请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 Table_Main 证券研 究报 告|行业深 度 铝 2023 年 03 月 12 日 铝 优 于大 市（维持）证 券 分 析师 何思源 资 格编号：S0120522100004 邮 箱：hesy 市场表现 相关研究 1.永茂泰（605208.SH）：业 绩 低于 预期，基本 面不变 行业逐渐 回暖，2023.1.31 2.永 茂泰：公司取 得上交与 爱尔思免 热合金 材料专 利授权，加速 布局一体 化压铸 蓝海，2022.10.10 3.22 中报点评-永茂泰（605208.SH）：多 重 因 素 扰 动 下 业绩 短期承 压，基本面 长期向好 趋势不变，2022.8.31 4.一 体 化 压 铸 材 料 龙 头-永茂泰(605208.SH)：潜 龙在 渊，2022.8.10 5.明泰铝业（601677.SH）：再 生铝 坚 实 筑 底，高 端 转 型 厚 积 薄 发，2022.5.18 免 热 铝合金 行 业深度 系 列报告一：多壁垒 并 举，构 筑 一体化 压铸基石 Table_Summary 投 资要 点：汽 车 轻 量 化 趋 势 明 显，一 体 化 压 铸 变 革 催 生 免 热 处 理 合 金。在 国 家 降 低 燃 油 车 油耗 排放、增 加电动 车续航 政策 的不断 催动下，汽车轻 量化 大势所 趋。铝的 密度仅为钢的 1/3，成为车 身压铸 件用 材的首 选。在特 斯拉一 体化 压铸浪 潮的引 领下，铝合金 压铸件 趋向大 型化、薄 壁化，这也带 来热处 理后铸 件变 形、后续 整形难 度以及报废 率提升 的问题。免热合 金材 料一方 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；另一方 面因省去 热处理 工序，具备 降低零件 制造成 本节能 减排等 优点。为 一体压 铸最佳 材料。一 体 压 铸大 势 所趋，免热 合金 长 坡 厚雪。我们预计 国内 22-25 年 市场规模 CAGR将 超过 200%，根据 对一体化 压铸渗 透率的 预测和 对单车 压铸零 部件的 估算，国内免 热合金 一体化 压铸结 构件市 场空间 约达 280 亿。一体 压铸有 望加速 渗透带 动免热 合金需 求快速 释放。一体 化 压 铸 初 期 免 热 合 金 行 业 多 壁 垒 并 举，先 发 优 势 特 征 显 著。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 心技术 壁垒，此外 净化处理、温度控 制、浇铸 工艺 亦会 影响合 金性质。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。专利壁 垒对合 金材料 配方成 分进行 锁定，为下 游客户 合作的前 置条件。一体化 压铸产 业高 度协同，免热合 金起到“穿 针引线”的作用，目 前一体 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 制数目。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 壁垒高 企。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，行 业先 发优势 特征显 著。此外，先 发者材 料体系 不断迭 代丰富，有望拉 大竞争 优势。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。投 资 建 议：特斯拉 引领一 体化 压铸变 革，国 内多车 企纷纷 跟进，一体化 压铸优 势显著 趋势明 确，目 前正处 于从 0 到 1 到快速 变革期，免 热处理 铝合金 作为一 体化压铸 的最佳 材料与 关键环 节，将 持续充 分受益 于一体 化压铸 产业未 来放量 红利。基于产 业 发 展 初 期 阶 段，在 上 游 免 热 合 金 领 域，我们认 为 应 该 优 选 具 备 技 术、专 利、客 户 资 源等 维 度先 发 优势 的行 业 玩 家，建 议关 注：立中集 团、永茂 泰、广东 鸿 图。风险提示：由于 疫情 或其他 因素，导致 汽车 产销不 及预 期；新能源 汽车 渗透率 低于 预期，导致行 业需求 增速偏 低；一 体化压 铸产业 化进程 不及预 期-24%-20%-15%-10%-5%0%5%10%2022-03 2022-07 2022-11沪深300 行业深度 铝 2/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 行 业 相 关股 票 股票 股票 EPS PE 投资 评级 代码 名称 2021 2022E 2023E 2021 2022E 2023E 上期 本期 002101.SZ 广东鸿图 26.74 0.73 0.96 1.82 37 28 15-300428.SZ 立中集团 26.74 0.73 0.96 1.82 37 28 15-605208.SH 永茂泰 14.97 1.21 0.43 0.99 22 62 27 增持 买入 资料来源：德邦研究所 注：股价对应日期 2022 年 3 月 10 日；立中集团与广东鸿图为 wind 一致预测（未覆盖暂无投资评级）ZXBYyRqNmPqRsMmPsPrOmN6McM7NsQoOmOmPjMqQpMjMoPsR7NoOvNvPtQmQxNmNsN 行业深度 铝 3/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内 容目 录 1.