电动汽车 | 金属分析 | 日立分析仪器

仿佛就在昨天，电动汽车（简称为“EV”）还是一个遥远的梦想。然而今天，世界各地的主要汽车制造商至少有一款电动汽车上市出售，并且都在加大力度研发和生产电动汽车。市场分析师预测，就像大约十年前智能手机改变了手机市场的情形一样，电动汽车将很快主导汽车市场。目前的预测显示，到2040年，电动汽车预计将占所有乘用车销量的一半以上。减少导致全球变暖的有害气体的排放是驱动汽车市场转向生产电动汽车的主要因素。

电动汽车发展的主要目标之一是使其尽可能实现高效，以增加充一次电后的续航里程。而降低车辆的总重量对提高能效有巨大的影响，因此制造商也正在寻找可替代的、更轻的材料用于制作底盘和车身。

电动汽车行业对关键金属需求的影响

铝、铜和镍是电动汽车的关键金属，随着电动汽车销量的增长，市场对这些金属的需求预计将会增加。2020年，尽管在新冠疫情的冲击下，电动汽车与汽车行业的其他类型汽车一样遭遇销量滑铁卢，但预计电动汽车的销量近期将大幅上升。

而且预计不仅仅只有车身材料的需求会增长，电池本身使用的铜、锂、钴、锰、镍和石墨的需求也会增长。事实上，2019年至2030年间，镍的需求预计将增长14倍。同样，锂和铜的需求预计将增长10倍。

大数据机构视觉资本（Visual Capitalist）提供的下图显示了电动汽车生产中关键金属需求的预期增长情况。

图片来源：视觉资本

铝——首选金属

铝是电动汽车制造商梦寐以求的金属，其用于制作汽车车身内的大量零件，包括布线、制动器、车轮和管道。铝在驱动链中也必不可少，并用于电池外壳。由于铝合金具有低密度的特点，有助于减轻汽车整体重量，因此其在电动汽车的发展中至关重要。

汽车行业通常使用AA5xxx和AA6xxx系列铝合金。然而，大多数主要供应商目前却在开发AA7xxx系列铝合金板，以满足汽车原始设备制造商的高强度需求。但是AA7xxx合金（添加锌（Zn））的成本高，并且其出现的腐蚀和应力腐蚀问题必须得到解决。

钢——仍在使用中

与钢相比，铝的成本较高，这与降低电动汽车成本的目标背道而驰。因此，先进高强度钢（AHSS）因其刚度、强度和在碰撞时吸收能量强化车身的能力而可用作替代金属。由于AHSS的强度很高，因此零件的厚度可以减少，从而有助于减轻汽车的重量。其可以使汽车重量减轻25-39%，因此大多数较新的汽车设计也都使用AHSS而非传统的钢。在典型的家用汽车中，这相当于减轻了170kg至270kg的重量，并在汽车的整个使用寿命中减少了大约3-4.5吨的温室气体。

世界各地的汽车制造商都在不断创新，以找到完美的合金配方来取得成本效益与安全和效率之间的平衡。高强度钢（HSS）、先进高强度钢（AHSS）和其他高科技合金正迅速取代低碳钢。

材料分析仪的作用是什么？

由于汽车工程和制造业发生了这一重大转变，因此必须在电动汽车生产的许多阶段验证这些新材料的确切规格。而材料分析仪可对电动汽车的成功生产（从原材料的来料检验到整个制造过程的质量控制）发挥至关重要的作用。日立的一系列分析仪专为特定应用领域设计，从精确的部件金属成分分析到ppm含量级别的熔体分析。无论对于汽车设备制造商还是供应链的参与者而言，日立的分析仪都有助于加快其材料检测计划的进度。

若需要一款分析仪用于开发和生产电动汽车的过程中分析金属，则日立的OE系列火花直读光谱仪是理想的选择。OE系列火花直读光谱仪具有新的检测器技术，是日立推出的功能强大的火花直读光谱仪，其提供的高性能可与更昂贵的仪器性能媲美。

例如，由于OE750火花光谱仪能够以极低的检出限监控钢铁铸造过程中的氮含量，其可以为碳钢提供出色的分析性能。该仪器可以测定钢中的所有其他痕量元素，并针对所有主要合金元素提供可信的分析结果。

供应汽车工业的铝铸造厂需要进行高水平的铝熔体分析。例如，由于过量的杂质元素会使得为控制熔体性质而添加的其他元素失效，因此磷（P）、钙（Ca）、铋（Bi）和锑（Sb）杂质元素的总量不得超过120 ppm。而OE系列中的两种分析仪的设计都能满足这些严格要求，因此其非常适合用于铝的生产过程。

对于镍和镍合金的分析，OE系列中的新检测器技术使这些仪器能够测定所有类型的镍合金，并监控铸造过程中的氮含量。这些仪器还将检测其他痕量元素（如铅和锡），并针对所有主要合金元素提供可信的分析结果。

日立推出的分析仪易于校准，其包括自检软件，以确保分析结果准确，并提供基于云的先进数据管理功能，使合规和审查变得容易。

就像对待汽车一样，定期维护贵重仪器也很重要。日立努力将分析仪的停机时间降至很低，为客户提供快速支持。日立为客户提供现场或远程支持、灵活的服务协议和分析仪审核，与其建立长期关系，助其保持业务连续性。