“铸铝”前行之铸造铝合金期货上市系列报告（九）：存量替换与增量崛起：“十五五”汽车行业铸造铝合金需求演变

— —“ 铸 铝 ” 前 行之铸 造 铝 合 金 期 货 上 市 系 列 报 告 （ 九 ） 国泰君安期货研究所有色及贵金属团队 王蓉（首席分析师/所长助理）投资咨询从业资格号：Z0002529 王宗源（联系人）期货从业资格号：F03142619 日期：2025年11月 时代浪潮，汽车轻量化进行中 “双碳”政策，汽车轻量化的核心驱动力 ◆当下汽车轻量化已经成为不可逆转的行业趋势，其核心逻辑在于“双碳”政策约束和新能源汽车内生性需求的推动，这是作用于整个行业的基础性驱动力。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》（发布于2020年），目标到2025年燃油/纯电动乘用车轻量化系数降低10%/15%，到2035年燃油/纯电动乘用车轻量化系数进一步降低25%/35%，汽车轻量化各阶段目标明确。此外，最新公布的路线图3.0也对各类型汽车碳排放强度提出了进一步的要求，目标到2030年我国乘用车平均碳排放强度较2024年下降30%以上，到2040年进一步下降60%以上，充分响应国家“双碳”目标。 ◆研究表明，汽车重量每下降10%，油耗可下降5%~10%，排放量降低10%，同时对改善汽车加速、制动、转向性能，提高轮胎寿命等都有显著好处。随着国家节能减排政策的不断趋严，油耗、排放标准的提升使得轻量化技术成为重要解决方案，帮助汽车行业实现降碳目标。 资料来源：公开资料整理、CM Group、《节能与新能源技术路线图2.0》、国泰君安期货研究 材料轻量化是基础，铝合金优势显著 ◆从轻量化的实现路径来看，材料轻量化是基础，不同材料的应用深刻影响着汽车性能、安全性、制造工艺与成本。常见的轻量化材料包括高强度钢、铝合金、镁合金、钛合金等金属材料及碳纤维增强复合材料等非金属材料。目前，高强度钢主要应用于汽车结构件、安全件、前后保险杠等重要部位；铝合金主要应用于动力系统和车身覆盖件；镁合金主要应用在仪表盘、变速箱体等；碳纤维复合材料多用于汽车内饰、车门板等。 ◆从成本/减重角度看，高强度钢＜铝合金＜镁合金＜碳纤维材料。高强度钢是以马氏体组织为核心的高性能钢材，其高强度特性和较低的价格使其成为潜在的轻量化替代材料；铝合金由于具备较好的抗拉性、回收性、耐腐蚀性、可塑性等特点，材料密度又显著低于高强度钢，成本相较于镁合金、碳纤维等材料也更加低廉，因此成为当前技术体系下最具性价比的轻量化材料。 再生铝成为汽车压铸件的首要选择 ◆铝合金压铸的原料主要是铝及其他合金元素。由于压铸铝合金对杂质含量要求不高，特别是对力学性能影响比较敏感的铁元素，在压铸铝合金中允许含量较高。这不仅满足压铸成型的工艺特点，也为再生铝提供了广阔的应用空间。因此，再生铝成为了压铸铝合金的主要来源，这不仅能满足材料的性能要求，还具备显著的经济性和环保效益，推动了汽车行业循环经济的发展。 ◆从铝合金压铸件应用结构看，约64%用于发动机缸体、缸盖和各类壳体，15.7%用于车轮，12%用于散热系统，4.6%用于底盘及悬架系统，1.2%用于车身覆盖件，0.7%用于车身受力部件，0.4%用于保险杠。 降本增效需求凸显，一体化压铸发展迅猛 ◆大型一体化压铸能够有效简化汽车制造工艺流程，降低制造成本。从生产环节上看，一体化压铸技术规避了多零件焊接、组装等繁琐工序造成的误差，不仅显著提升了车身的制造精度和结构强度，也提升了车身结构的整体性。回溯2019年，特斯拉率先提出车身一体压铸概念，在Model Y车型上应用一体化压铸技术，成功将原本70多个零件组成的后底板，通过大型压铸机一次成型为一个完整部件，使重量降低了30%，成本改善了40%。此后，国内造车新势力积极跟进，传统车企也有序进入、大力布局，共同推动了汽车轻量化的产业化。大众汽车近日也宣布，将在多款入门级电动车上采用一体化压铸技术整合铝制电池托盘，推动技术应用从车身结构件向底盘、电池壳体进行延伸。 