强韧-i系热处理铸铝金含g量较低具备强韧铸合金的共性（低e高添加r元素共硅进行质处等为前主流的免热金材体系1国外铝硅系列主要热金介绍目前国的用免热压铸结件的-i系金主要：astasl37合金（莱菲尔公司；ural6合金、ral5S合金（格纳司发；61合金（美公司发；及esaoy系列合金。表：l-i系国外免热合金性能参数及元素含量公司牌号力学性能各组成金属质量分数/%屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%iFeuMnMgZnir其他美国铝6117~32228~6810~1416.0~90＜0.15/0.4~080.15~.30/＜0.10.01~.03＜业0.05-Si系免德国莱茵astail37107~50261~008.7~148.5~1.50.150.050.35~.60.060.07/0.01~.05Mo,r麦格纳Aral6///9.5~.50.1~0250.020.3~070.150.030.04~.150.01~.05/热合Aral5S130~50240~759~136.0~80-0.3~060.1~06-0.05~.150.0150.3/金esla＞130//6.5~750.40.4~080.35~.70.1~04/0.150.0150.3,rlloy1特斯拉eslalloy2＞130//6~10.50.3~080.35~.80.15~.4/0.150.0150.5,resla＞130//6~10.50.3~080.35~.80.1~04/0.150.0150.5,rlloy3资料源各司利压周美国业网所德国莱茵的atai-7为高强韧l-i系免热处理合金典型代表材料上海有金属业协量化联介绍astas7合金不加具时强化作用的g元素，要通添加、r等元素在铸过程形成小弥来高合金的强度，不必进行固溶处理以提高合金性能。压铸件的壁厚越薄、冷却度越快，晶粒尺寸越小，最终压铸件的合金强度越高，同时铸件不会发生自然强化，性能稳定性也较好。此合金适用于车身轻量化的薄壁化高强度高韧性需求可应用车车、减等零部。表：目前欧洲结构件压铸常用的3种铝合金性质性能性能 成型性 热处理 力学性能 脱模 焊接性 用途良好合薄复杂热处理著改

