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發(fā)布日期:2024-8-23 來源:順益工業(yè)集成服務(wù)商
國外金屬材料及技術(shù)發(fā)展概況
目前世界上已有50萬種材料,而新材料正以每年大約5%的速度增長,現(xiàn)今全世界已有800多萬種人工合成的化合物,而且每年還以25萬種的速度遞增,其中有相當(dāng)一部分將成為新材料。新材料在新興技術(shù)中的產(chǎn)值居于首位,2000年全世界12項(xiàng)新興技術(shù)的市場總營業(yè)額達(dá)到10000億美元,其中新材料占40%。鋼鐵業(yè)是全球*大金屬產(chǎn)業(yè)和第二大人造材料產(chǎn)業(yè),其年產(chǎn)量達(dá)7.5億噸,位居水泥的11億噸之后。
作為結(jié)構(gòu)材料,鋼鐵產(chǎn)品在社會生活中應(yīng)用非常廣泛,無論是當(dāng)前還是今后較長時間內(nèi)鋼鐵材料都將占主導(dǎo)地位。世界鋼鐵工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的主流是縮短流程、減少工序、降低能耗降低成本、提高質(zhì)量、提高效率,使鋼鐵工業(yè)從粗放式向集約化方向發(fā)展。目前鋼鐵技術(shù)的發(fā)展主要涉及到鋼鐵冶煉新技術(shù),鋼鐵生產(chǎn)新工藝流程的開發(fā),鋼鐵材料的連鑄連軋技術(shù)、鋼鐵用能新技術(shù)、軋鋼技術(shù)、冷軋產(chǎn)品的高質(zhì)和高功能化以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用等幾個方面。現(xiàn)代科技發(fā)展表明,每一項(xiàng)重大的新技術(shù)產(chǎn)生,往往都依賴于新材料的發(fā)展,由于新材料在發(fā)展高技術(shù)、改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、增強(qiáng)綜合國力和國防實(shí)力方面起著重要的作用,世界各發(fā)達(dá)國家都非常重視它的研究開發(fā)工作,并制定了相關(guān)發(fā)展計(jì)劃,例如美國、日本、歐盟、俄羅斯、韓國等。
國內(nèi)金屬新材料及技術(shù)發(fā)展概況
國家高度重視金屬新材料的發(fā)展
高性能金屬材料產(chǎn)業(yè)是高新技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),前沿技術(shù)不斷突破,新產(chǎn)品開發(fā)不斷加快,在新材料領(lǐng)域中占有重要的戰(zhàn)略地位。目前,高性能金屬材料技術(shù)正處于加快發(fā)展的關(guān)鍵時期,作為當(dāng)今科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的重要前沿領(lǐng)域,高性能金屬材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平成為一個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、科技進(jìn)步和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。
科技部火炬中心統(tǒng)計(jì),2000年全國高新區(qū)的新材料產(chǎn)品有2661種,年銷售收入達(dá)到676.79億元,占主要技術(shù)領(lǐng)域合計(jì)的12%。到2000年底,省級認(rèn)定的以新材料為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、銷售收入過億元的高新技術(shù)企業(yè)有661家,占銷售收入過億元的高新技術(shù)企業(yè)總數(shù)的25.9%。