8000 Serie und andere Aluminiumlegierungen: Vergleich von Zusammensetzung und Leistung
HW-A. Grundlegende Unterschiede in der Legierungszusammensetzung und den Verstärkungsmechanismen
EIN. Eingehende Analyse zentraler Kompositionssysteme (Einschließlich Standards zur Verunreinigungskontrolle)
8000 Serie und andere Aluminiumlegierungen beruhen auf der genauen Regulierung der Legierungselemente und der strengen Kontrolle der Verunreinigungselemente. Die Zusammensetzungsgradienten verschiedener Qualitäten entsprechen GB/T 3190-2022 Chemische Zusammensetzung von Knetaluminium und Aluminiumlegierungen:
- 5000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf (Al-Mg-Legierungen): Als primäres Legierungselement dient Magnesium (Legierung 5052 enthält 2.2%-2.8% mg; Legierung 5083 enthält 4.0%-4.9% mg), ergänzt durch Mangan (0.3%-1.0%) und Chrom (0.05%-0.25%). Die Grenzwerte für die Verunreinigung liegen bei Fe ≤ 0.4% und Si ≤ 0.25%. Als nicht aushärtbare verfestigungsfähige Legierungen, sie haben einen Aluminiumgehalt ≥ 95%. Die Kraft wird dadurch gesteigert Ersatzfeststofflösungsverstärkung von Mg (das 17% Der Unterschied im Atomradius zwischen Mg und Al führt zu einer Gitterverzerrung), während Mn die Rekristallisation über die hemmt Korngrenzensegregationseffekt, Kontrolle der Korngröße innerhalb von 20–50 μm.
- 7000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf (Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen): Zink ist das zentrale stärkende Element (Legierung 7050 enthält 5.7%-6.7% Zn; Legierung 7075 enthält 5.1%-6.1% Zn), kombiniert mit Kupfer (1.2%-2.6%) und Magnesium (1.9%-2.9%) ein Verbundsystem zu bilden. Die Verunreinigungsgrenzen liegen bei Fe ≤ 0.15% und Si ≤ 0.12%. Niederschlagsverstärkung ist durch Wärmebehandlung erreichbar (T6: Lösungsbehandlung + künstliche Alterung; T7451: Lösungsbehandlung + schrittweise Alterung). η-Phase (MgZn₂) fällt dispersiv aus der übersättigten festen Lösung aus (Größe: 5-15nm), und S-Phase (Al₂CuMg) reguliert die Grenzflächenbindungsenergie durch Cu, Dadurch kann die Zugfestigkeit der Legierung 500 MPa überschreiten.
- 8000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf (Mehrkomponentenlegierungen): Mainstream-Klassen (z.B., 8011) enthalten Nickel (0.5%-1.5%), Eisen (0.3%-0.8%), und Silizium (0.2%-0.6%), während High-End-Klassen (z.B., 8030) Scandium hinzufügen (0.1%-0.3%) und Zirkonium (0.05%-0.15%), mit Aluminium-Reinheitsreichweite 99.7%-99.9%. Stärke wird durch die synergistische Wirkung von erreicht Dispersionsverstärkung durch Al₃Ni (Größe: 20-30nm) und FeSiAl-Verbindungen, und Kornfeinungsverstärkung induziert durch Sc (Korngröße auf 10-15μm verfeinert). In der Zwischenzeit, Zr hemmt die Korngrenzenmigration über die Leerstandsfalleneffekt, Verbesserung der thermischen Stabilität.
