一、我國鎂資源豐富,為生產(chǎn)鎂合金提供堅實基礎
鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金。鎂資源是我國的優(yōu)勢資源,為生產(chǎn)原鎂及鎂合金提供堅實基礎。鎂是地殼中含量最多的八大元素之一,主要分布在菱鎂礦、白云石礦、鹽湖、海水等資源中。2023年全球菱鎂礦儲量約為77億噸,其中俄羅斯、斯洛伐克和中國位列前三,儲量分別為23億噸、12億噸、5.8億噸,占比合計超50%。
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
我國鎂資源礦種齊全、分布廣泛,陸地鎂資源蘊藏量占全球總量的50%以上。其中含鎂白云石礦儲量同樣豐富,已查明儲量在40億噸以上,產(chǎn)地主要分布在遼寧、陜西、山西等省份;鹽湖鎂鹵水中的鎂鹽儲量達48億噸,其中硫酸鎂儲量約16億噸、氯化鎂儲量約32億噸,鎂鹽主產(chǎn)區(qū)集中在西藏北部和青海省柴達木盆地,兩地合計儲量占全國總量的99%。
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由于資源和成本優(yōu)勢,我國是最大的原鎂供應國。從產(chǎn)量占比看,2023年全球共生產(chǎn)原鎂94萬噸,其中中國生產(chǎn)83萬噸,占比近88%。從產(chǎn)量變化情況看,2018年以來,我國原鎂產(chǎn)量大約在90萬噸水平,整體上產(chǎn)量變動并不明顯。
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二、鎂價不穩(wěn)定致使我國鎂合金產(chǎn)量整體規(guī)模較小
我國鎂加工產(chǎn)業(yè)起步較晚,鎂合金產(chǎn)量整體規(guī)模較小。鎂合金產(chǎn)量基本維持在30-40萬噸水平。2018-2023年,我國鎂合金產(chǎn)量整體較穩(wěn)定,其中2019年產(chǎn)量增長較為明顯,當年實現(xiàn)產(chǎn)量39萬噸,但隨后由于鎂價快速上漲直接影響了下游需求,2023年鎂合金產(chǎn)量回落至34.52萬噸??梢钥闯觯V合金產(chǎn)量一直沒有大的增長跨越,究其原因和鎂價不穩(wěn)定關系較大,尤其是在材料發(fā)展的前期階段,穩(wěn)定的價格有利于充分釋放下游需求以及穩(wěn)定供應鏈。因此較為穩(wěn)定的鎂價格對產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展至關重要。
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三、鎂合金產(chǎn)業(yè)集中度較高
相比于原鎂冶煉,鎂合金產(chǎn)業(yè)整體集中度較高。鎂合金頭部企業(yè)合計產(chǎn)能40萬噸以上,2020年CR5產(chǎn)量集中度超過80%。尤其是龍頭企業(yè)寶武鎂業(yè)加速鎂合金布局,截至2023年底擁有20萬噸鎂合金產(chǎn)能,行業(yè)市占率已近半,并且公司在五臺和青陽分別新建10萬噸/30萬噸鎂合金產(chǎn)能,進一步集中供給格局。當前鎂合金整體應用還處于前期導入階段,擁有資金、研發(fā)實力的龍頭公司布局有利于引導鎂產(chǎn)業(yè)向深加工方向發(fā)展,并且能較快的優(yōu)化行業(yè)格局,有利于進一步打開市場。
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三、下游市場發(fā)展打開鎂合金成長空間
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國鎂合金行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景預測報告(2024-2031年)》顯示,鎂合金密度小(1.8g/cm3左右),強度高,彈性模量大,散熱好,消震性好,承受沖擊載荷能力比鋁合金大,耐有機物和堿的腐蝕性能好,被廣泛應用于航空、航天、汽車、電子等領域。鎂合金產(chǎn)業(yè)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ陙?,汽車、建筑等下游市場發(fā)展,打開鎂合金成長新空間。
1.汽車
汽車輕量化大勢所趨,鎂合金迎發(fā)展機遇。鎂合金質(zhì)輕、高強度和高韌性使其在汽車領域應用廣泛。汽車是鎂合金最主要的下游應用領域,占比約70%。隨著汽車工業(yè)快速發(fā)展,用鎂量也初具規(guī)模。由于鎂合金密度較小,強度高,彈性模量大,散熱及消震性好等特征,使用鎂合金材料制作座椅、方向盤、橫梁等部件,提高了汽車的舒適性和操控性。
汽車用鎂逐步向中大型鎂鑄件發(fā)展,相應的單車用鎂量有望快速提升。鎂合金初期產(chǎn)品主要是汽車小件,當前逐步向中大型鎂鑄件發(fā)展,比如一體化車身鎂鑄件、座椅骨架、中控支架等。中大型鎂鑄件能較大程度實現(xiàn)汽車輕量化,并且比如車身鎂鑄件大約在10kg以上,其快速滲透有望大幅度提高單車用鎂量。伴隨著鎂合金力學性能逐步提高、壓鑄工藝提升尤其是鎂價處于合理位置,鎂產(chǎn)業(yè)將愈發(fā)成熟,相應的鎂在汽車輕量化領域的應用預計將更加廣闊。
單車用鎂合金情況
結(jié)構(gòu) |
應用領域 |
特征 |
用量 |
車身系統(tǒng) |
車門 |
鎂合金車門內(nèi)板材料具有輕質(zhì)的優(yōu)點,一般選擇抗拉強度大于 220MPa,延伸率大于 10%。由于鎂合金易腐蝕,其連接一般不采用焊接,而是采用螺栓或膠粘。 |