到2001年止,科技部認(rèn)定的以新材料為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)221家,占重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)總數(shù)的28.3%。國家“十五”規(guī)劃中明確地指出要有選擇加快信息技術(shù)、生物工程和新材料等三個高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),新材料列為*重要的發(fā)展領(lǐng)域之一。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測,近幾年內(nèi),新材料產(chǎn)業(yè)市場需求平均年增長約在10%以上,我國新材料產(chǎn)業(yè)正處于強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢。
“863”計(jì)劃,是國家的中長期高技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃,其中的7個高技術(shù)研究領(lǐng)域中,新材料研發(fā)被作為重點(diǎn)之一。一是光電子材料及器件主題:二是特種功能材料技術(shù)主題;三是高性能結(jié)構(gòu)材料技術(shù)主題:以國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重大需求為導(dǎo)向,發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能結(jié)構(gòu)材料及其先進(jìn)制備、成形與加工技術(shù),重點(diǎn)開發(fā)輕質(zhì)、高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料,*批課題安排了45個項(xiàng)目。
“973計(jì)劃,是國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃,選擇的30個重大課題中有7個與材料有直接關(guān)系,包括改造傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)涉及的基礎(chǔ)問題;發(fā)展高技術(shù)新材料涉及的基礎(chǔ)問題;材料設(shè)計(jì)、制備、成型、改性及使用中的基礎(chǔ)問題。
國家自然科學(xué)基金,是國家為支持自然科學(xué)基礎(chǔ)性研究而設(shè)立的專項(xiàng)基金,它大力支持具有重要應(yīng)用前景,特別是具有新思想,新方法以及可能產(chǎn)生新成果的材料方面的基礎(chǔ)性研究。國家自然科學(xué)基金委員會資助的研究課題,與材料有關(guān)的約占四分之一。目前,已建和在建的150個重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中,有關(guān)材料工藝、組織、結(jié)構(gòu)、表征與測試的達(dá)35個,超過總數(shù)的1/5。
高端金屬新材料:“需求高增速”+“產(chǎn)業(yè)升級”
目前金屬材料的發(fā)展已從純金屬、純合金向更復(fù)雜的加工及材料體系發(fā)展。隨著材料設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)及使用性能試驗(yàn)的進(jìn)步,傳統(tǒng)的金屬材料得到快速發(fā)展,新的高性能金屬材料開始被市場認(rèn)可,如快速冷凝非晶和微晶材料、高比強(qiáng)和高比模的鋁鋰合金、有序金屬間化合物及機(jī)械合金化合金、氧化物彌散強(qiáng)化合金、定向凝固柱晶和單晶合金等高溫結(jié)構(gòu)材料、金屬基復(fù)合材料以及形狀記憶合金、釹鐵硼永磁合金、貯氫合金等新型功能金屬材料,已分別在航空航天、能源、機(jī)電等各個領(lǐng)域獲得了應(yīng)用,并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