伸长率达%~%不粘模脱模可进行体保电疲劳强高用于受动载Silft

件 学性能

（铸态厚对学能影响微，热裂

斜度

弧（激光焊接

荷零件伸长率达sml9 稍差压铸要铸态性高可去%~（T

脱模斜

可进行体保电可用于力学能要高弧（技术不需要处理结构和悬高 热处

厚对力性能响敏 感，无裂铸态伸率在

和经验求

挂件合金价比高高温能稳stil7 良好用于壁复可退火高伸率~，通过退火处n低于.%

焊接性好

定，可于耐期时的场杂结构件刘明汽轻化结构技解》

理还可高

时易粘模

合用于节结构件不用热处理，免变形61为一体压铸而生稳定性与认可度高。61合金是铝公为大压铸件开发的一款非热处理压铸合金，固溶热处理改善共晶硅的形貌使得其不需较高的i含量合金一定的g元导致非严格义上非热材料，其屈服度可过进行5热处理或T8涂装烤处理提。61系列具有极佳的流动性，可制造形状复杂且要求高性能的结构部件，如减震塔、横梁电池托盘、框架、电动机外壳等，已经被欧美许多压铸厂家广泛地应用于薄壁构件（如减塔）产许多。国蔚来宣布成将61Zat合金运用一体压铸帅翼驰内独代理铝业的C11合项目的联合合伙伴。图1：蔚来汽车研发团队与帅翼驰团队合影资料源帅驰信众，所麦格纳公司开发两款非热处理压铸合金ural6合（即类似atal）与ural5合金（即，类似6。ural6合与astasl7相比以少量的g代o和r从获得定的强果ural5合与61基本一致，在铸造后和涂装烘烤前良好的塑性与自然时效稳定性可以满足车身结构件R连接要，涂烤后强会进步提此外还以足下h的短周期稳定以及℃下h长周稳定性求3特斯拉在其MolY车型上首次使用600t大型压铸单元制造铝合金一体化压铸后部下车身，目标合金在铸造态的屈服强度和极限尖冷弯角应分别大2据段宏等汽结件非理压铝金究展》15a和°由于的巨大寸还求合有极好流动能esaoy合金通控制u/g例以利析出ugi相取代g2i和2u相来实现强度升的时不起塑韧的明下降外该金中加了r元素对i相进行变质理，加V元素析出状的F(n+V)相，减少片状的富铁相，利于料韧提升，能够忍更的e杂质量4图1：特斯拉专利材料与其他热处理合金材料性能对比《ietAlmnmAlsfortrturalmpnes》国外铝镁系列主要热理合金介绍关于-g系免热处理新型压铸合金主要可以细分为-g-n、-g--、-g-、-g--u等几种类型。表：l-g系国外免热合金性能参数及元素含量公司牌号力学性能各组成金属质量分数/%屈服强度 抗拉强度/MPa /MPa延伸率/%iFeuMn MgZn ir其他l-系免热合金美国铝业560153326862030.50.2/1.~142.~360.50.5//15214~5026~831417~121.6///~30////153~121.6///~40////德国莱茵Msil5912~2022~408~81.~260.20.30.~085.~600.70.2/Cstdut4212~3524~651160.21.~170.20.54.~450.30.2/资料源各司利段强汽车构用热理铸合究进，所注：asml9力性数据厚为~m范围拉力性，ataut2力学能据壁为~m范的伸学能美铝0免热合金开发时间早，不适用于复杂零件。0是美公司28年开发一种热处理-g系压铸合该曾用于日产-R车内板，零件壁约2~m现单个门减重.kg虽然该金的学性异但其过宽的凝固温度范围导致压铸过程中的热裂倾向非常高，因此难以作为料厚化明显复杂部件为善热性美铝在0合金基础上开发出12（低g）/13高g合金，加了当比例i元素，以著缩合的凝固温度范，从明显热裂敏性54据段宏等汽结件非理压铝金究展》图1：美国铝业公司50合金用于日产-R车门板 图1：i含量对l-36Mg12Mn-012e合金热裂倾向指数的影响热裂倾向指数.7热裂倾向指数.6.5.4.3.2.10075