4.56-26kg |
前端載體和前部上部組件 |
用壓鑄鎂合金替代液壓成型鋼、管狀鋼、擠壓鋁和塑料復合材料作為前端載體組件,有助于降低額外的可變成本 |
3.5-6.49kg |
|
底盤系統(tǒng) |
車輪 |
與鋁材料相比,鎂合金車輪具有更高的強度和韌性,并且美觀性、減震性能和散熱性也是主要優(yōu)勢。目前適用于高性能車或賽車 |
0.56kg |
方向盤 |
鎂合金在方向盤中的應用在全球范圍內(nèi)得到了高度認可和接受,主要由于其吸能和減振性能 |
0.8765kg |
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次框架 |
鎂合金下橫梁是實現(xiàn)汽車底盤結(jié)構(gòu)輕量化的最有效方式之一,它還具有隔絕道路震動、提高穩(wěn)定性的優(yōu)點;裝配過程中零部件數(shù)量少,易于安裝,可降低裝配成本 |
- |
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動力傳動系統(tǒng) |
發(fā)動機和變速器外殼 |
由于鎂合金的優(yōu)良鑄造性能,發(fā)動機缸體、汽缸頭、變速箱和油底殼開始從原來的鋁合金材料轉(zhuǎn)變;將汽缸蓋從鋁合金更換為鎂合金材料可以實現(xiàn)約 33%的減重,可以顯著改善發(fā)動機的噪音、振動和粗糙度(NVH)性能。 |
8.43kg |
底殼 |
油底殼對各種機械性能,尤其是抗拉強度有明確的要求。減少振動和噪音導致對鎂輕量材料的需求 |
- |
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電驅(qū)殼體 |
輕量化、降噪 |
20kg |
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內(nèi)部系統(tǒng) |
座椅支架 |
鎂合金在座椅上的應用主要集中在靠背骨架和座椅底座骨架上;后排座椅功能較少,結(jié)構(gòu)簡單,使用鎂合金可以有效減輕重量 |
2.2-3.08kg |
橫梁 |
鎂合金橫梁的高度集成具有顯著的減重效果。良好的振動阻尼和尺寸穩(wěn)定性可以有效消除原始鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形問題。 |
3.7-6.7kg |
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中央控制支架 |
更適用鍛制鎂合金,重量輕,具有良好的阻尼效果 |
1-2.2kg |
資料來源:觀研天下整理
2.建筑
建筑模板在建筑施工中主要應用于澆筑混凝土,使其形成并保持所需的結(jié)構(gòu)和形狀。建筑模板具體分類主要有木模板、鋁模版、鋼模板和塑料模板等,其中木模板應用最為廣泛,2022年市場份額達到60%,鋁合金模板市場占有率為26%,位列第二,其他材料的市場份額較小。
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合金模板在建筑模板的市占率逐漸上升。盡管我國目前施工中主要使用木建筑模板,但是木模板周轉(zhuǎn)次數(shù)低、浪費資源、回收困難,具有諸多不利因素。當前在行業(yè)和政策推動下,合金建筑模板滲透率逐步上升,正在逐漸取代木模板。
與目前主流的鋁合金模板相比,鎂合金在抗拉伸等方面的性能與鋁合金相差不大,但是在輕量化方面具備很強優(yōu)勢,即每噸原材料可以生產(chǎn)更多的模板;鎂模板壓鑄性能好,隨著鎂壓鑄模具攤銷降低、壓鑄成本降低,成本仍有下降空間。并且,當前鎂價已低于鋁價,鎂的性價比凸顯,鎂合金建筑模板的量產(chǎn)與使用,或可有效降低廠商的成本。重要的是,我國原鎂儲量豐富,并且產(chǎn)業(yè)鏈完備,相比于依賴進口的原鋁材料而言,供應鏈更為安全可控。當前較為核心的問題仍是價格,尤其是原鎂體量僅為百萬噸水平,需求若快速增加,可能會對原鎂供應形成壓力。因此,在鎂價穩(wěn)定的前提下,加上政策引導和成本優(yōu)勢,國內(nèi)鎂合金建筑模板或具備較大成長空間。
鎂鋁合金建筑模板性能對比
類別 | 鎂合金模板 | 鋁合金模板 |
每平方米重量 | 16 ㎏/㎡ | 21-25 ㎏/㎡ |
每噸原材可加工 | 約 60 ㎡ | 約 40 ㎡ |
抗拉強度 | 250MPa | 300MPa |
彈性模量 | 45GPa | 72GPa |
延伸率 | 壓鑄 3%;擠壓 10% | 12% |
弱堿 | × | √ |
弱酸 | × | √ |
高溫(600℃) | √ | √ |
20 次以上跌落 | 焊縫開裂、掉角 | 焊縫開裂 |
資料來源:觀研天下整理
根據(jù)數(shù)據(jù),2023年我國鎂建筑模板用量達182萬平方米,預計2024年我國鎂建筑模板用量達306萬平方米,較上年同比增長68.13%,預計2025年、2026年我國鎂建筑模板用量達494萬平方米、623萬平方米。
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3.儲氫
目前主要儲氫方式有三種,分別是氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫。其中固態(tài)儲氫是使用固態(tài)材料儲存氫氣,具有高安全性和較大的單位運輸量,但由于成本較高,尚未大范圍普及,當前正處于研究階段,但發(fā)展?jié)摿薮蟆?