高端制造將帶來關(guān)鍵材料和高端產(chǎn)品發(fā)展機(jī)遇。金屬材料在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位,2021年億元以上商品交易市場金屬材料類成交額超過2萬億元,根據(jù)中國工程院《面向2035的新材料強(qiáng)國戰(zhàn)略研究》數(shù)據(jù),2021年中國鋼鐵、有色金屬、稀土金屬、特種不銹鋼等百余種材料產(chǎn)量位居世界*。但目前高端金屬材料技術(shù)壁壘凸顯,大型跨國公司以技術(shù)、專利等作為壁壘,在大多數(shù)高技術(shù)含量、高附加值的新材料產(chǎn)品中占據(jù)主導(dǎo)地位。制造業(yè)要邁向全球價值鏈高端,從制造大國轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國,離不開高端關(guān)鍵材料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的突破,這給中國新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的歷史機(jī)遇。隨著高端制造領(lǐng)域不斷發(fā)展,在國產(chǎn)高端金屬材料有效產(chǎn)能尚未能滿足下游應(yīng)用市場需求的情況下,掌握關(guān)鍵材料技術(shù)和高端產(chǎn)品者將具備較強(qiáng)競爭力。
光伏、新能源車、儲能、風(fēng)電等高增速領(lǐng)域,以及火箭噴管、CT球管、工業(yè)母機(jī)等高端制造領(lǐng)域的金屬新材料具備長期發(fā)展空間。主要的金屬材料包含永磁材料(釹鐵硼永磁等)、軟磁材料(合金軟磁粉芯、非晶帶材、納米晶等)以及光伏鎢絲、銀包銅等其他金屬材料。
金屬新材料多以金屬粉末為基礎(chǔ)制備,金屬粉末通常為小于1mm的金屬顆粒的集合體。金屬粉末制備工藝主要有霧化法、機(jī)械粉碎法、還原法、電解法、羰基法等。其中,電解法和還原法在工業(yè)上通常用于單質(zhì)金屬粉末的生產(chǎn),對于合金粉末生產(chǎn)較少使用;羰基法通常用于高純度金屬粉末的生產(chǎn);霧化法是目前粉末冶金工業(yè)中應(yīng)用*廣泛的工藝之一,也是金屬增材制造合金粉末*主要的制備方法。
從主要企業(yè)的基本情況及業(yè)務(wù)布局來看,主要企業(yè)重視研發(fā)投入及股權(quán)激勵,并且積極擴(kuò)充產(chǎn)能,拓展新業(yè)務(wù)布局,在高端金屬材料需求快速增長的情況下,未來增量空間可觀。
磁材:汝鐵硼需求具備成長性,稀土價格企穩(wěn)利好經(jīng)營利潤釋放
永磁材料又稱硬磁材料,其特點(diǎn)是各向異性場高,矯頑力高,磁滯回線面積大,磁化到飽和需要的磁化場大,去掉外磁場后它仍能長期保持很強(qiáng)的磁性,常見的永磁材料包括金屬永磁、鐵氧體永磁以及釹鐵硼永磁。
釹鐵硼需求仍有持續(xù)釋放的動力:
稀土永磁在變頻空調(diào)、節(jié)能電梯等領(lǐng)域已形成穩(wěn)定的供應(yīng)基數(shù),在新能源汽車確定性較高及消費(fèi)電子邊際改善的情況下,以及風(fēng)電、工業(yè)電機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等前景可期的領(lǐng)域加持下,釹鐵硼需求有望持續(xù)釋放,我們預(yù)計(jì)2025年全球高性能釹鐵硼磁材需求量將達(dá)到22.4萬噸。
稀土價格有望維持較高景氣度,利好中游利潤釋放:
我國在稀土資源儲備及產(chǎn)能供給上具備優(yōu)勢,特別是工信部多次強(qiáng)調(diào)“稀土要賣出稀的價格”,以及政策層面持續(xù)的整合預(yù)期下,鐠釹產(chǎn)能的釋放或趨于有序,預(yù)計(jì)2023-2025年國內(nèi)配額年度同比增速維持15%。另外海外由于建設(shè)周期、開采成本及冶煉分離產(chǎn)能不足等因素影響,預(yù)計(jì)短期供給釋放或有限;趯τ阝S鐵硼需求的預(yù)期,鐠釹系供需有望長期維持緊平衡,鐠釹價格有望維持較高景氣度,而磁材企業(yè)一方面可以合理轉(zhuǎn)移成本至下游,也可以通過技術(shù)的優(yōu)化降低稀土用量從而賺取更多的差價。