B.Visueller Vergleich der Verstärkungsmechanismen (Einschließlich Phasenumwandlungskinetik)
| Stärkungstyp | 5000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf (5052/5083) | 7000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf (7050/7075) | 8000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf (8011/8030) |
| Wärmebehandlungsverstärkung | Nicht erreichbar (kein kinetisches Fenster für die Bildung der Präzipitatphase) | T6-Temperament: Lösungsbehandlung bei 470℃ für 1 Stunde + Alterung bei 120℃ für 24 Stunden (Niederschlagsrate der η-Phase: 85%); T7451 Temperament: Lösungsbehandlung bei 470℃ für 1 Stunde + schrittweise Alterung bei 100℃ für 8 Stunden + 150℃ für 16h (η’→η Phasenumwandlung) | Alterung bei niedriger Temperatur möglich z 8030: Lösungsbehandlung bei 450℃ für 1,5 Stunden + Alterung bei 120℃ für 8 Stunden (Al₃Sc-Ausfällungsrate: 70%) |
| Phasen der Kernstärkung | Keine offensichtlichen Ausfällungen (nur Verstärkung der Gitterverzerrung) | η-Phase (MgZn₂, kubisch raumzentrierte Struktur) + S-Phase (Al₂CuMg, orthorhombische Struktur) | Al₃Ni (flächenzentrierte kubische Struktur) + Al₃Sc (L1₂-Struktur, Vergröberungswiderstandstemperatur > 300℃) |
| Pfad zur Kraftsteigerung | Kaltverfestigung (H112-Temp: Kaltumformgeschwindigkeit 20%-30%, Versetzungsdichte 10¹⁴-10¹⁵m⁻²) | Niederschlagsverstärkung (60% Beitrag) + Versetzungsverstärkung (30% Beitrag) + Korngrenzenverstärkung (10% Beitrag) | Festlösungsverstärkung (25% Beitrag) + Kornfeinungsverstärkung (40% Beitrag) + Niederschlagsverstärkung (35% Beitrag) |
HW-B. Quantitativer Vergleich wichtiger Leistungsparameter (Einschließlich dynamisch-mechanischer Eigenschaften)
EIN. Mechanische Eigenschaftsmatrix mehrerer Qualitäten (Ergänzt durch dynamische Parameter)
| Leistungsindikator | 5052-H112 | 5083-H112 | 7050-T7451 | 7075-T651 | 8011-H18 | 8030-T6 |
| Dichte (g/cm³) | 2.72 | 2.72 | 2.82 | 2.82 | 2.71 | 2.73 |
| Zugfestigkeit (MPa) | 175 | 310-350 | 510 | 572 | 380-420 | 450 |
| Ertragsstärke (MPa) | 195 | 211 | 455 | 503 | 350 | 400 |
| Verlängerung (% , L=50mm) | 12 | 14 | 10 | 11 | 12-16 | 15 |
| Härte (HB, 500kgf-Last) | 60 | 65 | 135 | 150 | 105 | 120 |
| Elastizitätsmodul (GPa) | 70 | 71 | 72 | 73 | 69 | 70 |
| Wachstumsrate von Ermüdungsrissen (da/dN, ΔK=20MPa・m¹/²) | 3.2×10⁻⁹m/Zyklus | 2.8×10⁻⁹m/Zyklus | 1.5×10⁻⁹m/Zyklus | 1.2×10⁻⁹m/Zyklus | 2.1×10⁻⁹m/Zyklus | 1.8×10⁻⁹m/Zyklus |
| Salzsprühbeständigkeitszeit (H, GB/T 10125) | 1000 | 1500 | 500 | 200 | 2000 | 2500 |
| Datenquelle: GB/T 228.1-2021 Metallische Materialien – Zugversuch – Teil 1: Testmethode bei Umgebungstemperatur; GB/T 6398-2017 Metallische Materialien – Bestimmung der Wachstumsraten von Ermüdungsrissen | – | – | – | – | – | – |
B. Eingehende Analyse der Prozesskompatibilität
- Schweißbarkeit und Fehlerkontrolle (Basierend auf AWS D1.2 Standard)
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- 5000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf: Aufgrund des Fehlens einer durch Cu verursachten interkristallinen Korrosionsempfindlichkeit, die Festigkeitserhaltungsrate von Schweißverbindungen erreicht 85%-90%. Es ist mit dem MIG-Schweißen kompatibel (ER5356 Fülldraht, Durchmesser 1,2 mm) mit kontrollierter Wärmezufuhr von 15–25 kJ/cm. Die Vorbehandlung vor dem Schweißen erfordert eine alkalische Entfettung (NaOH-Konzentration 5%-8%, 50℃ für 5min) kombiniert mit mechanischer Reinigung mit 120-180 Körnige Edelstahlbürsten, um den Oxidfilm sicherzustellen (Al₂O₃) Dicke ≤ 5μm und Porosität ≤ 0.3%.