12

15

188 237Si含量（质量分数）资料源美铝公官，所 段宏等《汽车构件非热处理压铸铝金研究进，所国内免热处理铝合金已实现自主研发，铝硅系列为绝对主流国内免热处理铝合金材料已实现自主研发性能指标能满足汽车结构件要求代表公如立集团研发的L-2免处理合取得利证拓普集团与华运通上海大学合作全球家成应用了联合布的ehast高强韧免热理铝材料该料流性高同级别料以上强塑积高出以上证整车碰等性达到维度此永泰东鸿图等公司均取得免热处理合金专利。目前，国内主要厂家所研发生产及应用的免热合金主要为铝硅系列。上交l-Mg系免热处理合金开发走在国内前列，一体化压铸应用前景可期上海交通大学开的T--g--n免热处理合金，该合金在加g、元素含并调相对的同时加了rV合金改组织引入e/Ca复合变对共硅进化，获了屈强度＞10a，伸长率＞%力学性能类地JT-g-u-n合金则引入u元素进强化时入、re土元来细化2ug相得屈强度＞10a抗拉度＞30a，伸长率＞%的强高韧综合学性该体系金（J2体）存在典型的壁效，在薄壁车结构领域前景广6表：国内免热合金性能参数及元素含量公司牌号力学性能各组成金属质量分数/%屈服强度抗拉强度/MPa /MPa延伸率/%i FeuMnMgZnir其他AlSi系免热合金立中集团立中集团＞10＞220＞129.~0＜0.50.30.50.60.60.50.60.50.1~005Mo,Zr广东鸿图广东鸿图15~6.523~7.56~.67.~85＜0.5＜0.50.~040.~030.10.2＜0.1/、上海大JD1(F)＞160＞270＞68.~.50.~300.~080.50.50.50.5PFeD1b(F)12~6026~2010158~0＜0.20.50.50.~080.~05/0.50.20.10.5,ReJD1(F)22~5030~504~6/////////JD1(6)＞330＞3602~4/////////永茂泰永茂泰16027079~1≤0.6/0.~080.~051~3/0.0~004Al系免热合金上海大JD2(F)18~0030~206~0//0.~150.~094.~75/0.~02/B,ReJD2b(F)18~2036~0010152.~36//0.~096.~80/0.50.2/B,C,,Z,Re资料源各司利段强汽车构用热理铸合究进，铸刊所l-i体系免热合金细分为l-7il-9i两大类各有优劣-i系从i含量来可以为高量和低含量大类别为-7、-9i两大类。l-7i偏向于延伸率，l-9i偏向于强度和塑造性两种方根据同主厂提出的零件设要求使用。前已经过验证的特斯的-7i体系免热合，国免热材料厂主以-9i为主。较于-7，-i免热合金有较的i量使材料有较屈服强和铸性能延伸率较低。特斯率先用-7i系列免热大规模量生，目内各大车厂基于生产验线基本循-i体系置搭材体系的会导致后端处相应生变因此我认为-i体免热合在未一段内仍将占据主流在既产线熟批量定应一段间之后计才能发生-体系合的切。表：免热处理合金具体分类情况免免热合金类型 优点 缺点 代表型号l-