軟磁材料:電子電路核心材料,光儲車催生可觀需求
軟磁材料是磁性元件的重要原材料,磁性元件在電子電路起著變壓、隔離、整流、變頻、倒相、阻抗匹配、逆變、儲能、濾波等作用,為各類電子、電氣設(shè)備所必需,也是電源裝置的核心元件之一。
軟磁材料發(fā)展經(jīng)歷了四個發(fā)展階段,依次為金屬軟磁、鐵氧體軟磁、非晶及納米晶、金屬軟磁粉芯。由于軟磁材料的作用趨同,主要作用均為控制和轉(zhuǎn)換電能,而目前磁性元器件的發(fā)展趨勢為高頻化、小型化、高可靠性及磁集成,軟磁材料或需滿足在一定功率及電流頻率下,達(dá)到磁損耗和成本的*優(yōu)解。
合金軟磁粉芯:
磁芯是電感元件的核心部件之一,合金軟磁粉芯是指將符合性能指標(biāo)的合金軟磁粉采用絕緣包覆、壓制、退火、浸潤、噴涂等工藝技術(shù)所制成的磁芯。金屬合金軟磁粉是指含有鐵、硅及其他多種金屬或非金屬元素的粉末,其成分、純度、形貌等關(guān)鍵特性決定了磁芯的性能。
光伏逆變器:
逆變器為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設(shè)備,其中逆變電感及升壓電感將帶來軟磁需求。光伏逆變器中Boost升壓電感及濾波電感需要使用軟磁材料。光伏逆變器的市場規(guī)模隨著光伏市場的強(qiáng)勁增長而不斷擴(kuò)大,而光伏逆變器中,將光伏電池板發(fā)出的不穩(wěn)定的直流電升壓成穩(wěn)定的直流電壓的電路中Boost升壓電感是其關(guān)鍵核心磁元件,其后將穩(wěn)定的直流電壓通過逆變電路轉(zhuǎn)換成50Hz正弦波交流電,輸入電網(wǎng)時,需要使用重要的大交流輸出濾波電感。合金軟磁粉芯是組串式逆變器的標(biāo)配。傳統(tǒng)集中式逆變器所處環(huán)境為低頻、高功率應(yīng)用場景,因此采用硅鋼材料;而組串式逆變器相對高頻、高功率應(yīng)用場景,硅鋼片難以滿足頻率需求,金屬軟磁粉芯是更好的選擇,而微型逆變器功率較低,適合使用磁通密度偏低的鐵氧體軟磁材料。
據(jù)TrendForce預(yù)計(jì),2023、2025年國內(nèi)光伏新增裝機(jī)量依次達(dá)到130GW、237GW,2022-2025年復(fù)合增速達(dá)39.7%,同時預(yù)計(jì)2023、2025年全球光伏新增裝機(jī)量依次達(dá)到351GW、593GW,2022-2025年復(fù)合增速達(dá)43.7%。在此假設(shè)下,預(yù)計(jì)2023、2025年國內(nèi)光伏領(lǐng)域合金軟磁粉芯依次達(dá)到32604、63022噸,2022-2025年復(fù)合增速達(dá)43.7%;2023、2025年全球光伏領(lǐng)域合金軟磁粉芯依次達(dá)到87981、157699噸,2022-2025年復(fù)合增速達(dá)41.1%。
非晶帶材:配電變壓器提效,非晶帶材需求可觀
非晶合金主要制品非晶合金薄帶是采用急速冷卻技術(shù)將合金熔液以每秒百萬度的速度快速冷卻,得到厚度約0.03mm的非晶合金薄帶,其物理狀態(tài)表現(xiàn)為金屬原子呈長程無序的非晶體排列。得益于上述極端生產(chǎn)工藝形成的特殊原子結(jié)構(gòu),使得非晶合金具有低矯頑力、高磁導(dǎo)率、高電阻率等良好的性能。
政策支持節(jié)能變壓器,非晶滲透率有望提升:
國內(nèi)配電變壓器市場格局中呈現(xiàn)以硅鋼變壓器為主、非晶合金變壓器為輔的結(jié)構(gòu)。綜合國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的招標(biāo)數(shù)據(jù)情況,2021年國內(nèi)非晶合金變壓器的市場份額占比約為25%。其中,南方電網(wǎng)的非晶變壓器招標(biāo)采購占比更高,主要是由于南方電網(wǎng)主要覆蓋廣東、廣西、貴州、海南、云南等地區(qū),其所覆蓋區(qū)域用電負(fù)荷和集中度相對偏低,非晶變壓器節(jié)能降耗的作用更為明顯。工信部、市場監(jiān)管總局和國家能源局2020年12月聯(lián)合印發(fā)的《配電變壓器能效提升計(jì)劃(2021-2023)》要求加快高效節(jié)能變壓器推廣應(yīng)用,明確要求禁止未達(dá)標(biāo)變壓器接入電網(wǎng),“自2021年6月起,新采購變壓器應(yīng)為高效節(jié)能變壓器。到2023年,高效節(jié)能變壓器在網(wǎng)運(yùn)行比例提高10%,當(dāng)年新增高效節(jié)能變壓器占比達(dá)到75%以上;開展非晶合金等高效節(jié)能變壓器用材料創(chuàng)新和技術(shù)升級,加強(qiáng)立體卷鐵芯結(jié)構(gòu)等高效節(jié)能變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工工藝技術(shù)創(chuàng)新”。
非晶降低空載損耗,運(yùn)營成本優(yōu)勢明顯:
非晶合金薄帶的低矯頑力、高磁導(dǎo)率、高電阻率等特性使得材料更易于磁化和退磁,可顯著降低電磁轉(zhuǎn)換損耗,據(jù)云路股份公告,非晶變壓器空載損耗較硅鋼變壓器降幅約為60%-80%,在軌道交通、數(shù)據(jù)中心等高可靠性用電、低負(fù)載率的運(yùn)行場景下,節(jié)能優(yōu)勢更為顯著。
需求快速提升,非晶帶材放量可期:
我們預(yù)計(jì)2025年非晶帶材需求將達(dá)到17.42萬噸,2022-2025年年均復(fù)合增速為23.2%。其中2025年配電變壓器帶來的非晶帶材需求將達(dá)到13.37萬噸,由于政策層面節(jié)能變壓器的要求以及非晶變壓器在運(yùn)營成本上的優(yōu)勢,我們預(yù)計(jì)配電變壓器中非晶變壓器的滲透率呈現(xiàn)快速提升的趨勢,預(yù)計(jì)2025年國網(wǎng)、南網(wǎng)招標(biāo)中非晶變壓器的占比分別達(dá)到45%、65%。
納米晶:性能優(yōu)良,或替代部分鐵氧體市場
納米晶材料的主要成分是鐵、銅、硅、硼等,這些特定成分的合金,先利用急冷技術(shù)制造成為非晶態(tài)材料,再經(jīng)過熱處理使其產(chǎn)生晶粒尺寸為納米級的結(jié)晶。納米晶材料具有優(yōu)異的磁性能,及優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性,特別是在20kHz-50kHz等頻率使用時,可以取代鐵氧體。我們假設(shè)納米晶可以一定比例替代鐵氧體,假設(shè)2022-2025年替代比例依次為1%、1.5%、2%、2.5%,預(yù)計(jì)2023年、2025年全球納米晶需求依次可以達(dá)到0.6、1.1萬噸。
鎢絲&銀包銅:光伏降本疊加技術(shù)升級,上游原料有望快速放量
鎢絲:替代碳鋼金剛線趨勢確定性高,市場空間可觀。金剛線主要用于硅片切割,鎢絲金剛線指的是母線基體為鎢絲的金剛線,被認(rèn)為是碳鋼金剛線的替代品。鎢絲作為一種新型材質(zhì),在強(qiáng)度方面具有天然優(yōu)勢,目前國內(nèi)量產(chǎn)的光伏用切割鎢絲已做到35μm以下,并逐步向30μm研發(fā)。中短期來看,鎢絲金剛線在替代碳鋼金剛線上存在一定的成本優(yōu)勢。成本對比方面,由于出片量=硅棒長度/槽距(硅片厚度+金剛線線徑+砂徑),因此金剛線線徑下降及硅片厚度減小將使得出片量增加,從而降低硅料損耗。
長期來看,由于光伏鎢絲對前代碳鋼絲產(chǎn)品具有顯著性能優(yōu)勢,符合下游硅片加工薄片化、大片化的發(fā)展趨勢。薄片化意味著碎片率上升,而相同切割工藝下,線徑更細(xì)的鎢絲在切割加工時對硅片的表面損傷更小,能夠帶來良品率上升。大尺寸化則對金剛線的切割能力、抗拉強(qiáng)度有更高要求,鎢絲抗拉強(qiáng)度高、斷線率低,能夠跟隨硅片大尺寸化的發(fā)展趨勢。