免热处理压铸铝合金引领潮流，再生铝有望受益 ◆免热处理压铸铝合金材料作为一体化压铸的重要基石，其市场需求正随着汽车轻量化趋势日益清晰。由于免热处理压铸铝合金材料可以直接在铸态下使用，有效规避热处理工艺下导致的大型、薄壁压铸件变形，从而降低零部件制造成本。 ◆现阶段，国内免热处理压铸铝合金研究主要集中在Al-Si系和AI-Mg系两大类，在此框架下，不同牌号进行合金成分和工艺路线的调整。研发上存在专利和认证壁垒，材料商、压铸厂、整车厂要进行深度绑定，通过反复试错，优化材料配方与工艺，生产出符合整车性能要求的材料，这使得先行企业竞争优势明显。尽管当前免热处理铝合金仍采用原生铝，但随着再生铝技术的不断发展和材料性能的持续提升，再生铝有望具备满足免热处理铝合金严格性能要求的潜力，未来有望受益。 聚沙成塔，汽车铝合金应用窥探 2.1车身轻量化：铝合金渗透加速，钢铝混合车身已成主流 ◆车身占据整车质量的30%-40%，其设计关乎整车的安全性、经济性、舒适性和操控性。车身主要由车身结构件、覆盖件及加强件组成。当前，主流车身框架为钢制车身、钢铝混合车身、全铝车身以及复合材料车身四种，其中钢制车身技术最为成熟且应用最广，但价格低廉的同时也带来全车30%以上的重量，典型车型如马自达MX-30；钢铝混合车身则更进一步，选择在关键部位（如A/B柱）使用高强度钢，覆盖件使用铝合金，平衡成本与性能，典型车型如大众ID7；全铝车身更加轻巧坚固，多采用一体化压铸方式，为后续模块化设计提供了更大的空间。典型车型如蔚来ES8，白车身重量为335kg，铝含量占比高达96.4%。综合考虑轻量化与整车碰撞性能、成本等因素，钢铝混合车身的应用正逐步取代全铝车身，成为目前新能源汽车车身发展的主要方向。 车身覆盖件：以5XXX系和6XXX系变形铝合金为主 ◆车身覆盖件按功能可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类，主要包括前后翼子板、四门两盖、车顶等。除考虑强度和耐久度，也会关注其加工性能、成形性能以及涂料兼容性。此外，利用铝合金的特殊性能，能够有效减轻碰撞时对行人的伤害，有利于行人碰撞保护法规的实施。 ◆从材料应用来看，以5XXX系和6XXX系变形铝合金为主。5XXX系铝合金是一种不可热处理强化铝合金，具有密度低，抗拉强度高、延伸率高等特点，相比6XXX系铝合金，其成形性能更好，因而成为汽车覆盖件内板的首选材料；6XXX系铝合金可以进行热处理强化，具有良好的冲压成形性，在成形表面不容易出现罗平线，因而主要被应用于车身外板。 车身结构件：AlSi10MnMg合金应用广泛，再生渗透较难 ◆不同于传统压铸件，车身结构件通常属于碰撞安全件，对强度和韧性有更高的要求。这类压铸件一方面采用高真空的压铸工艺来减少压铸件的气孔问题，另一方面采用高强韧的压铸铝合金来获得优异的力学性能。 ◆AISi10MnMg属于欧盟标准的铝合金牌号，源于德国莱恩铝业公司于1994年开发的Silafont-36高强韧压铸铝合金。最初应用于Audi-A8的全铝车身结构件，其成分特点在于将Fe含量严格控制在0.15%以下，并添加了0.5%～0.8%的Mn来提高抗粘模性能，同时含有约10%的Si以保证合金具有良好的铸造性能。AISi10MnMg在以铝代钢方面广泛应用于结构件，由于可以通过不同热处理方式得到不同范围的机械性能和极为优异的铸造性能，成为汽车结构件上使用最为普遍的高强韧压铸合金。 2.2底盘轻量化：较量进入新阶段，铝合金重塑底盘未来 ◆底盘作为汽车关键部件，其轻量化可以有效减轻整车质量和簧下零部件的压力，更好地延长汽车零部件的使用寿命，提高整车的操控性和舒适性。当下，汽车行业底盘轻量化进入新的比拼阶段，继比亚迪宣布其第五代DM混动平台和e平台4.0将采用全新超轻量化副车架和转向节设计后，特斯拉、小米、理想等车企也纷纷宣布新一代底盘材料和结构优化计划。