lSi7li9

塑性好、延伸率高自冲铆接（）连接工艺容忍度屈服强度高

屈服强度低，铸件结构减重不明显铸造性能差

美铝61特斯拉免热合金立中集团铸造性能、流动性好使后续生产工艺延伸率低，连接工艺容忍度

上海交通大学JDA1x连贯性达到保证

低 德国莱茵stsil37美铝15、15、46F合金l-g l-g-i等 外观与防腐蚀性较好 压铸难度大压技段强汽车构用热理铸合究进，斯免合专，所理

德国莱茵agsml59上海交通大学JDA2x专利壁垒有先发优势，后来者专利突破难度较大专利壁垒：对合金材料配方成分进行锁定，多为下游客户合作前置条件。热铝合材料主成核心成微元素及含量量对料的强度、屈服强度、延伸率、流动性等性能会产生重大影响，而合金材料专利的核心即重要元素的种类与含量，因此已授权专利对后来者突破专利形成较大阻碍，而专利保护范围较为宽泛，后发者在现有材料专利基础上进行元素微调研发免热金，此方法仍属于专利侵权。同时，随着存量专利的增多，新专利申请的边际度持续加大。整车厂为避免专利纠纷，对材料的资格审查也较为严格，倾向于择获得专利保护的厂商材料。新玩家则需开发新的铝合金配方，并获得专利，为进行车前试验证的门，具显著进性。表1：国内免热处理合金材料相关专利一览公司名称 公开号 发明名称 法律状态 申请年月C1502988A一种非热处理高强韧压铸铝合金及其制备方法发明专利申请公布202206C1471750A一种高导热多元共晶铸造铝合金及其制备方法实质审查的生效202204C1441020A一种非热处理强化高强高韧压铸铝硅实质审查的生效202201C10986397A一种高强韧高模量铝合金材料及其压铸工艺发明专利权授予201903上海交通大

C1007914A一种非热处理强化高强高韧压铸铝镁铜合金及其制备方法C10875256A非热处理强化高强高韧压铸铝镁硅合金及其制备方法

发明专利权授予 201905发明专利权授予 201807C1048329A非热处理自强化铝硅合金及其制备工艺 发明专利权授予 201504立中集团发明专利权授予 201504C10480322A非热处理自强化铝镁合金及其制备工艺实质审查的生效 202106立中集团发明专利权授予 201504C10480322A非热处理自强化铝镁合金及其制备工艺实质审查的生效 202106C1337351A一种可免热处理的铝合金铸造件压力广东鸿图科技股份有限司上海永茂泰汽车零部件有限公司上海交通大学麦格纳国际公司