銀包銅粉:HJT放量在即,銀包銅粉需求空間可觀。HJT具備良好的發(fā)展前景。HJT技術(shù)則是通過增加一層非晶硅異質(zhì)結(jié)來提高VOC開路電壓,從而提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。HJT理論極限效率可高達(dá)27.5%,既可以*大程度簡化工藝,而且降本方向明確(硅片切薄、降低銀漿耗量),效率提升空間又較大。
光伏銀漿是光伏電池*重要的輔料,直接影響光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率。作為光伏電池的核心輔料,光伏銀漿成本占比在10%-11%,在新一代HJT電池中,光伏銀漿成本占比達(dá)到24%,光伏銀漿的重要性逐步提升。根據(jù)技術(shù)路線及工藝流程分類,光伏銀漿可分為高溫銀漿及低溫銀漿。由于HJT電池非晶硅薄膜含氫量較高等特有屬性,要求生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫度不得超過250℃,助推低溫銀漿技術(shù)研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化。銀包銅一般用于低溫銀漿,可以大幅度降低光伏銀漿含銀量,從而降低漿料成本。據(jù)晶銀新材公開信息,HJT低溫銀漿降本主要有三個途徑:(1)降低漿料耗量,一是通過主柵采用高拉力漿料,二是通過細(xì)柵采用高性能漿料。(2)導(dǎo)入國產(chǎn)銀粉進(jìn)行降本,*終實(shí)現(xiàn)100%的進(jìn)口粉替代。(3)導(dǎo)入賤金屬,即使用銀包銅粉部分替代銀粉。據(jù)公開信息,銀包銅方案降本效果*佳。以正面銀漿為例,成本構(gòu)成中 98.25%為銀粉,有機(jī)原料及包裝材料等合計(jì)占比不足1%。
增材制造上游原材料:前景廣闊,高性能對應(yīng)高利潤
增材制造應(yīng)用廣泛,相對傳統(tǒng)制造具備成本低的優(yōu)勢。增材制造行業(yè)上游為原材料及零件,包括增材制造原材料、核心硬件和軟件等,中游為設(shè)備制造和打印服務(wù),下游則包括航空航天、汽車、醫(yī)療、消費(fèi)及電子產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域。增材制造作突破了傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)的幾個復(fù)雜性難題:形狀復(fù)雜性、材料復(fù)雜性、層次復(fù)雜性和功能復(fù)雜性,與此同時也能減少成本,加速由設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的過程。
全球增材制造市場規(guī)?捎^,我國增材制造市場方興未艾。從下游需求上看,據(jù)HUBS,2026年全球增材制造市場規(guī)模將達(dá)到372億美元,2022-2026年復(fù)合增速預(yù)計(jì)為20.92%,2022年國內(nèi)增材制造市場規(guī)模達(dá)到348.5 億元。從需求結(jié)構(gòu)上來看,2019年全球增材制造中汽車、消費(fèi)、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域占比靠前,而國內(nèi)64%的需求都來自于工業(yè)領(lǐng)域。
金屬材料在增材制造原材料中占比*大。從增材制造原材料上看,據(jù)HUBS,以及RolandBerger報(bào)告中測算增材制造原材料占行業(yè)價值量約為25%,預(yù)計(jì)2026年全球增材制造原材料市場規(guī)模將達(dá)到93億美元,2022-2026年復(fù)合增速預(yù)計(jì)為20.92%,2022年國內(nèi)增材制造原材料市場規(guī)模達(dá)到73.5億元。從材料分類上來看,2019年全球增材制造中金屬材料占比*大約為18.2%,國內(nèi)增材制造中金屬材料則高達(dá)38%。以上述全球增材制造原材料市場規(guī)模測算,以其中20%價值量為金屬粉末,則2023年、2025年全球增材制造金屬粉末市場規(guī)模預(yù)計(jì)將依次達(dá)到40.4億美元、61.8億美元。
