今年初，美國環境保護署（Environmental Protection Agency）效倣國際慣例，宣佈制定新規則，減少汽車排放中的污染物。同樣，中國的國六A排放標準也將於今年生效，歐盟下一階段的歐6（排放）標准將于2021年生效。

隨著全球立法變得越來越嚴格，材料、車輛設計和推進系統的創新帶來了新的挑戰。輕量化是實現下一代排放目標的關鍵策略。此外，當汽車每減輕100公斤重量時，二氧化碳排放可以每100公里減少8.5克，因此減少汽車重量仍然是當務之急，製造商正在努力從每滴燃油中或一次電池充電獲取更多收益。此外，新興的電動和互聯車輛包含無數複雜的組件，並且也需要新的材料規格。

這一發展正在為整個供應鏈帶來關鍵的分析和品質控制要求——從鑄造廠、製造商和金屬部件生産商到電子産品供應商和回收設施。在這裡，我們考慮使汽車供應鏈在快速變化的時代取得成功的趨勢和技術。

輕量化之路

有助於減輕車輛重量的兩種關鍵金屬是鋁和鎂。鋁的重量約為鋼的三分之一，而鎂是最輕的結構金屬——比鋼輕75%，比鋁輕33%——而且鋁含量豐富，易於回收。寶馬(BMW)最近使用鋁將5係後擋板的重量減輕了一半以上；歐寶(Opel)(隸屬於歐洲第二大汽車製造商PSA集團)在Vectra的儀錶盤支架中使用鎂代替鋼，重量減輕了5公斤。

到2022年，預計平均每輛汽車將含有約100公斤鋁，以替代鋼鐵和其他材料。到明年，全球鎂和鋁合金汽車零部件市場預計將達到480億美元，年複合增長率約為7%。

因此，為了重新贏得市場份額，鋼鐵製造商正在開發超輕鋼，這種鋼的強度更高，價格更低，並且（幾乎）與鋁一樣輕。預計這些産品將於2021年投放市場。

為了滿足汽車製造要求，需要一系列精心控制的合金來提供汽車部件所需的性能。鋁本身可能相對較弱。而且，雖然鋰的引入顯著提高了鋁鋰合金的抗拉強度，但鋁鋰合金會變得易碎，容易變形和斷裂。添加磷和硫可以改善鋁鋰合金的可加工性，但這需要嚴格控制，因為磷和硫都會對耐蝕性産生不利影響。同樣，鎂也很脆，加入稀土元素（如鏑、鐠和鐿）可以改善這種情況。

適應電動汽車的發展

汽車電氣化也擾亂了汽車行業的供應鏈，尤其對鍛造和金屬鑄造行業構成了重大的、迫在眉睫的威脅。內燃機（ICE）的平均動力總成有大約107個鍛造零件和大約550美元的金屬鑄件，但像特斯拉這樣的電動汽車通常只有不到10個鍛造零件和大約200美元的鑄造零件，而這些零件大多是壓鑄件。

幾個因素正在聯合起來，使迫在眉睫的車隊轉向電動汽車(電動汽車)是不可避免的，包括全球環境問題和立法，以及全球最大的汽車市場中國隨後做出的決定，即其所有汽車都將是電動汽車。大眾汽車（Volkswagen）和通用汽車（GM）等公司已宣佈，他們不會對內燃機(ICE）進行進一步的研發，部分原因是為了避免歐盟對每輛車每天3萬歐元的違規罰款。

提高車輛續航里程的努力也在推動全球轉向車輛輕量化的步伐。一輛車的每一部分都在接受可能的重新設計的嚴格審查，所有的材料都可能是新的，並在新一代的電動汽車中得到改進。

儘管美國預計的轉型速度慢于中國等國，但整個汽車供應鏈的製造商正被迫重新考慮自己的商業模式，重新專注于開發創新工藝和材料，以度過即將到來的風暴。儘管美國能源情報署(EIA)估計，到2033年，電動汽車將僅佔美國道路上轎車/輕型卡車的5%和貨運卡車的0.5%，但精明的企業現在應該為不可避免的變化做好準備-正如老話所説，小洞不補大洞吃苦。

隨著鑄造廠、金屬鑄造廠和其他製造商的適應，他們可能會更加嚴格地工作，以最實惠的價格生産出最高品質的零件。實現這一目標自然會帶來新的材料分析挑戰，也需要加以應對。

分析技術發展動態

五年後，車輛使用的材料範圍可能會比以往任何時候都大，確保為正確的部件使用正確的材料的需求將是至關重要的。隨著車輛設計的發展和新材料的開發，技術也在不斷發展，以提供有效的材料分析，並使供應鏈每個階段的製造商能夠改進來料和出廠零件的品質控制。

越來越多的公司也傾向於100%的PMI（材料可靠性鑒定），為了追求100%的品質，越來越多的公司投資于改進品質控制過程的工具。就原材料和金屬部件而言，我們看到，企業對供應商證書的依賴性降低，對分析儀器的投資增加。考慮到電子産品在汽車等高要求市場的關鍵作用和日益增長的作用，生産和品質控制的可靠性和準確性對於安全至關重要，許多電子産品在內部轉換分析。

正在開發的新合金的品質來自於擁有合適工具的製造商。從確保使用正確的材料來控制金屬熔體，對組織來説，投資于能夠快速準確地為決策提供結果的分析儀是至關重要的。這包括為團隊提供手持式鐳射誘導擊穿光譜(LIBS)、X射線熒光(XRF)或光學發射光譜(OES)分析儀，用於材料分析和品質檢查，以驗證材料牌號。

對於ppm級別的合金分析，OES技術提供了最精確的結果，覆蓋了金屬中所有元素的光譜，包括磷、硫和硼，這些元素根本無法用手持LIBS或XRF分析儀進行測量或具有必要的檢測極限。

新一代OES分析儀專為快速、可靠和經濟實惠的熔體和原材料分析而設計。它們可以分析所有主要的合金元素，並識別金屬中極低水準的殘留元素、痕量元素和待處理元素。

結論

行業創新的步伐給整個汽車供應鏈帶來了嚴峻的品質控制挑戰，相應地，材料分析領域也發生了迅速的變化。OES、XRF和LIBS等技術的不斷發展和應用使分析變得更容易，具有釋放商業價值的巨大潛力。為汽車開發流程的每個階段選擇合適的技術對於確保分析跟上行業創新和不斷變化的法規需求至關重要。分析技術的持續創新和發展對於幫助汽車業應對當前和未來的挑戰至關重要。