汽 车轻 量化趋 势明确，一 体压铸 变革催 生免热 合金.6 1.1.双 碳 背景下，汽车 轻量化 趋势明 确.6 1.2.铝合金 车身 结构件 性能要 求高，压铸件 占据主 导地位.6 1.3.高 压 铸造是 铝合金 材料最 高效的 成型方 法.7 1.4.AlSi10MnMg 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.7 1.5.特 斯 拉引领 一体压 铸变革，优势 显著势 在必行.8 1.6.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.8 1.7.免 热 铝合金 为一体 压铸最 佳材料，并有 其独特 要求.9 2.空 间测 算：一 体压铸 大势 所趋，免热合 金长坡 厚雪.10 3.竞 争格 局：一 体 化压 铸初 期免热 合金多 壁垒并 举，先 发优势 特征显 著.10 3.1.成 分 设计为 核心+工艺过 程保障，构筑 免热合 金技术 壁垒.10 3.2.国 外 美铝、莱茵为 主流高 品质免 热处理 铝合金 材料开 发者.12 3.2.1.国 外铝 硅系列 主要免热 合金介 绍.12 3.2.2.国 外铝 镁系列 主要免热 处理合 金介绍.14 3.3.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.15 3.4.专 利 壁垒有 先发优 势，后 来者专 利突破 难度较 大.16 3.5.一 体 化压铸 产业链 高度协 同，免 热合金 起到“穿针引 线”的作用.17 3.5.1.材 料端 免热合 金在一体 化压铸 整体技 术中起 到“穿 针引线”的 作用.17 3.6.一体化 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.18 3.7.先 发 者材料 体系不 断迭代 丰富，有望拉 大竞争 优势.20 4.相 关标 的.21 4.1.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.21 4.2.永 茂 泰：潜 龙在渊，一体 化压铸 材料龙 头.23 4.3.广 东 鸿图：业务聚 焦为铝 压铸龙 头赋能.26 5.风 险提 示.28 行业深度 铝 4/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 表目 录 图 1：汽 车 轻量 化 系数 仍 存在 较 大 下降 空 间.6 图 2：2035 年 我 国 单车 用铝 量 超 过 350kg.6 图 3：车身典 型 结 构件.6 图 4：汽 车 车身 铝 合金 满 足的 性 能 要求.6 图 5：高 压 压铸 在 汽车 用 铝合 金 中 的应 用 比例 最 大.7 图 6：不 同 车身 结 构件 对 应不 同 铝 合金 成 型工 艺.7 图 7：需 热 处理 压 铸铝 合 金的 工 艺 特点.8 图 8：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.8 图 9：热 处 理后 铸 件变 形.9 图 10：免 热 处 理合 金 的独特 性 能 要求.9 图 11：免 热 处 理 合金 生 产 工序.12 图 12：蔚 来 汽 车研 发 团队与 帅 翼 驰团 队 合影.13 图 13：特斯拉 专利材 料与其 他热处 理合金 材料性 能对比.14 图 14：美 国 铝 业公 司 560 合 金 用 于日 产 GT-R 车门板.15 图 15：Si 含量对 Al-3.6Mg-1.2Mn-0.12Fe 合 金 热 裂倾向 指 数 的影 响.15 图 16：一 体 化 压铸 产 业链.17 图 17：免 热 合 金在 一 体化压 铸 中 起到“穿针引线”的 作用.18 图 18：主机厂 选择 材 料供应 商 流 程.19 图 19：上海交大 JDA1b 超 大 一 体 化铸 件 应用 验 证流 程.19 图 20：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.20 图 21：立中集团 2017-2022H1 营 收 变 化（亿元）.21 图 22：立中集团 2017-2022H1 净 利 润 变 化（亿 元）.21 图 23：立 中 集 团免 热 处理合 金 材 料特 点.22 图 24：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.23 图 25：永茂泰 2017-2022H1 营 收 变 化（亿 元）.24 图 26：永茂泰 2017-2022H1 归 母 净 利 润变 化（亿 元）.24 图 27：永 茂 泰 布局 免 热铝合 金 