增材制造金屬原材料性能高,單位利潤可觀。增材制造要求金屬滿足純度高、球形度好、粒徑分布窄、含氧量低、流動性好等性能,目前增材制造用金屬粉末材料主要集中在鐵、鈦、鈷、銅、鎳等金屬及其合金方面,廣泛用于汽車、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。
高端銅合金材料:醫(yī)療設(shè)備高景氣賽道,關(guān)鍵零部件國產(chǎn)替代方興未艾
CT設(shè)備及重要組件CT球管市場或存在較大的國產(chǎn)替代空間:
CT設(shè)備銷售金額口徑,國產(chǎn)品牌占26.52%,進(jìn)口品牌占72.5%,其原因是在價格上國產(chǎn)CT相比進(jìn)口品牌偏低。*0依次是GE占比27.46%、西門子23.85%、飛利浦16.18%、聯(lián)影15.14%、東軟7.91%、Canon(佳能)5.01%、安科1.49%、明峰 1.01%、賽諾威盛0.58%以及康達(dá)0.39%。斯瑞新材主營CT和DR球管零組件,具體產(chǎn)品包括管殼組件、轉(zhuǎn)子組件、軸承套、陰極零件等。管殼組件用于支撐陰、陽極并形成真空,為產(chǎn)生X射線提供條件,因此對無磁性和氣密性要求極高;轉(zhuǎn)子組件用于承載陽極靶材并使其高速旋轉(zhuǎn),防止電子聚集轟擊陽極靶材造成局部融化而失效,因此要求材料具有極低的含氣量、極低的微觀組織缺陷,以及可靠的焊縫質(zhì)量和機(jī)加工精度;軸承套用于支撐軸承,并對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承起到保護(hù)作用,因此軸承套需要具備較高的機(jī)械性能。
CT設(shè)備市場規(guī)模有望穩(wěn)步增長。據(jù)灼熾咨詢,2030年全球CT設(shè)備市場規(guī)模為242.3億美元,2021-2030復(fù)合增速5.8%;2030年中國CT設(shè)備市場規(guī)模為331.4億元,2021-2030復(fù)合增速8.5%。
另外隨著國內(nèi)CT設(shè)備及關(guān)鍵零組件自供比例增加,斯瑞新材的銅合金產(chǎn)品銷售規(guī)模有望持續(xù)提升。據(jù)我們測算,預(yù)計(jì)2023、2025年,國內(nèi)CT設(shè)備保有量依次達(dá)到51120臺、61855臺,2022-2025年復(fù)合增速為10.0%。在此假設(shè)下,國內(nèi) 2023、2025年CT球管零組件市場規(guī)模依次達(dá)到8.9、10.8億元,2022-2025年復(fù)合增速為9.3%,未來隨著CT球管國內(nèi)產(chǎn)能供給釋放,相關(guān)銅合金零組件國產(chǎn)替代規(guī)?捎^。
航空航天市場穩(wěn)步發(fā)展,火箭噴管用銅合金材料需求升級:
2022年我國航天發(fā)射次數(shù)達(dá)到64次,位居世界第二位,未來發(fā)射次數(shù)預(yù)期可觀。在航天發(fā)射數(shù)量再次刷新歷史紀(jì)錄的這一年中,我國航天事業(yè)取得令人矚目的成就,一批航天重大計(jì)劃達(dá)成或逐步接近設(shè)定目標(biāo),更長遠(yuǎn)的探索計(jì)劃則蓄勢待發(fā)。
2022年海外火箭入軌發(fā)射共計(jì)122次。美國以87次發(fā)射位居*,占全球的46.8%,主要得益于SpaceX獵鷹系列全年發(fā)射61次。同時通過增加發(fā)動機(jī)推力,減少一子級發(fā)動機(jī)數(shù)量對于增加發(fā)射可靠性、降低發(fā)射費(fèi)用都有非常積極的意義,大推力火箭趨勢明確,也將帶動火箭噴管需求。