C1230160A一种高强高韧压铸铝合金及其制备方 实质审查的生效 202010C10988056A一种高强韧压铸铝合金及其制备方法 发明专利权授予 201903C1371026A用于汽车结构应用的非热处理型的铸造合金 实质审查的生效 202004科曼车辆部件系统（苏州）有限公司;C1500903A一种非热处理型高强高韧铸造铝合金 实质审查的生效 202003苏州大学日本轻金属株式会社; C1351833A铝合金和铝合金压铸材料 发明专利权授予 202003CC1415091A一种非热处理高韧性压铸铝合金及其制实质审查的生效 202112山西瑞格金属新材料有限公司实质审查的生效 201910C12930山西瑞格金属新材料有限公司实质审查的生效 201910C1293010A压铸用铝合金及铝合金压铸材料日轻商菱铝业株式会社一体化压铸产业链高度协同，免热合金起到“穿针引线”的作用一体化压铸产业链清晰，材料端格局尚未稳固。体来看，一体压铸产业上游主要为材料端免热合金生产厂家、压铸机制造厂商与模具设计制造商；产链中游为压铸厂商；产业链下游为整机厂。目前国内一体压铸模式主要有车企供、第三方压铸厂合作两种模式。目前除特斯拉采取自供外，其他主机厂大多取与压铸厂合作供应方案如蔚来汽车，亦有主机厂采取外购与自供两条腿走路式如小鹏汽车。材料端免热合金厂商不受一体压铸合作模式影响，可充分享受体压铸持续渗透的高景气红利。格局维度来看，免热合金市场格局尚未稳固，前一体化压铸行业在国内还处在早期发展阶段，业务体量上没有出现明显的龙公司。图1：一体化压铸产业链资料源各司各司、所材料端免热合金在体压铸整体技术中起“针引线”的作用免热处理合金作为一体压铸成型技术的基础，起到“穿针引线”的作用。一体化铸件设计与制备过程中，需要综合考虑零件特性，免热处理材料特性，件模具结构，压铸工艺及机台能力等。根据压铸周刊介绍，免热处理高强高韧铸铝合金材料作为一体化铸件的关键一环，必须融入零件设计（大铸件区域化能差异模具（料流动与零局部精细化计以后续艺优化（仿真模拟与工艺过程控制系统）等环节，才能实现高品质一体化铸件的连续稳定生。图1：免热合金在一体化压铸中起到“穿针引线”的作用资料源中压网信众永茂公公，绘制免热处理合金服役性能数据库为零件设计提供安全保障。大铸件无法做到有位置性能一致，不同位置由于结构或充型的差异会产生不同的力学性能，零设计时在进浇口、远浇口、合流或者填充流向改变的位置等这些本体性能较差区域赋予对应的服役性能数据库，旨在仿真中得到零件真实受力，区分出大铸不同区的性差件设计使某成型性能偏的区承受载荷，性能较好区域作为关键的受力位置进行布置，为零件设计在仿真方面提供安全保证。材料性能品质影响铸件产品良率，铸件工艺成熟优化提高材料容忍度。前铸造过程模拟与工艺过程控制系统并举护航铸件连续稳定生产。在前期的零件计阶段，需要把准确的材料物性参数带入到高精度的铸造模拟过程中，可以识出哪些区域是薄弱点，在进行铸造工艺的浇口布置、模流分析时，重点对薄弱关键的区域进行加强，提高铸件的质量控制水平和良率。其次，需要有适合于热处理合金特性的工艺控制系统，免热合金工艺敏感性较高，需要材料厂商充了解免热合金材料特性包括熔点、固相限等，并将特性充分反馈压铸工艺环节通过工艺的配合实现铸件的连续稳定生产。如免热合金液相线较高，需较高浇温度或使用加热料桶适当降低浇筑温度，解决合金生产过程中熔体进入到料桶后由于温降带来的冷料预结晶缺陷问题，避免铸件力学性能下降。此外，还需识到后端铸件生产工艺的持续成熟可以提高免热合金材料的性能及品质容忍度。模具设计与免热合金特性充分结合保障铸件质量。因免热处理液相线比较更容易形成预结晶缺陷，在模具设计时需有对应免热处理合金特性的控制系统在流道附近及通过模拟找到在充型过程中的薄弱位置去设置集渣包收集冷料减预结晶组织，也可以改变浇道的形状以及内浇口的厚度等尽可能阻挡冷料进入件，从而保证铸件的质量，提高产品良率。同时，一体化大型压铸模具制作成高、试费用，利具设计制系，可低模具商开风险本。一体化压铸发展初期，客户资源壁垒高且为下一阶段抢占市场关键一体压铸处于发展初期，基于安全性考虑，主机厂严格选定材料厂商并限数目。一体化压铸行业刚刚兴起，除特斯拉外，国内厂商处于摸索阶段均没有产经验。汽车结构件对整车的安全、性能等优重大影响，出于对汽车安全性与产经济性考虑，新能源主机厂对一体化压铸技术应用的成功要求较高，对于材种类的选用较为谨慎，倾向于选择具备应用与生产经验的材料厂商，为保证质一致性与稳定性，对于最终材料供应商的数目限制亦较为严格。