随着新能源汽车全面进入40-60kWh主流电池容量阶段，车企已经意识到传统“堆电池”提升续航的逻辑难以为继，减重、优化底盘结构成为新的突破口。 ◆底盘零部件的铝化能有效实现轻量化，对车辆性能的提升显著，已经成为行业共识。与国外较高的铝化率相比，国内汽车底盘在铝化率上仍存在明显差距。目前豪华品牌和中高端合资车型的渗透率较高，普通合资和自主品牌的渗透率较低。随着轻量化需求进一步提升和技术迭代，底盘轻量化渗透有望加速，并逐步向中低端车型渗透。 副车架：应用难度高，已成为市场竞争新焦点 ◆副车架作为汽车底盘的重要零部件，主要用于连接悬架装置和车身。副车架并非真正的车架，而是辅助车架，是用来支撑前后车桥和悬挂的总成支架，是汽车上承载发动机和车轴的特殊结构件。传统副车架一般是通过钢板冲压变形后焊接而成，该工艺生产较为简单方便，一度被各大主机厂采用。随着对汽车轻量化要求的不断提升，以及追求整车减重所带来的能耗效益最大化，各家主机厂逐渐开发了铝合金副车架。单件钢制副车架重量通常为10～25kg，采用铝制副车架能减重30%～50%，轻量化效果显著。 ◆铝合金材料凭借良好的成形性能和轻量化效果，已在奥迪、宝马、奔驰等国外中高端车型副车架上得到普遍应用，成为实现汽车轻量化的有效途径。国内铝合金副车架研发相对落后，主要依靠引进国外研发成果进行适应性改造，自主品牌车型上铝合金副车架渗透率不高，常用材料主要有5754、6061等铝合金板材。 2.3发动机轻量化：技术应用成熟，铝合金占据主导 ◆气缸体：材质主要分为两种，第一种为铸铁，通常采用灰铸铁铸造，并通过添加镍、铬、钼等合金元素提升强度、耐磨性及抗热疲劳性。在高强化柴油机中广泛使用；第二种为铝合金，通常使用Al-Si系合金或AI-Mg系合金铸造而成，其最大优点是重量轻、散热性能好，在现代小型车及乘用车中应用广泛，促进汽车轻量化和燃油效率提升。 ◆气缸盖：气缸盖与气缸体在工作条件与结构复杂性上有诸多相似之处，但对材料的导热性和高温性能要求更高。现代汽油机为提高散热性能和减轻发动机重量，普遍选择铝合金铸造气缸盖。但铝合金在高温下容易发生蠕变变形，因此部分高负荷柴油机仍倾向于选用强度更高、抗变形能力更强的铸铁材料来铸造； ◆气缸套：气缸套是镶嵌在气缸体上的圆筒形部件，主要为活塞提供精确的导向和密封空间。由于气缸套直接承受活塞的高速摩擦，对材料的耐磨性、抗腐蚀性以及配合精度要求极高。因此，无论发动机缸体是铸铁还是铝合金，气缸套一般都由耐磨性优异的高性能特种铸铁制造，以确保发动机长期稳定运行。 ◆活塞：不论发动机缸体采用铸铁还是铝合金材料，其使用的活塞基本都是由铝合金铸造而成。目前广泛使用的是铝硅合金，具有较低的热膨胀系数与密度，同时兼顾了良好的耐磨性。 2.4三电系统轻量化：从单一零部件“更轻”转向“系统集成最优” ◆当前，汽车轻量化已成为不可逆转的趋势，铝材的应用也正从高端车型逐步拓展至更广泛市场。然而，轻量化设计的核心理念已不再单纯追求“更轻”，最突出的特点在于打破整车不同系统之间的设计界限，转向以整车架构创新为导向的系统集成优化。正如《节能与新能源汽车技术路线图2.0》明确指出的，多材料混合应用是今后我国汽车轻量化发展的主要方向。 ◆以电池系统为例，其演变完美诠释了从单一零部件“更轻”转向“系统集成最优”理念的转变。早期设计采用电芯+模组+电池包+底盘的独立集成方式。随着集成化程度的不断提升，先后涌现了无模组化设计（CTP）、电池车身一体化设计（CTB）和电芯底盘深度集成设计（CTC），不断打破三电系统与传统底盘间的设计界限。这种创新性的轻量化结构集成设计，不仅大大减少了零部件数量，增加了车内空间，同时显著提升了电池的能量密度，使电池包成为整车结构的一部分，显著增强了车身刚度和结构安全性，实现了轻量化设计的“最佳平衡”。 2.5管理系统轻量化：增量空间广阔，铝钎焊应用加速 ◆铝合金凭借其优异的导热性与轻量化特性，成为汽车热管理系统中的基础材料。在传统燃油车中，铝合金已广泛应用于发动机散热器、空调冷凝器等部件，产品形态涵盖板、带、管、箔及复合材料