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- 7000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf: Die Entmischung von Zink und Magnesium führt zu a Heißrissempfindlichkeit (HCS) Koeffizient von 0.8-1.2. ER5356 Fülldraht (enthaltend 5% Wenn der Temperaturgradient der Flüssigkeit verringert werden soll) ist erforderlich, mit MIG-Schweißparametern: Strom 180-200A, Spannung 22-24V, Schweißgeschwindigkeit 5-8 mm/s, und Wärmeeintrag ≤ 20 kJ/cm. Nach dem Schweißen ist eine 24-stündige Alterung bei niedriger Temperatur bei 120 °C erforderlich, um die Festigkeit der Verbindung wiederherzustellen 75%-80% des Grundmetalls.
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- 8000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf: Mäßige Schweißbarkeit, kompatibel mit ER4043 Fülldraht (enthaltend 5% Und). Beim WIG-Schweißen wird das Schutzgas Argon verwendet (Durchflussrate 15–20 l/min für die Vorderseite, 8-10L/min für die Rückseite). Kontrolle der Lichtbogensteifigkeit erreicht ein Penetrationsverhältnis von 0.6-0.8, mit Porosität ≤ 0.5% und Beibehaltungsrate der Verbindungskorrosionsbeständigkeit ≥ 90%.
- Formbarkeits- und Kostensynergieanalyse
| Legierungsserie | Mindestbiegeradius (t = Blechdicke) | Prägetiefe (mm, Raumtemperatur) | Rohstoffkosten (10,000 RMB/Tonne) | Lebenszykluskosten (LCC, 10,000 RMB/Tonne, 10-Jahreszyklus) | Sterben Leben (10,000 Zyklen, Kaltprägen) | Grenzdiagramm bilden (FLD) Grad |
| 5000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf | 1.5T (H112-Temp) | 120 (Legierung 5052) | 2.8-3.2 | 8.6 (inklusive Wartungskosten 0,8×10⁴ RMB/Tonne) | 15-20 | FLD 0.25 |
| 7000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf | 3T (T6-Temperament) | 80 (Legierung 7075) | 4.2-4.8 | 11.2 (inklusive Wärmebehandlung kostet 1,5×10⁴ RMB/Tonne) | 8-12 | FLD 0.18 |
| 8000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf | 2T (T6-Temperament) | 100 (Legierung 8030) | 5.0-5.5 | 9.8 (inklusive Oberflächenbehandlung kostet 0,5×10⁴ RMB/Tonne) | 12-16 | FLD 0.22 |
HW-C. Kompatibilitätslogik und Anwendungsunterschiede beim Leichtbau von Nutzfahrzeugen
A.Kompatibilitätsstrategie und technische Anforderungen auf Komponentenebene
| Nutzfahrzeugkomponente | Bevorzugte Legierungssorte | Grundlegende technische Anforderungen (Basierend auf GB/T 34546-2017) | Leichter Vorteil (vs. Q345-Stahl) | Prozessanpassung (Einschließlich Prüfnormen) | Typische dynamische Belastungen unter Arbeitsbedingungen |