主机厂试验初可能选几款料次通过体测台试碰测试一系验证，但到验证后期只锁定有限的几款材料进行装车、碰撞试验。因此对于材料厂商说，初期能够成为主机厂材料供应商，成为后续可以充分分享搭载车型放量红的关键素。图1：主机厂选择材料供应商流程资料源永泰告广鸿告，绘制一体压铸材料认证流程复杂叠加需优化匹配客户零件特性，客户粘性壁垒企。对于超大一体化压铸件，对应免热合金材料应用验证流程长，过程复杂，时合金的特性需不断优化与主机厂的零件特点相匹配。据中华压铸网的介绍ecaTM正是结合J1b合金特性与人通一体超大件特化获得的免热处理压铸铝合金。上海交大与合作方经过多轮研发攻关和零件验证，在料开发、性能优化、制造工艺和系统集成验证等方面实现了%全流程正向发，保证材料压铸、力学等性能指标表现优异。材料供应商转换成本高，即使涉及设计变更，也需先确认产品材质、力学性能，再到系统供应商进行多种系台架的试验验证，最终由主机厂进行多轮路试才能实施，面临较大时间与费用本，因此，一体压铸前期主机厂一旦选定材料供应商，不会轻易更换，利好技强合作的龙企业。图1：上海交大JD1b超大一体化铸件应用验证流程资料源中压网信众所多壁垒依次突破周期较长，行业先发优势特征显著。免热合金行业需要依次经历研发转换周期、配方专利保护周期、产品验证及客户导入周期，以立中集团为例，从6年开发免热理合材料于0年获发明授权。此外，材料开发之后到最终零件的使用依然是较长的过程，材料厂商免热合金产品需要通过主机厂试制、验证合格等流程，客户验证周期较长。时间为免热合行业的然壁，先势特征著。图2：免热合金材料厂商需依次通过技术、专利与客户壁垒，周期较长资料源立集公公，所先发者材料体系不断迭代丰富，有望拉大竞争优势材料体系需不断迭代丰富，以满足未来汽车不同应用场景需求。材料为压铸技术基础，随着未来一体压铸覆盖中地板、电池箱体、电机壳体等部件，用场景不断延展，技术上，铸件大型化演绎、结构趋于复杂化，需要材料不断代更新适应车不部件的能需求而且材料迭代与客户需求高度关联客户定制化属性强。免合金材料的迭代升级趋势顺应客户需求，产品开发环是客户与材料厂商共同参与的过程以满足主机厂定制化需求，进一步强化客户性。据中华压铸网介绍，上海交大轻合金团队材料体系不断迭代丰富，目前功开发2种金体系5亚型的热处压铸金材料中J1x是l--X系、J2x是-g-X体系，足不应用下零部的性要求。JD1体系合金已成功应用于乘用车、商用车领域十几款支架类受力结构件。中，J1b金由于优异铸态性主要量应于一化车身结构件，同时大量覆盖原有材料热处理型压铸铝合金生产的车结构件。J1c合金于其较的铸强度别是屈强度主要用于电机壳体等高强要求铸件，从而增加零件设计过程中的结构优化能性，善零在实产过程出现寸变合格率等问。JD2体系合金由于高强高韧特性主要应用于底盘类零件，满足铸件较高冲击、疲劳耐久要求。另外J2体系合金在典型薄壁应，金在大薄壁身结领域应前景泛。表：上海交大JA体系合金力学性能与铸造性能情况，可满足车身多场景材料应用需求合金合金体系抗拉强度屈服强度断后伸长率（MP）（MP）（）物理特性 流液相温度固相温度熔体温度（℃）收缩（℃） （℃） 性抗热撕裂性适合的合金工艺JDA1 l-9Si 300~30180~00 6~8 602 550 52 优优 优 高压压铸、挤压压铸JDA1b l-9Si 260~00130~50 12~15 606 550 56 优良 优 高压压铸、挤压压铸JDA1cAl-8Si-ug300~50220~50 4~6 606 510 96 中良 优高压压铸、挤压压铸、半固态压铸等，也适用于6热处理工艺JDA2l-5g300~20160~8015~20637 530 107良中中高压压铸、挤压压铸、半固态压JDA2bl-7g-3Si360~00200~4010~15613 590 23优良良高压压铸、挤压压铸、半固态压资料源中压网信众所行业前期竞争核心在于：材料厂商基于产品优势建立客户资源壁垒，占据先发优势。当前一体化压铸技术尚处于发展初期，产业链尚不完善，技术能力强具备自主知识产权与可量产能力的免热合金材料厂商，凭借产品优势通过主机验证够在一阶入小批或是来进量化应建客户壁垒，为下一阶段抢占市场奠定坚实基础，预计具有先发布局优势的材料厂商将持续行产品迭代升级和提效降本，强化产品性价比优势，并与产业链各环节持续加合作，逐步搭建起稳定生态，建立深厚行业护城河。未来随着一体化压铸市场速扩容先发局的厂商有获得额保充分分市场利。相关标的立中集团：免热合金先行者，携手文灿剑指一体压铸广阔蓝海铝材全产业链龙头，加码锂电新材料实现多元业务协同闭环。