历 年进 程.25 图 28：广东鸿图 2017-2022Q3 营 收 变 化（亿 元）.26 图 29：广东鸿图 2017-2022Q3 归 母 净 利 润变 化（亿 元）.26 图 30：广 东 鸿 图生 产 基地分 布.27 图 31：广东鸿图 12000T 超 大 型 智能 压 铸单 元 发布 仪式.27 图 32：广 东 鸿 图一 体 化压铸 件 获 得优 质 铸件 金 奖特 别奖.27 行业深度 铝 5/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表 1：各 类 铸造 工 艺及 典 型应 用 对 比.7 表 2：AlSi10MnMg 合 金 化学 成 分（质 量 分数）.8 表 3：国 内 免热 合 金一 体 化压 铸 结 构市 场 测算（单位：亿 元）.10 表 4：不同合金 元 素对 压 铸铝 合 金 性能 的 影响.11 表 5：Al-Si 系 国 外 免 热合金 性 能 参数 及 元素 含 量.12 表 6：目 前 欧洲 结 构件 压 铸常 用 的 3 种 铝 合 金 性质.13 表 7：Al-Mg 系 国 外 免热 合金 性 能 参数 及 元素 含 量.14 表 8：国 内 免热 合 金性 能 参数 及 元 素含 量.15 表 9：免 热 处理 合 金具 体 分类 情 况.16 表 10：国 内 免 热处 理 合金材 料 相 关专 利 一览.16 表 11：上海交大 JDA 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.20 表 12：立 中 集 团各 产 品产能 情 况.21 表 13：立 中 集 团发 行 可转债 募 集 资金 用 途及 信 息.23 表 14：公 司 铝 合金 业 务产能 及 下 游客 户 情况.24 表 15：铝 合 金 业务 产 能规划 预 测.24 表 16：公 司 汽 车零 部 件下 游客户.25 表 17：永 茂 泰 与爱 尔 斯合作 协 议 条款 主 要内 容.26 行业深度 铝 6/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1.汽 车轻 量化 趋势 明确，一 体压 铸变 革催 生免 热合 金 1.1.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，汽车重量每下降10%，油耗下 降 6-8%，每使用 1kg 铝，可使轿 车 寿命期减 少 20kg 尾 气排 放。双碳背景下，2020 年 节能 与新能源 汽车技 术路线 图 2.0 顶层 政策出 台，要 求 2035年燃油乘用车/纯电动乘 用车轻量化系数分别下 降 25%/35%。具体材料方面，根据 节 能与新 能源技 术路 线图 规划，2025 年 铝 合金单车 用量将 达到 250kg，而2020 年用量约 为 129kg/辆，5 年车 均用量 增长接 近 1 倍。此外，从车企 角度 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 纷加码轻量 化布局，不断 推 出含有轻 量化设 计的车 型。图 1：汽 车轻量 化系数 仍存在较 大下降空 间 图 2：2035 年我 国单车 用铝量超过 350kg 资料来 源：节能 与新 能源 汽车 技术 路线 图 2.0，德邦 研究 所 资料来 源：永 茂泰 招股 说明 书，前瞻 网，中国 有色 金属 加工 工业 协会，德 邦研究所 1.2.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。汽车结构 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 有尺 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、交变的载 荷，且 与汽车 安 全性密切 相关，因此在 保 证较高抗 拉和屈 服强度 的 同时，还需要具 备良好 的韧性。图 3：车 身典型 结构件 图 4：汽 车车身 铝合金 满足的性 能要求 资料来 源：卢宏 远 汽车 行业 的变 革 对我国 压铸 业的 影响，德 邦研 究所 资料来 源：爱尔 思公 司官 网，德邦 研 究所 铝 合金 压铸件 在汽车 用铝合 金中 占据主 导地位。汽 车用铝合金包括变形铝合金、铸造铝 合金，其中铸 造铝合金 占据主 导，占汽 车用铝量 的 80%左右。细分来10%18%25%15%25%35%0%10%20%30%40%2025 2030 2035燃 油 车轻量 化系数 下降比 例（%）纯 电 动乘用 车轻量 化系数 下降比 例（%）1292503500501001502002503003504002020 2025 2030单 车 用铝量（kg）行业深度 铝 7/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 看，目 前汽车 用铝合 金材 料中 55.1%的使 用高压 压 铸生产，25.7%的为 普通 铸造，8.9%的 为轧制，8.6%为 挤压，1.7%为 锻造。