火箭噴管用銅合金材料市場空間廣闊,高端制造產(chǎn)品附加值高。CuCrZr、CuCrNb等高溫銅合金霧化粉末,可用于制備火箭噴管和燃燒室等,隨著商業(yè)航天市場逐步發(fā)展,國外以SpaceX,Blue Origin 為首的公司已經(jīng)布局了銅合金增材制造火箭噴管和燃燒室。據(jù)我們測算,2025年全球、國內(nèi)火箭噴管用銅合金材料價值依次合計(jì)約10.39、3.89億元,2022-2025年復(fù)合增速依次為12%、15%。
結(jié)語
近年來,國內(nèi)供給側(cè)改革和能耗管控、疫情影響和貿(mào)易摩擦等外生擾動、新老產(chǎn)業(yè)加快替代等因素,致使新材料領(lǐng)域加速變革。對于工業(yè)金屬領(lǐng)域來說,行業(yè)發(fā)展邏輯已經(jīng)從需求端轉(zhuǎn)向供給端。產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)程中,衍生出了眾多材料方面供給需求的短期錯配和長期矛盾,這在很大程度上決定了金屬新材料領(lǐng)域的發(fā)展走向。綜合市場需求和技術(shù)演進(jìn)程度,業(yè)界提出,在產(chǎn)業(yè)鏈前端,可面向關(guān)鍵金屬資源需求,提升冶金產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新效率。在產(chǎn)業(yè)鏈中端,可將制造過程中的工藝難題轉(zhuǎn)移到材料上,通過材料與結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新解決產(chǎn)品制造過程中的問題,突破成型工藝、應(yīng)力匹配等技術(shù)環(huán)節(jié)。在產(chǎn)業(yè)鏈終端,根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈延伸需要定制符合相關(guān)指標(biāo)的產(chǎn)品,*終應(yīng)用于大功率微波通信、工業(yè)控制功率電子模塊、5G/6G基站電子模塊、高速列車控制器、電力系統(tǒng)功率模塊等高精尖產(chǎn)品。
新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可賦能其他產(chǎn)業(yè)的快速躍進(jìn),按此思路,跨行業(yè)協(xié)同式創(chuàng)新將為金屬新材料領(lǐng)域的發(fā)展指明路徑。金屬新材料領(lǐng)域的行業(yè)壁壘呈日漸加深的態(tài)勢,高端金屬材料迭代升級加速,中低端金屬材料在成本線上反復(fù),對不具備資源優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢的我國企業(yè)影響較大。在高溫合金、高性能合金、高品質(zhì)特殊鋼、高純稀有金屬材料、高端稀土功能材料等高端金屬新材料方面,我國尚處于不斷追趕國際水平的過程中,隨著產(chǎn)業(yè)升級和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,國產(chǎn)化和進(jìn)口替代的需求迅速放大因而壓力較大;中低端金屬材料則以價格戰(zhàn)的形式掩蓋了行業(yè)壁壘的本質(zhì),對下游終端應(yīng)用的相關(guān)產(chǎn)業(yè)造成困擾。
節(jié)約化、增值化和循環(huán)利用等實(shí)現(xiàn)稀貴金屬高效利用的關(guān)鍵方向?qū)τ诮饘傩虏牧贤瑯舆m用,可通過精細(xì)化制備技術(shù)創(chuàng)新,大力發(fā)展高分散、高致密、高純化、高取向等精細(xì)化制備技術(shù),在保證金屬新材料的功能屬性前提下,*大程度地節(jié)約原料,獲取更高、更穩(wěn)定的產(chǎn)品性能。此外,金屬新材料的研發(fā)存在研發(fā)周期過長、研發(fā)投入過大的問題,使用AI賦能金屬新材料的研發(fā)被視為目前的*優(yōu)解,但我國相當(dāng)部分的AI產(chǎn)業(yè)資源偏向消費(fèi)類,專研制造類的不多。
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