中集团是一家轻合金新材料和汽车轻量化零部件全球供应商，主营中间合金、再生铸造铝金材料和铝合金车轮产品三大业务，各业务板块均为细分行业龙头，也是行业唯一一家拥有熔炼设备研发制造、再生铸造铝合金研发制造、功能中间合金研制造、车轮模具研发制造、车轮产品设计和生产工艺技术研究制造完整产业链公司。此外公司持续多元布局锂电新材料领域，为公司的功能合金新材料产品供稳定的原材料质量和供应保障；同时，立中集团已建成的危废处理产能，将效解决司三板块灰处理题，成产闭环。图2：立中集团01720221营收变化（亿元） 图2：立中集团01720221净利润变化（亿元）54321-20%0-10%0-40%7 8 9 0 12022H1 7 8 9 0 12022H1营业总收入 同比 归母净利润 同比in，公公，所 in，公公，所铸造合金产能多元布局，具备规模与区域优势。至2年中报公司拥有再生铸造合金能0万吨功能总产能1万，铝车轮产能0万车模具能0车组装力0万中公在天津、河北保定、吉林长春等地区建有铸造铝合金材料生产基地，产品销售覆盖国内要汽车业生集群规模和域优明显。表1：立中集团各产品产能情况产产品 产能功能中间合金新材料 1万吨铸造铝合金材料 130万吨铝合金车轮 2000万只车轮模具 1200套车轮组装能力 300万套资料源立团222年报所免热处理合金性能优异，专利奠基未来大规模应用。中集团06年立项免热处理合金项目的研发，通过材料成分配比、工艺路线设计、性能指标定、过能力障等进行了计和究，于00年申请并继获国家发明专证书并获轩奖“瞻类新料秀奖除之外证公司免热合金材料在下全球市场的顺利应用，公司已完成了《铝合金机构件专利风检索分（FO告公司免热金专利过筛选比对析国外相领域专利8件，公司技方案未落述专利保护围，步保证了公司免热处理合金技术在全球范围内的自由使用和开发，并使通过该技术生的产品入市时能到保护为未大规应用打坚实础。图2：立中集团免热处理合金材料特点资料源立集公公，所客户资源协同优势：其他业务积累丰富优质新能源客户。公司的铸造铝合材料是蔚来、小鹏等造车新势力的二级供应商。铝合金车轮亦为蔚来、理想、鹏、威马、华人运通及牛创等多家新能源车企配套服务，并完成了比亚迪某新源车型的项目定点和某国际头部新能源车企的工厂认证。良好的新能源客户资为公司的免热处理合金市场推广奠定了坚实的基础。公司的免热处理材料已0年2小批产，用生产国际品牌新源汽电池的电池支架结件。2年2月，公被国某新车企选定为10Wh热电池包下箱低压造料唯一应商期同验证10Wh空免热池包下体。强强联合携手文灿剑指一体压铸广阔蓝海22年6月公司文灿签《战合作架协在新源汽的大一体化身结件一化铸电池盒箱体等产品的材料开发和工艺应用领域建立了战略合作关系。其中立中责材料配方的研发，文灿股份负责研发应用工艺条件。双方合作互为独家，在中集团能满足文灿股份产能需求的前提下，文灿将优先向客户推荐用立中集团料生产文灿集团产品。文灿是特斯拉之后第一个研发和即将量产一体化大型铸的行业军企客源优质盖国外知车厂商零部厂商奔驰、特斯拉、新势力等。借力文灿优质客户资源、设备优势及行业地位推动立中集免热材加速产与推广。图2：立中、文灿独家合作的排除条款，立中集团未来仍存与整车厂商合作可能资料源立集公公，所1.8亿可转债募集为业务扩张保驾护航。2年8月公司拟行可债募集资金额不过1.8亿元东立新能电新材项一期进一步完善公司上游氟硼酸钾、氟钛酸钾、氟锆酸钾等氟化盐的产业链建设，六氟磷锂、双氟磺酰亚胺锂和电子级氟化钠产品将推动在新能源汽车锂离子和钠离子池材料面的场布局据公司开投者关动记录该目于21年7月注册立评和环评已获正式并已功申了省项目，目前项已开施工主要产设已签购合同订单务已洽谈；墨西哥中年产0只超轻化铝金车目已取项目地土用权证以及墨西哥当地项目建设所需相关审批文件；免热处理、高导热、高导电材料发中心项目。其中，公司免热处理等材料研发中心项目建成后将以铝合金铸造艺为基础，推动免热铝合金、高硅铝弥散复合新材料、高导热及高导电铝合金术的不断创新，打破国外在该领域的产品垄断和技术封锁，实现新型铝合金材的国产，为司业进一步展提新的口。表1：立中集团发行可转债募集资金用途及信息项项目名称 总投入资金（亿元） 拟投入募集资金（亿元）建设期（年）税后内部收益率税后投资收期（年）山东立中新能源锂电新材山东立中新能源锂电新材 7.635.00232.3%5.14墨西哥立中年产60万只 1.566.00212.8%9.97超轻量化铝合金车轮项目免热处理高导热高导材料研发中心项目