图 5：高 压压铸 在汽车 用铝合金 中的应用 比例最 大 图 6：不 同车身 结构件 对应不同 铝合金成 型工艺 资料来 源：陈龙，高 真空 压铸 汽车 减震塔 的热 处理 工艺 研究，德 邦研 究所 资料来 源：中国 锻压 网，德邦 研究 所 1.3.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。压 铸是一种近净成型的特种铸造方法，具有 自动化 程 度高、生 产效率 高、能 近 净成型复 杂薄壁 件的工 艺 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 撞安 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 的气 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 的汽车结构 件上，成为制 作 汽车用铝 合金压 铸件常 用 的一种快 速成型 工艺。表 1：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 内部质量 靠自重填 充成型，晶粒 极为粗大，组织 松散 高速喷水，无补缩，内部较多气 孔疏松 内部组织致密，后续加工后基本不 会气孔外露 0.01-0.05MPa 左右压力下成型，晶粒 较大，组 织松散 0.6MPa 左右压力下 成型，晶粒较 为粗大，组织相对松 散 140MPa 左右下成型，晶粒 细小，组织致密 锻打下晶 粒细小，组织 致密 表面粗糙 度 Ra6.3-3.2 Ra3.2-1.6-Ra6.3-3.2 Ra6.3-3.2 Ra3.2-1.6 Ra3.2-1.6 热处理 T6/T5/T6/T7 T6 T6 T6 T6 铸件效率 低 高 高 中 中 高 低 设备成本 低 中 高 低 中 高 中 成型精度 加工余量 较大 一次成型 程度高，加工余量少 一次成型程度高，加工余量少 加工余量 较大 加工余量 较大 一次成型 程度高，加工余量少 一次成型 率低，工艺繁杂，加工复杂 资料来源：陆 大兴等汽 车底盘铝合 金化轻量化的 成型工艺及 趋势，康 沃真空网，李 四娣等高 真空压铸汽 车底盘结构件 的热处理，王海斌 高真空压铸技 术及高强 韧压 铸铝 合金 开发 和应 用的 现 状及前 景，陈木 荣 高真 空压 铸技 术的开 发与 应用 研究，德 邦研 究所 1.4.AlSi10MnMg 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 AlSi10MnMg 合金为广泛应用的车身真空压铸结构件用压铸铝合金。工业 应用的压铸 铝合金 按成分 差 异主要可 分为 Al-Si、Al-Si-Mg、Al-Si-Cu、Al-Mg 等几个 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 件的力学性能不高。AlSi10MnMg 因其良好的铸造 性能及可通过热处 理获得 较为广泛 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 点是控制低 的 Fe 含 量，同 时提升 Mn 含量以改 善粘 模问题，低的 Fe/Mn 比例通过析 出 形 成 汉 字 状、星 状 或 多 面 体 状 的 Al(Fe,Mn)Si 相，避 免 析 出 薄 片 状 的-AlFeSi 相，从而获 得良 好的韧性。通 过调整 Mg 元素含量 和热处 理，可 以 获得不同强韧性 匹配的 压铸件 材 料力学性 能。高 压 压铸,55.1%普 通 铸造,25.7%轧制,8.9%挤压,8.6%锻造,1.7%行业深度 铝 8/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表 2：AlSi10MnMg 合金 化学成 分（质量 分数）合金代号 Si Cu Mn Mg Fe Ti Zn 其他单个 其他总量 ENAC-AlSi10MnMg 911.5 0.05 0.40.8 0.10.6 0.25 0.2 0.07 0.05 0.15 资料来 源：段宏 强等 汽 车结 构件 用 非热处 理压 铸铝 合金 研究 进展，德 邦研究 所 图 7：需 热处理 压铸铝 合金的工 艺特点 资料来 源：樊振 中等 压 铸铝 合金 研 究现状 与未 来发 展趋 势，德邦 研究 所 1.5.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。2019 年特斯拉 采用一 体成 形压铸的方 式生 产 Model Y 的整个后 部车体，将原 先由多工 序所需 的 70 多 个零件集成为 1 个，减少了 组装 焊接等程 序，减重 约 30%，降低制造成 本约 40%。Model Y 的一体压 铸后车 身仅 重 66kg，比 尺寸更 小的 Model3 同样部位轻 了 1020kg。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 工艺大势所 趋。并且,特斯拉 宣布下一 步计划 将应用 2-3 个大型压 铸件替 换由 370 个零件组成 的整个 下车体总成,重 量将进一 步降 低 10%,对 应续航 里程可 增加 14%。