代铜代钢再生 铝的“创新之变”——山东创新集团高质量发展一线调研

滨州日报/滨州网讯 铝（Al）、铁（Fe）、铜（Cu）、镁（Mg）、钛（Ti）……这些元素周期表上的一个个符号，构筑起人类文明的基石、现代生活的骨架、国家博弈的筹码与未来科技的引擎。

目前已知的金属元素超过90种。其中，铝是地壳中含量最丰富的金属元素。重量轻、耐腐蚀、可回收、可塑性强等独特的综合性能，使铝成为当今世界产量和用量仅次于铁的金属。

滨州是“中国铝都”。在这里，铝土矿进口量、氧化铝产量、电解铝产量和铝型材加工量四大指标均稳居全国首位。2025年，滨州高端铝业营收跨上5000亿元台阶，规模傲视全球。山东创新集团是全球规模最大的铝合金材料研发商和制造商，铝合金棒材市场占有率连续多年位居全球第一。他们以铝为基材，加入其他金属元素，搭配出“N”种组合，究竟能创造出多少种可能？

向强而争：攻克“铝代铜”的导电之困

拉丝、绞合、成缆、护套、检测、包装……近日，山东创新集团旗下山东创辉新材料科技有限公司线缆车间生产线马力全开，一批省外大型项目订单正在加紧赶制。在这里，铝水在全自动生产线上变身铝合金导线，所产线缆将飞架高原、山巅，将电能输送到千家万户、工厂车间。

当前，铜资源紧缺、铜价高位运行，我国大力实施“以铝代铜”战略，铝合金线缆凭借成本低、重量轻、耐腐蚀优势，成为电力传输领域重要的替代新材料。

“相比铜缆，铝合金线缆重量只有铜缆的三分之一，能够大幅降低施工运输成本，同时具备良好的抗腐蚀能力，适配户外、高原、潮湿等复杂工况。”山东创辉新材料科技有限公司总经理刘东介绍，“随着新型电力系统建设加速，新能源装机规模持续扩大，铝合金线缆行业保持高速增长。这是线缆产业转型升级的重要方向。”

然而，纯铝强度低、易蠕变，制成的线缆抗拉强度不足。若添加其他金属元素提升强度，又容易出现导电率下降问题。刘东感慨：“高导电性能与高强度、抗蠕变性能，二者平衡难度很大。”

差之毫厘，谬以千里。往铝中添加哪种金属元素，添加多少，如何均匀分布？

为此，企业组建山东省院士工作站，与中南大学材料学院共建高强高韧铝合金新材料工程研究中心，优化微合金化配方，精准调配稀土、锆等合金元素配比，在提升导体强度、抗蠕变能力的同时，最大限度保障导电率，形成自主合金配方体系。

合金配比攻关之后，冶炼铸轧工艺仍需优化。“熔体除杂、除氢要求严苛，内部气孔、杂质会直接造成导体断线、电阻超标。”刘东介绍，“我们升级冶炼连铸连轧工艺，采用精炼除气技术，去除熔体内部氢与杂质，提升铝杆致密度，从源头减少内部缺陷。”

随后，企业改进拉丝、绞合工艺，优化模具与张力参数，配套专用退火工艺消除加工内应力，采用高紧压绞合技术提高导体填充系数，减少断丝、起皮问题。采用全流程质量管控机制，从原料、铸杆、拉丝、成缆到成品，每道工序均开展检测验证，配套专用连接工艺解决接头蠕变腐蚀风险。

目前，创辉新材料线缆车间已配置全套拉丝、框绞、检测等成套生产线，具备从铝合金杆到成品线缆的完整制造能力。产品广泛用于新能源光伏、风电、电网改造、高层建筑、商业综合体、轨道交通等场景。

向轻而进：突破“铝代钢”的成型之难

汽车产业是国民经济战略性、支柱性产业。截至2026年6月，我国汽车保有量达3.7亿辆，汽车销量连续17年位居全球第一。

排放标准日益严苛，燃油经济性要求不断提升，轻量化是汽车工业发展的必然趋势，也是新能源汽车延长续航里程的关键路径。一般而言，汽车质量降低10％，燃油效率提升6％至8％；汽车质量每减少100公斤，百公里油耗降低0.3至0.5升。

铝合金以密度低、比强度高、耐腐蚀、可回收等优势，成为汽车轻量化首选材料。2025年，全球车用铝合金市场销售额达3863亿元，新能源汽车用铝、光伏边框用铝等产品产量增速超过20％。