| Karosserieteile | 5052-H112 | Dehnung ≥12 %, Salzsprühbeständigkeit ≥1000h, Oberflächenverzerrungsrate ≤1,5 % | 35% Gewichtsreduktion, 8% Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs | Stempeln (Werkzeuggenauigkeit IT8) + MIG-Schweißen (UT-Level 2 Inspektion) | Statische Belastung ≤1,2 kN/m², Stoßbelastung ≤5kN |
| Rahmenlängsträger | 7050-T7451 | Zugfestigkeit ≥500 MPa, Ermüdungslebensdauer ≥1,2×10⁶km (10⁷ Zyklen), Biegesteifigkeit ≥20kN/mm | 28% Gewichtsreduktion, 5% Reduzierung des Fahrwiderstands | Extrusion (Profiltoleranz IT9) + T7451 Wärmebehandlung (Härteunterschied ≤5HB) | Biegelast ≤80kN, Torsionslast ≤12kN・m |
| Tankstruktur | 8030-T6 | Jährliche Korrosionsrate ≤0,18 mm (3.5% NaCl-Lösung), Schweißverbindungsfestigkeit ≥380 MPa, Dichtheit ≤1×10⁻⁴Pa・m³/s | 22% LCC-Reduzierung, 50% verlängertes Wartungsintervall | Walzen (Rundheitstoleranz ≤0,5 %) + Reibrührschweißen (RT-Level 2 Inspektion) | Innendruckbelastung ≤0,8 MPa, Vibrationsbelastung ≤2g |
| Radbaugruppen | 5083-H112/8011 | Härte ≥65HB, dynamischer Gleichgewichtsfehler ≤5g, Radialschlag ≤0,15 mm | 18% Verringerung des Trägheitsmoments, 3% kürzerer Bremsweg | Schmieden (Schmiedeverhältnis ≥3) + Alterungsbehandlung (metallografischer Strukturgrad ≥Grade 2) | Radiallast ≤15kN, Stoßbelastung ≤30kN |
B. Typische Anwendungsfälle
- Maxus EV30 reine elektrische Logistikfahrzeugkarosserie
Eine Hybridstruktur aus 5052-H112-Aluminium-Stanzblechen (Dicke 1,5–2,0 mm) und 6061-T6-Profile werden übernommen, durch Aluminium-Nahtschweißung verbunden (Schweißgeschwindigkeit 1,2 m/min, Wärmeeintrag 18kJ/cm) und FDS (Fließbohrschraube) Technologie (Anzugsdrehmoment 25–30 Nm, Gelenkfestigkeit ≥3kN). Fahrzeugkollisionstests bestätigen, dass die Torsionssteifigkeit der Karosserie 28 kN・m/rad erreicht (12% höher als Stahlkonstruktionen), Das Leergewicht wird von 1850 kg auf 1073 kg reduziert (41.9% Gewichtsreduktion), Die NEFZ-Reichweite erhöht sich von 280 km auf 350 km (25% Zunahme), und der Stromverbrauch auf 100 km sinkt von 14 kWh auf 11,5 kWh (17.9% Reduktion).
- Sinotruk Howo TH7 Schwerlast-LKW-Rahmen
7050-T7451 extrudierte Profile (Querschnitt 200×80×6mm, Länge 12000mm) Ersetzen Sie Q345-Stahl (Dicke 8mm). Nach Salzsprühtest (GB/T 10125, 500H), Die Oberflächenkorrosionsflächenrate beträgt ≤3 %. Ermüdungstests (Spannungsverhältnis R=0,1, Frequenz 10Hz) zeigen nach 10⁷ Zyklen keinen Bruch (Dauerfestigkeit 320 MPa). Das Gewicht der Rahmenbaugruppe reduziert sich von 520 kg auf 375 kg (27.9% Gewichtsreduktion). Ausgestattet mit einem 440 PS starken Motor, Der Kraftstoffverbrauch auf 100 km sinkt von 38 l auf 35 l (7.9% Reduktion) unter Volllast (49 Tonnen), und die Rahmenlebensdauer erstreckt sich von 8×10⁵km auf 1,2×10⁶km (50% Zunahme).