图 8：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 资料来 源：Tesla，搜狐，德 邦研 究所 1.6.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。对于汽车真空压铸结构 件，AlSi10MnMg 合金的热处 理过程会导致压铸 件出现 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 将大 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 其他 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 部件 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，行业深度 铝 9/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 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 体压铸应用 中难当 大任。图 9：热 处理后 铸件变 形 资料来 源：MAGMA 官网，德邦 研究 所 1.7.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。免热铝合金材料一方 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 配方，在完 成压铸 成型后 无 需热处理 即可获 得理想 的 机械性能，可避 免在热 处 理（高温固溶+时效处 理）过程 中造成的 工件变 形。另一 方面因省 去热处 理工序，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 合金的开发 将朝着 提升强 度 和韧性，同时 具有良 好的 流动性和 铸造性 能的方 向 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。据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）上比普通压铸高，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 和 需要 长效 且 高效变 质剂 五点 独特的 要求。图 10：免热 处理合 金的独 特性能 要求 资料来 源：上海 有色 金属 行业 协会，德邦研 究所 1、在不进行热处理的条件下，需 保证材料成型后依然 具有良好的机械性能，且 车身结 构件来 讲，还 需 兼顾碰撞、疲劳 等性能 要 求，因此 一体化 压铸结构件要求 材料 在铸态下具有高的强度和塑性；行业深度 铝 10/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2、对于一体 化压铸 结构件 来 说，材 料的充 型能力 很关 键，目 前最远 的流程 可以达到 2 米 7 左右，如果 充型能力不足，将导致欠铸等问题；3、大型一体化压铸车身结构 件在零件的不同部位无法 做到性能统一，焊接、SPR、胶接等 连接 方式可 能在零件 不同部 位使用，而 不同的 连接方 式对于材料的性 能要求 也不一 致，例如 SPR 就需 要材料 具有高的 韧性，而焊接则要求材 料不应 存在气 孔 等，因此高连 接包容性是必要的；4、目前一体化铸件大概有 40%的件需要回炉重新使 用，因此难免会引入杂质元素，在 低碳背 景下 未 来再生料 将融入 免热处 理 锭生产的 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；5、免热处理材料通过控制凝 固过程中形成的组织来实 现材料的强度和塑性，其 关键点 在于共 晶组织 的 控制，目 前依靠 现有的 La、Gd 或 者稀土 元素作为变质剂 进行组 织调控，在实际生 产过程 中，工艺 上需要熔 体有很 长的时间的保温，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。2.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 2025 年超 280 亿元。新能源车销量 增长迅 猛，免 热 铝合金材 料一体 化压铸 市 场广阔。2015 年至 2021 年期间，中国新 能源汽 车销 量由 32.9 万辆增 长至近 351 万辆，年复合 增长率 48%，新能源汽 车渗透 率由 1.3%达到了 近 13.4%；根据 中国 汽车工 业用铝 量评 估报告(2016 2030)，中 国新 能源汽车 的铝消 费量从 2017 年的 7.5 万吨 增至 2018 年的 14.6 万 吨，增 加 95%。在政府制 定的节 能减排 目标的支 持下，中 国新能 源汽车行业的前 景广阔，预计 到 2030 年，中国新 能 源汽车行 业使用 铝的比 例 将从目前占铝消费 总量的 3.8%升至 29.4%。免热铝合 金一 体化压铸 市场前 景广阔。