“从挤压成形到弯曲加工，每个环节都存在制约良品率和批次稳定性的技术瓶颈。”山东创新集团旗下山东创新精密科技有限公司副总工程师李旭坦言，“模具正向挤压时，铸锭与挤压筒壁摩擦导致边部剧烈剪切变形，淬火后形成粗晶环。薄壁管材中粗晶层厚度可达1毫米。正向挤压工艺下粗晶环不可避免，薄壁产品尤为突出。”

企业与湖南大学共建汽车轻量化用高性能铝合金联合实验室，定向突破铝合金汽车轻量化零部件的设计与开发、机械配件制造工艺技术攻关。“一方面，通过调控合金成分，提高再结晶温度，抑制晶粒异常长大；另一方面，精准控制挤压参数，模具工作带调整并氮化处理，调整后薄壁管材粗晶层厚度降到0.4毫米。”李旭介绍，“企业还根据客户个性化要求，定制专用拉弯设备，实现拉弯成形精度与回弹控制，产品轮廓精度、截面尺寸、力学性能均能通过终端客户严格验证。”

目前，创新集团汽车轻量化产品经加工后主要应用于防撞梁、门槛梁、电池包、热交换系统零件、吸能盒和车身悬架系统零件等。2025年，创新集团汽车轻量化铝型材产品销量实现稳步增长，已成为宝马、奔驰、奥迪、比亚迪、大众、沃尔沃、宁德时代等多个知名车企和动力电池品牌核心供应商。

向绿而行：破解“再生铝”的保级之题

铝是全球产量最大的有色金属，但冶炼过程能耗高。“双碳”目标成为硬约束，规模巨大的中国铝产业必须找到一条更绿色的发展道路。

获得1吨原生铝，需要消耗5吨铝土矿、排放11吨二氧化碳。理论上，报废的汽车、门窗、易拉罐中的铝都可以回收，循环利用率可达80％至90％。然而，废铝虽能循环利用，品质却大幅降低。2025年，全国再生铝产量达1160万吨，占铝供应总量比重突破20％。但这些再生铝绝大多数只能降级使用。

山东大学材料科学与工程学院教授武玉英分析：“再生铝来源品类繁杂，涵盖八大系列4000多种牌号，合金成分差异悬殊。精细分选不足带来品质损耗，熔炼环节再生铝熔体氢含量高、氧化物和金属夹杂多，铁相难以控制，大量高价值废铝被迫降级利用。”

改变再生铝的降级命运，“中国铝都”滨州率先迈步。在创新集团再生铝预处理车间，各类回收铝分区整齐码放，迎接它们的，是精细化破碎和多层次筛选。

“磁选筛分铁、钢等磁性金属，涡选分离锌、铜等非磁性金属，风选剔除塑料、沙尘、木屑等杂质，X光选按成分分类。”创新金属科技有限公司技术中心负责人成凯简要介绍了筛选流程。

熔炼才是真正的技术考验。企业依托山东创新合金研究院，联合中南大学、山东大学等高校团队，组建了由高层次专家带头的科研小组。

滨州落实“科技辅导员”制度精准赋能企业，指导创新集团牵头实施“高品质再生铝合金制造成套技术研发”等技术攻关，立项两项省重大科技创新工程项目，争取1569万元财政资金支持。团队将资金投入实验室升级，使每一批再生铝的微观组织和力学性能都能得到精确“把关”。

“金属显微组织、维氏硬度、拉伸试验、几何公差等8个检测设备均通过CNAS认证。”创新金属科技有限公司质检部部长辛文侠说。

废铝熔炼时，除渣和除气效果决定再生铝性能能否保级。团队反复试验微量元素配比、熔炼温度等变量，对设备进行多重改造。“采用自主研发的炉体精炼装置，让铝液流动起来，有效去除杂质，后端过滤最高目数可达120目。通过这一系列设备，我们可以获得高纯净度铝液进行合金化铸造。”再生铝车间主任张晓介绍。

如今，创新集团主流产品中再生铝添加比例已达60％以上。回收的民用废铝甚至升级应用于3C电子、汽车等高端产品。企业自主研发的全流程废铝保级回收技术，使再生铝达到原生铝品质标准。

“有四项国家标准是创新发起制定的，我们还发起两项国际标准的修订。这证明我国再生铝技术正在引领国际水平向前发展。”山东创新集团有限公司董事长、山东创新合金研究院院长崔立新表示，“再生铝作为低碳、低排放原材料，在碳足迹、碳关税等方面优于原生铝，我们拥有了很大的竞争优势和发展空间。”

开局“十五五”，创新集团将以“做强做大企业、实现效益提升”为目标，集中优势力量发展汽车轻量化、3C电子、高强高韧铝合金、高强高导铝合金线缆、高品质再生铝合金等产品，推动公司成为全球高端铝合金材料研发与绿色智造领航者。