0.30 该项目用于研发检测设备购买不直接产生效益实新型铝合金材料的国产替代。补充流动资金 4.5 4.5资料源立集公公，所永茂泰：潜龙在渊，一体化压铸材料龙头公“铝合金汽车零部件为主业上下游一体化发展公主要事用铝合和汽用铝零部件研发生产售。公司202年8成立主要从铝合业务于3年开始进游汽车部件业，加大对汽车用合金部件的投形了“金+汽零部为主上下游一体化发展的业务格局。公司以纯铝、废铝、硅、铜等为主要原材料，通过炼、成份调整、精炼等生产工序，生产各种牌号的铝合金锭和铝合金液；主要过压铸浇铸机加工艺生汽车铝合部件。图2：永茂泰07-202H1营收变化（亿元） 图2：永茂泰07-202H1归母净利润变化（亿元）40 31.75%30 23.35 24.94 26.432010 6.81% 0

26.962.01%

32.922.03%

16.6515.35%

2.521.510.50

10%2.2789.50%2.2789.50%1.731.141.121.2439.28%31.23%11.49%-2.10%0.5-58.92%0%50%100%7 8 9 0 12022H1营业收入 yy

207 208 209 200 201202H1归母净利润 in，公公，所 in，公公，所公司短期扩6万吨产能，迎接行业上行周期。司积极局免材料迎接行业景气周期。为充分利用和发挥公司在铝合金深加工产业已有优势，延伸铝合金深加工产业链，推动绿色铝材一体化产业快速发展，迎接行业景气周期公司和云南省文山壮族苗族自治州砚山县人民政府就公司在砚山县投资建设年0万吨硅合金深工项目成合协计总投约5亿左项目分四期建，每建设5万吨硅合金目，主要为种中端应域高性能铝合金，包括免热处理高延伸率铝合金、高屈服高延伸铝合金、高热导率铝合金等2年7月司子公安徽茂泰高性能合金料项再生铝新材料0吨年、金液6万/，投额5.7元，目建设期2年。产品类型 所属公司 所在地 年产能 备注安徽铝业安徽省广德市10产品类型 所属公司 所在地 年产能 备注安徽铝业安徽省广德市10万吨年皮尔博格、苏州三电、长安马自达安徽铝业（在建）安徽省广德市10万吨年/永茂泰上海市嘉定区1.2万吨年科尔本四川铝业四川省成都市3.5万吨年一汽铸造安徽铝业安徽省广德市8万吨年皮尔博格安徽铝业（在建）安徽省广德市6万吨年/免热合金永茂泰（计划）云南省砚山县计划20万吨年/铝合金液资料源永泰首公发票招说公年、所目前到5年公司产能规划为0万吨左右迎接行业景气释放公司划到5年计建约0万吨高能铝金材产能长期利能有进一步增厚。测到5年铝合金和铝金液能分别为0万/19吨。表1：铝合金业务产能规划预测201720182019202020212022E2023E2024E2025E铝合金锭产（万吨）10.010.010.010.010.010.020.025.030.0新增锭产能（万吨）10.05.05.010.0铝合金液产（万吨）7.29.712.512.712.712.718.718.718.7新增液产能（万吨）6---合计产能（万吨）17.219.722.522.722.738.743.748.758.7资料源永泰首公发票招说永泰关全子公对投项的永泰《订目作议所汽车零部件客户资源稳定新能源零部件业务持续拓展公主要过压、浇铸和加工工艺汽车用合金部要产品括汽发动缸体、汽车发动机油底壳等。汽车零部件供应商须通过整车厂商严格的合格供应商体系认证能与车厂立正式作关经年的发公已与大众、上汽集团、上汽通用、上汽大众等主要整车厂商建立了稳定的战略合作关系，备了与大众、通用等知名整车厂的同步开发能力，承接了多项为整车厂商配套汽车零件开项目。表1：公司汽车零部件下游客户类型 主要产品类别 主要客户汽车发动机下缸体 长安马自达、上汽通用汽车发动机油底壳汽车发动机油底壳 上汽通用、一汽大众、大众动力、上汽集团传统燃汽车部件

汽车空调压缩机缸体缸盖 华域三电汽车涡轮增压器壳体 博格华纳汽车变速箱端盖汽车涡轮增压器壳体 博格华纳其他各类支架大众动力、上汽集团、上汽通用、上汽大众、一汽大众减速器壳体或端盖大众、通用电池包模组支架大众电池包前端板大众新能源车零件电池包横梁构件大众电机端盖联合汽车电子控制器壳体联合汽车电子、上海伊控动力科技资料源永泰首公发票招说所公司早在2年就与上海交大共同研发高强韧压铸铝合金材料。压铸热处理态下获得强度达10、抗拉度达20、延伸达％的高强度与高韧性兼顾压铸铝合金，并且具有良好的压铸性能，极大地满足了车行业部件应用，于9年申请明专利一种强韧铝合金及其制方法0授（专号.2产用于众汽车发动机底壳3开始已续多大批货此公正在研发或与高校、下游汽车零部件客户合作研发的高热导率铝合金材料、免热处理高强韧铝合金材料、免热处理高延伸率铝合金材料、高强度一体化压铸铝合金材料产品具有更高的延伸率，抗拉强度、屈服强度等综合性能良好，部分材料处于汽车零件客送制阶最应用括能源汽统燃G通讯等。图2：永茂泰布局免热铝合金历年进程资料源永泰网压周网、云、所2年9月3日，茂泰发公告公司阳爱尔轻合精密有限公司就爱尔思授权永茂泰对“非热处理自强化铝硅合金及其制备工艺（简“JA系列”加和销售使用订合协议该JA系的利权人为爱尔思和上海交通大学。永茂泰表示，本次协议的签订有利于