- CIMC Reefer 8×4 Chemikalientankertank
8030-T6-Aluminiumbleche (Dicke 6mm, Breite 2400 mm) werden zum Walzen und Schweißen verwendet. Parameter des Reibrührschweißens: Drehzahl 1200 U/min, Schweißgeschwindigkeit 500mm/min, Schulterdruck 30 kN. Immersionstests in 30% NaCl-Lösungen zeigen, dass die jährliche Korrosionsrate ab 0,32 mm abnimmt (Legierung 5083) bis 0,18 mm (43.8% Reduktion). Prüfung der Tankdichtheit (0.8MPa Luftdruck, 30Mindestdruckhaltung) zeigt einen Druckabfall von ≤0,02 MPa. Das Tankgewicht wird von 1850 kg auf 1320 kg reduziert (28.6% Gewichtsreduktion), Die Lebensdauer erstreckt sich von 8 Jahre bis 13 Jahre (62.5% Zunahme). Obwohl die Anschaffungskosten um steigen 12,000 RMB, Der 13-jährige Lebenszyklusnutzen erhöht sich um 86,000 RMB (einschließlich 65,000 RMB an Wartungseinsparungen und 21,000 RMB an Kraftstoffeinsparungen).
HW-D. Prozesslösungen und technische Trends
EIN. Wichtige Prozessherausforderungen und Gegenmaßnahmen
- Kontrolle von Schweißfehlern
| Fehlertyp | 5000 Serienlösungen (Basierend auf numerischer Simulation) | 7000 Serienlösungen (Multiphysik-Kopplungsanalyse) | 8000 Serienlösungen (Mikrostrukturvorhersage) |
| Oxidfilm | Vorschweißen mit NaOH-Lösung entfetten (5%-8%, 50℃ für 5min) + mechanische Reinigung mit Edelstahlbürsten der Körnung 120. FLUENT-Simulation verifiziert: Der Oberflächenspannungskoeffizient verringert sich von 0,8 N/m auf 0,6 N/m, Entfernungsrate des Oxidfilms ≥98 % | AC-WIG-Schweißen (Frequenz 100Hz) zur kathodischen Reinigung + Argon-Abschirmung auf der Rückseite (Durchflussrate 8-10L/min). SYSWELD-Simulation: Wärmeeinflusszone (HAZ) Breite kontrolliert auf 3–5 mm, Tiefe der interkristallinen Korrosion ≤0,1 mm | Mechanisches Schleifen (180-240 Schleifpapier mit Körnung) + gemischtes Schutzgas (Ar:Er=7:3). Thermo-Calc-Simulation: Die Erstarrungsrate des Schmelzbades erhöhte sich um 20%, Die Gleichmäßigkeit der Al₃Ni-Phasenausscheidung wurde verbessert 30% |
| Heißes Knacken | Keine besondere Behandlung erforderlich (HCS-Koeffizient <0.6). Der Wärmeeintrag beim MIG-Schweißen wird auf 15–25 kJ/cm geregelt. Marc-Simulation: Erstarrungstemperaturbereich ≤50℃, Rissempfindlichkeitsindex ≤0,2 | ER5356 Fülldraht (5% Und) + Segmentschweißen (Zwischenpasstemperatur ≤100℃). ABAQUS-Simulation: Eigenspannungsspitze von 350 MPa auf 280 MPa reduziert, Heißrissrate <0.5% | Wärmeeintrag kontrolliert ≤15kJ/cm (Strom 160-180A, Spannung 20-22V). JMatPro-Simulation: Flüssigkeitstemperatur um 5℃ erhöht, Fest-Flüssigkeits-Koexistenzzone verengt sich um 10%, Heißrissrate <1% |
| Erweichung | Schweißgeschwindigkeit ≥8mm/s. ANSYS-Simulation: Die Breite der HAZ-Erweichungszone wird auf 2–3 mm gesteuert, Härteverlust ≤15 % | Alterung nach dem Schweißen bei niedriger Temperatur bei 120 °C für 24 Stunden. DSC-Analyse: η’-Phasen-Niederschlagsmenge wiederhergestellt 90% des Voralterungsniveaus, Erholungsrate der Gelenkkraft ≥80 % | Schweißstrom ≤180A. Herkunftsdatenanalyse: HAZ-Kornwachstumsrate ≤15 %, Härteerhaltungsrate ≥85 % |
- Optimierung des Umformprozesses
- 5000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf: Warmprägeverfahren (150℃, Druckhaltezeit 10s) wird übernommen. Prägewege werden mittels Dynaform-Simulation optimiert, Erhöhung der FLD-Note ab 0.22 zu 0.25, mit Umformqualifikationsrate komplexer gekrümmter Oberflächen (Krümmungsradius ≤50mm) erreichen 98%. Infrarot-Temperatursensoren (Genauigkeit ±2℃) Überwachen Sie die Blechtemperatur in Echtzeit, um eine Temperaturschwankung von ≤5℃ sicherzustellen.
