材料科学高不可攀的金属:65种重点产品和42家上市公司

来源:理财周报  日期:2013-9-10

 

  理财周报材料科学实验室对于材料科学的研究,来到了基础物质研究部分的收官阶段。本期我们将重点研究的,是高端金属结构材料。

  根据工信部《新材料产业“十二五”》规划(下称《规划》),高端金属结构材料是指较传统金属结构材料具有更高的强度、韧性和耐高温、抗腐蚀等性能的金属材料。

  具体而言,高端金属结构材料主要包括高品质特殊钢、铝合金、镁合金和钛合金四大类别,涉及65种重点产品目录。

  其中,高品质特殊钢和铝合金最为常见,技术相对成熟,应用领域也比较广。高品质特殊钢广泛应用于核电、汽车、航空航天、造船等产业,铝合金则主要应用于运输工业领域。

  镁合金和钛合金则因其优异的性能,近年来备受青睐。在美国,55%以上的钛合金都被用来发展航空航天等高端科技领域,镁合金则在消费电子、医疗、汽车等领域出现爆发式增长,大有替代铝合金等传统合金之势。

  根据理财周报的统计,目前二级市场上世纪高端金属结构材料的公司有42家,其中绝大多数都是特殊钢和铝合金的生产商,而涉及前沿镁合金和钛合金生产的公司仅有6家,且技术水平与国外仍有明显差距。

  最具想象力的金属:镁合金

  在此前的研究中我们已介绍过,结构材料指以力学性能为主的工程材料;而高性能结构材料一般指具有更高的强度、硬度、塑性、韧性等力学性能,并适应特殊环境要求的结构材料。在材料科学领域,除了高性能结构材料,还有新型功能材料和先进复合材料。

  本期高端金属机构材料中研究的品种,主要是高品质特殊钢以及铝合金、镁合金以及钛合金,下面来逐一认识一下这些新材料。

  根据《规划》,高品质特殊钢“以满足装备制造和重大工程需求为目标,发展高性能和专用特种优质钢材。”重点发展的特殊钢分为五大类别,分别是核电用钢、超超临界火电用钢、高品质不锈钢、高性能汽车钢和其他高品质特殊钢。

  其中涉及的重点产品包括核岛压力容器钢板、700℃蒸汽参数超超临界火电机组用钢、超纯铁素体不锈钢、高品质轴承钢等34种,占据了高端金属材料重点产品目录的一半以上。

  生产这些高品质特殊钢的的关键技术,是开发超高纯铁(S+P<35ppm)冶炼、大规格铸锭熔铸、大锻件最佳化学成分配比、成型和热处理工艺技术,低成本、低能耗高品质特钢流程技术,关键装备则是开发高功率(单枪功率≥500Kw)电子束炉和等离子炉,大型特钢精炼真空电渣炉。

  高特质特殊钢上游行业是黑色金属冶炼,而下游的应用则包括核电、汽车、航空航天、造船等产业,二级市场中涉及高品质钢生产的企业有15家。其中,飞机制造和船舶制造由于兼备“航天军工”概念,符合战机和航母制造标准的特殊钢生产企业具备较大的想象力。

  为进一步突出高品质特殊钢的发展地位,《规划》还将“高性能钢铁材料专项工程”列为十二五期间的十大重点工程之一,工程目标是“到2015年,形成年产高品质钢800万吨的生产能力,基本满足核电、高速铁路等国家重点工程以及船舶及海洋工程、汽车、电力等行业对高性能钢材的需要。”

  铝合金方面,共包括高性能铝合金半固态坯料及零件、涡轮发动机压叶轮材料、深冷铝合金板材等9种重点产品。由于铝合金的生产工艺和技术也相对比较成熟,二级市场上涉及铝合金生产的企业也比较多,共有21家。

  铝合金由于性价比较高,在下游的应用领域也比较广泛:在汽车、航空航天、高铁、地铁等运输工业领域的应用尤为常见。

  铝合金与镁合金、钛合金统称为高强轻型合金材料,被《规划》列入十二五期间的十大重点发展工程之一。铝合金发展的目标,是“到2015年,关键新合金品种开发取得重大突破,形成高端铝合金材30万吨。”

  钛合金方面,十二五期间重点发展的产品有优质宽幅冷轧纯钛板材、钛及钛合金带材等10种,主要应用领域是航空航天、核电和海洋装备等方面。“钛合金十二期间的发展目标,是到2015年,形成高端钛合金材2万吨。”

  “钛合金目前仍处于精深加工技术研发及产业化阶段。国外钛及其合金加工的主要企业有美国timet公司、rmi公司、俄罗斯的vsmpo公司,日本的神户制钢和住友公司,他们代表了世界钛及其合金加工材料生产技术的最高水平。”中信建投研究员高方宏对记者表示,“国内掌握这些技术的公司宝钛股份(600456.SH)、西部材料(002149.SZ)等。”

  高端金属结构材料中最具想象力的,无疑是镁合金。

  消费电子和医疗新看点

  镁合金是压铸常用合金中最轻的金属,密度是铝的三分之二、钢的四分之一,具有比重轻,强度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及减振性好和易于回收等优点,能够满足汽车工业减重以及通迅电子器件高度集成化和轻薄小型化的要求。

  《规划》中,镁合金包括耐热铸造镁合金、高性能镁合金挤压型材等12种重点产品,并提出“到2015年,要形成高强镁合金压铸及型材和板材15万吨的生产能力”的目标。不过,受生产成本和技术制约,二级市场上涉及镁合金生产的仅有云海金属(002182.SZ)和宜安科技(300328.SZ)等寥寥几家企业。

  在下游应用领域方面,随着生产成本的降低,镁合金凭借其优异的性能,在汽车、航空航天、医疗器械、3C产品等领域的应用快速增长,并逐步替代铝合金等传统合金。

  以目前最为炙手可热的3C消费电子领域为例,无论是苹果的iphone5还是三星的S4等高端产品均增加了镁合金的使用,使其外观更轻薄和时尚。据悉,采用镁合金替代钢片,重量可减轻75%。此外,镁合金还可100%简单再生使用,为“绿色环保”材料。国金证券预计,“未来镁合金制品在消费电子领域需求将有望保持50%以上高速增长。”

  此外,宜安科技与aapImplantateAG投资合作开展“生物可降解医用镁合金植入物”项目。虽然该项目尚未有上市产品,但镁合金在生物医疗方面的广阔前景可见一斑。


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