鎂是所有固態(tài)儲氫材料中,儲氫密度最高的金屬材料,被廣泛認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ膬洳牧稀=饘俨牧蟽渲饕ㄦV基儲氫、鈦基儲氫、稀土基儲氫以及其他金屬儲氫材料。鈦金屬活性較差,與氫反應條件較高;稀土儲氫量小,吸氫后易粉化。相比下,鎂基儲氫具備較大優(yōu)勢。鎂基固態(tài)儲氫材料作為國家氫能戰(zhàn)略的重要組成部分,持續(xù)加大研發(fā)投入,將迎來巨大發(fā)展機遇。
資料來源:觀研天下整理
不同金屬氫化物相關性能對比
分類 |
金屬氫化物 |
儲氫容量(wt%) |
放氫溫度(℃) |
鎂系儲氫合金 |
MgH2 |
7.6 |
>300 |
Mg2NiH4 |
3.59 |
>280 |
|
Mg2FeH6 |
5.5 |
>300 |
|
鈦系儲氫合金 |
FeTiH2 |
1.89 |
>30 |
釩系儲氫合金 |
V0.7Ti0.1Cr0.2 |
2.4 |
>20 |
稀土系儲氫合金 |
LaNi5H6 |
1.4 |
>100 |
復合儲氫合金 |
MgH2-LiAIH4 |
9.4 |
>250 |
MgH2-NaAIH4 |
7.6 |
>175 |
|
MgH2-LiBH4 |
11.4 |
>350 |
資料來源:觀研天下整理
4.低空經(jīng)濟
工業(yè)和信息化部、科學技術部、財政部、中國民用航空局等四部門聯(lián)合印發(fā)《通用航空裝備創(chuàng)新應用實施方案(2024—2030年)》,提出到2030年,基本建立以高端化、智能化、綠色化為特征的通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式,使通用航空裝備全面融入人民生產(chǎn)生活各領域,成為低空經(jīng)濟增長的強大推動力,并形成萬億級市場規(guī)模。
鎂合金是輕量化的重要材料,在通用航空、飛行汽車領域有望加速滲透。低空經(jīng)濟的發(fā)展帶動了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展,鎂合金作為輕量化核心材料,可以促進整個產(chǎn)業(yè)鏈的技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,可以用于制造無人機、電動垂直起降(eVTOL)、飛行汽車等低空飛行器。鎂合金可以用于飛行汽車的儀表板管梁總成、中通道左右下支架總成等關鍵零部件。伴隨著低空飛行領域逐步發(fā)展,有望形成鎂合金需求新的增長極。
《通用航空裝備創(chuàng)新應用實施方案(2024—2030年)》主要內(nèi)容
類別 | 主要內(nèi)容 |
主要目標 | 到 2027 年,我國通用航空裝備供給能力、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力顯著提升,現(xiàn)代化通用航空基礎支撐體系基本建立,高效融合產(chǎn)業(yè)生態(tài)初步形成,通用航空公共服務裝備體系基本完善,以無人化、電動化、智能化為技術特征的新型通用航空裝備在城市空運、物流配送、應急救援等領域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應用。到 2030 年,以高端化、智能化、綠色化為特征的通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式基本建立,支撐和保障“短途運輸+電動垂直起降”客運網(wǎng)絡、“干-支-末”無人機配送網(wǎng)絡、滿足工農(nóng)作業(yè)需求的低空生產(chǎn)作業(yè)網(wǎng)絡安全高效運行,通用航空裝備全面融入人民生產(chǎn)生活各領域,成為低空經(jīng)濟增長的強大推動力,形成萬億級市場規(guī)模。 |
重點任務 | 增強產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新能力;提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈競爭力;深化重點領域示范應用;推動基礎支撐體系建設;構(gòu)建高效融合產(chǎn)業(yè)生態(tài) |
資料來源:觀研天下整理(zlj)
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