- 7000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf: Stufenweises Formen (2-3 geht vorbei) + Zwischenglühen (340℃ für 1 Stunde, Abkühlrate 5℃/min) verwendet wird. Die Spannungsverteilung wird über AutoForm simuliert, Reduzierung der Eigenspannung nach der Umformung von 300 MPa auf 150 MPa und Rückfederung auf ≤1,5°. Servopressen (Reaktionszeit 10ms) ermöglichen eine geschlossene Druckregelung, Erreichen einer Umformgenauigkeit der Güteklasse IT10.
- 8000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf: Anpassung des Nickelgehalts (0.8%-1.2%) reduziert Schwankungen der Streckgrenze (≤5 MPa). Hydroforming (Druck 20-30 MPa) angewendet wird, und Wanddickenverteilung wird über LS-DYNA simuliert, Kontrolle der minimalen Wanddickenabweichung ≤0,1 mm. Der Biegeradius verringert sich von 2,5t auf 2t (20% Reduktion), mit Oberflächenrauheit Ra ≤1,6μm nach dem Biegen.
B. Materialentwicklungstrends
- Leistungsstark 8000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf
Through multi-component micro-alloying with scandium (Sc), Zirkonium (Zr), and yttrium (Y), the newly developed 8035 Grad (Sc:0.2%-0.3%, Zr:0.1%-0.15%, Y:0.05%-0.1%) achieves tensile strength exceeding 500MPa while maintaining 16% Verlängerung. Its fatigue crack growth rate (da/dN) decreases to 1.2×10⁻⁹m/cycle (33.3% reduction compared to 8030). Laser additive manufacturing (SLM) enables integrated forming of complex structures with printing density ≥99.5%. Large-scale application in commercial vehicle frames and suspension systems is expected by 2026 (cost target: 45,000 RMB/Tonne).
- Corrosion Resistance Enhancement of 7000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf
Micro-arc oxidation (MAO) is used to prepare Al₂O₃-TiO₂ composite ceramic coatings on 7075-T6 surfaces (thickness 10-15μm, hardness ≥800HV), increasing salt spray resistance time from 500h to 1500h (200% Zunahme) with coating adhesion ≥50MPa. Combined with plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD), a SiC coating (thickness 2-3μm) bildet sich auf der Beschichtungsoberfläche, die Verschleißfestigkeit weiter verbessert (Reibungskoeffizient reduziert von 0.6 zu 0.3). Einsatz in schweren Nutzfahrzeugen in Küstengebieten (z.B., Hafentraktoren) ist machbar durch 2025.
- Kostenoptimierung von 5000 Fabrikpreis Großhandel Gold eloxiertes Aluminiumblech zum Verkauf
Die Stranggießen und Walzen (CCR) Das Verfahren ersetzt das herkömmliche Warmwalzen von Barren, Verkürzung des Produktionszyklus von 15 Tage bis 2 Tage (86.7% Reduktion) und Reduzierung des Energieverbrauchs durch 30% (von 500 kWh/Tonne auf 350 kWh/Tonne). Präzise Kontrolle des Magnesiumgehalts (4.0%-4.5%) gewährleistet eine Zugfestigkeit von ≥310 MPa und reduziert gleichzeitig die Rohstoffkosten 12% (aus 32,000 RMB/Tonne zu 28,000 RMB/Tonne). Massenanwendung in Karosserieteilen sparsamer Nutzfahrzeuge (z.B., Lkw für den städtischen Verteilerverkehr) wird erwartet von 2024.