根据 对一体化压 铸渗透 率的预 测 和对单车 压铸零 部件的 估 算，预计到 2025 年 国 内免热合金一体 化压铸 结 构件 市 场空间将 约达 280 亿，预 计 22-25 年 市场规 模 CAGR 将超过 200%。表 3：国内 免热 合金 一 体化 压铸 结构市场 测算（单位：亿元）2022A 2023E 2024E 2025E 新 能源车 一 体化压 铸 市场 空间（亿元）10.33 33.38 114.24 279.44 燃油 车一体 化压铸 市场空 间（亿 元）0.00 0.05 0.50 8.19 一 体化压铸 整体市 场空间（亿元）10.33 33.43 114.76 287.82 YoY 224%243%151%资料来源：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、德邦研究所测算 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。3.竞 争格 局：一 体 化压 铸初 期免 热合 金多 壁垒 并举，先发优 势特 征显 著 3.1.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 心技术壁垒，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 素配 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 组织 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，成分 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 元素对合金 性能影 响。具体 来看，免热处 理铝合 金 以 Al 为基础金 属元素，为调节并 行业深度 铝 11/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 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、锌等 元素的 含量及 相 互关系，配比原 则为既 保 证合金中 能形成 足够的 强 化相，又保证具 有一定 的流动 性 且杂质的 含量不 产生热 裂 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善 压铸铝 合金的 流动性，其 硅含量 在 4.5%13.5%，硅的加入 可 以显著降低铝的 熔点，当硅含 量 达到 12.5%时 熔点降 为 共晶温度，因此 共晶成 分 附件的铝硅合金 具有优 异的流 动 性。铝镁 系合金 含镁量 多 在 3%6%，最 高可达 9.6%，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 的缩 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 在其 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 可以 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 高机械性能。表 4：不同 合金 元素对 压铸铝合 金 性能的 影响 添 加元素 优点 缺点 硅 改善流动性、抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度 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 Zn 的再结晶温度，减缓再结晶的过程 含量低于 0.7%则不易脱模，过量可能降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命 锰 改善含铜、含硅合金的高温强度，抑制铁元素变化，减少铁的有害影响 超过一定限度容易形成硬点以及降低导热性 镍 增加抗拉强度和硬度 耐蚀性及导热性降低 锌 与镁结合时可提升机械加工性能 耐蚀性及导热性降低 钛 微量钛有细化功能，提高机械性能强度增加 导电性弱 铈 提高延展性、可铸性、强度和韧性 锶、镐、铋、锑、硼、钼、钪、铼 实现其他特定性质或冶金效果 资料来 源：中国 有色 金属 加工 工业 协 会，德 邦研 究所 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 件最 终 性能 体现。从熔炼的 环节 来看，需要从 合金的成分、合金的纯净 度、合金 生产 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 制范 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 添加使用会 带来杂 质元素 超 标问题，需要企 业做好 合 金成分控 制。在 净化处 理 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 液具 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 生产 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。从铸 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 料具有均匀、致密 的晶粒 组 织及较好 的力学 性能。行业深度 铝 12/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 11：免热 处理合 金生产工 序 资料来 源：立中 专利 一 种铝 合金 结 构件材 料及 其制 备方 法，德邦 研究 所 3.2.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。Al-Mg 系免热处理 压铸铝 合金压铸 控制难 度要比 Al-Si 系合金大，主要用 于 有特殊外观和防 腐要求、对力学 性能要求 不高的 压铸件，常通过添加 Mn 代替 Fe 以利于脱模。高 强韧 Al-Si 系免 热处理压 铸铝合 金 含 Mg 量较低，具备高 强韧性 压 铸合金的共性特 征（低 Fe 高 Mn），添加 Sr 元素对 共晶 硅进行变 质处理 等，为目 前主流的免热合 金材料 体系。1 3.2.1.国外铝硅系列主要免 热合 金介绍 目前国外 的用于 免热处 理 压铸结构 件的 Al-Si 系合 金 主要有：Castasil 37 合金（莱茵 菲尔德 公司开 发）；Aural 6 合金、Aural 5S 合金（麦 格纳公 司开 发）；C611 合金（美铝 公司开 发）；以及 Tesla Alloy 系列合金。表 5：Al-Si 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/%Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Sr 其他 Al-Si系免热合金 美 国铝业 C611 117132 228268 1014.1 6.09.0 0.15/0.40.8 0.150.30/0.1 0.010.03 0.05 德 国莱茵 Castasil 37 107150 261300 8.714 8.510.5 0.15 0.05 0.350.6 0.06 0.07/0.010.015 Mo,Zr 麦 格纳 Aural 6/9.511.5 0.10.25 0.02 0.30.7 0.15 0.03 0.040.15 0.010.015/Aural 5S 130150 240275 913 6.08.0 0.160.25-0.30.6 0.10.6-0.050.15 0.0150.03/特 斯拉 Tesla Alloy 1 130/6.57.5 0.4 0.40.8 0.350.7 0.10.4/0.15 0.0150.03 V,Cr Tesla Alloy 2 130/611 0.5 0.30.8 0.350.8 0.150.4/0.15 0.0150.05 V,Cr Tesla Alloy 3 130/611 0.5 0.30.8 0.350.8 0.10.4/0.15 0.0150.05 V,Cr 资料来 源：各公 司专 利，压铸 周刊，美国铝 业官 网，德邦 研究 所 德国莱茵的 Castasil-37 为高强韧 Al-Si 系免热处理合金典型代表材料。根据上海有色 金属行 业协会 轻 量化联盟 介绍，Castasil-37 合金不添 加具有 时效 强化作用的 Mg 元素，主 要通过 添加 Mo、Zr 等元素在压 铸过程中 形成细 小弥散 相 来提高 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 速度 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 1 据段宏强 等 汽车 结构 件用 非热 处 理压铸 铝合 金研 究进 展 行业深度 铝 13/29 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 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，可应用汽 车车门、减震 塔 等零部件。表 6：目 前欧洲 结构件 压铸 常用的 3 种 铝合金性 质 性能 成型性 热处理 力学性能 脱模 焊接性 用途 Silafront 良好，适 合薄壁 复杂件 热处理显 著改善 力学性能 伸长率可 达 7%14%（铸态）壁 厚对力 学性能影响轻 微，无 热裂 不粘模，脱模斜度1 可进行气 体保护 电弧焊（MIG），激光焊接 疲劳强度 高，可 用于承 受动载荷零件 Magsimal-59 稍差，对 压铸厂 要求高 铸态性能 高，可省 去热处理 伸长率可 达12%18%（T6），壁厚对力学 性能影 响敏感，无热 裂 脱模斜度 2 可进行气 体保护 电弧焊（MIG），技术和经验要 求高 可用于对 力学性 能要求 高，且不需要热 处理的 结构件 和悬挂件 Castasil-37 良好，可 用于薄 壁复杂结构件 可退火提 高伸长 率 铸态伸长 率在1014%，通过