在需求不振的市場格局下,有色金屬新材料行業(yè)卻爆發(fā)出勃勃生機(jī),銅、鋁、鎂等基本金屬材料經(jīng)過高新工藝技術(shù)淬煉,在軍工、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域扮演著重要的角色,也代表著中國有色金屬行業(yè)新興的發(fā)展力量。
隨著世界各國對新興產(chǎn)業(yè)的高度重視,新興產(chǎn)業(yè)正成為新一輪世界經(jīng)濟(jì)、科技競爭的制高點(diǎn)。為了在未來競爭中占據(jù)主動(dòng)地位,我國也制定了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,新材料是其中的一個(gè)重要領(lǐng)域,有色金屬高新技術(shù)產(chǎn)品也成為新材料的重點(diǎn)突破領(lǐng)域。
國務(wù)院參事、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長陳全訓(xùn)在為中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)編制出版的《有色金屬行業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)品推薦目錄》作的序言中強(qiáng)調(diào):“我國雖然是世界有色金屬工業(yè)大國,但仍不是強(qiáng)國,產(chǎn)業(yè)總體上仍處于國際分工的中低端環(huán)節(jié),面臨資源保障能力不足、環(huán)境壓力不斷加大、自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)、產(chǎn)能階段性過剩、行業(yè)運(yùn)行效益不高等挑戰(zhàn)。因此,以提高行業(yè)發(fā)展的質(zhì)量和效益為中心,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,通過大力發(fā)展有色金屬高新技術(shù)產(chǎn)品,不斷提高產(chǎn)品附加值,擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,走創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),內(nèi)生增長的發(fā)展道路,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),是實(shí)現(xiàn)建設(shè)世界有色金屬工業(yè)強(qiáng)國目標(biāo)的重要保障。”
新材料正成為展現(xiàn)企業(yè)實(shí)力的重要內(nèi)容,有色金屬新材料領(lǐng)域也是“一片盎然”,銅、鋁、鎂三大有色金屬領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮,成為有色金屬新材料發(fā)展的重頭戲,同時(shí)也存在發(fā)展的難點(diǎn)和問題。
銅基新材料是當(dāng)前各新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要功能性新材料,廣泛應(yīng)用于能源電力、電子信息、交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域。雖然在產(chǎn)品的高性能、高精度、高穩(wěn)定性等方面,中國產(chǎn)品的整體優(yōu)勢并不明顯,但經(jīng)過中國銅企業(yè)的不斷創(chuàng)新,一批科技含量高的銅基新材料正在走向市場。
高精度電子銅箔
隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,作為銅基新材料中重要方面的電子銅箔也得到了快速發(fā)展。根據(jù)中國電子銅箔協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2013年銅箔產(chǎn)能27.3萬噸,銷售收入142.78億元,預(yù)計(jì)“十二五”期間計(jì)劃產(chǎn)能將增加到18.4萬噸。目前,我國生產(chǎn)銅箔企業(yè)有山東金寶、中科英華、建滔公司等20余家。
銅陵有色金屬集團(tuán)公司不斷加大在電子銅箔領(lǐng)域的投入,打造總計(jì)3.5萬噸的高精度銅箔產(chǎn)能,其中1萬噸為鋰離子電池用銅箔。銅陵有色電子銅箔生產(chǎn)線產(chǎn)品優(yōu)良率穩(wěn)定在86%,制造技術(shù)及產(chǎn)品品質(zhì)都居于國際、國內(nèi)同行前列。銅陵有色業(yè)已研制生產(chǎn)出8微米~210微米的高精度電子銅箔,其中部分產(chǎn)品已成為生益科技、富士康等公司供應(yīng)商,間接進(jìn)入蘋果、三星、聯(lián)想等國內(nèi)外巨頭的產(chǎn)業(yè)鏈。
在科技革命迅猛發(fā)展的當(dāng)代,新產(chǎn)品日新月異,產(chǎn)業(yè)升級(jí)、材料換代步伐加快,對新型銅合金材料的發(fā)展提出來更高的適應(yīng)性要求。寧波博威合金材料股份有限公司“年產(chǎn)2萬噸高性能高精度銅合金板帶生產(chǎn)線項(xiàng)目”于2013年12月投產(chǎn),產(chǎn)品主要為銅合金板帶材高端產(chǎn)品。安徽蛟龍科技公司投資的稀土銅合金電纜項(xiàng)目2012年底投產(chǎn),項(xiàng)目總投資1.5億元,項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后可年產(chǎn)稀土銅合金電纜5000噸,實(shí)現(xiàn)銷售收入6億元。
江西省發(fā)改委2012年批復(fù),在鷹潭高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)鷹潭新材料省級(jí)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)基地,重點(diǎn)發(fā)展銅合金新材料。公開數(shù)據(jù)顯示,鷹潭高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)有銅加工企業(yè)50余家,銅加工能力60余萬噸,產(chǎn)品涉及銅桿線、銅棒、銅板帶、銅排、銅鑄件、漆包線、鍍錫絲、鈹青銅等20多個(gè)品種,其中銅合金新材料約占85%。此外,江西省發(fā)布《2014年江西省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大項(xiàng)目申報(bào)指南》,有色金屬新材料成江西省2014年重點(diǎn)扶持新材料產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目,高精銅材為其中重要的內(nèi)容。
全國有色重金屬標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會(huì)秘書長楊麗娟告訴記者,“未來銅加工產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是以圍繞國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、國家重大工程建設(shè)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、構(gòu)建國際競爭新優(yōu)勢為主發(fā)展新型銅合金材料。”
我國銅新材料產(chǎn)業(yè)起步較早,但因銅價(jià)格高、消費(fèi)低,相對于鋁新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后,目前,我國銅企超過千余家,其中研發(fā)生產(chǎn)銅新材料并不多,大大落后于鋁新材料的研發(fā)生產(chǎn)。加之,傳統(tǒng)銅企品種單一、競爭力弱、效益低下,也制約他們研發(fā)生產(chǎn)銅新材料。另外,銅合金材料的研發(fā)主要是以企業(yè)為主,大學(xué)和研究院為輔共同進(jìn)行,研發(fā)主要以解決企業(yè)自身的發(fā)展為主,與國外發(fā)達(dá)國家(美國、日本、歐盟等)相比,相差較大,主要體現(xiàn)在合金牌號(hào)少、狀態(tài)少、產(chǎn)品精度不高,性能單一,不能完全滿足國家發(fā)展戰(zhàn)略和高端制造的需要,與我國作為銅加工材生產(chǎn)大國的地位不相適宜。
楊麗娟秘書長建議國家大力投入和支持銅合金新材料的自主研發(fā),組織行業(yè)對標(biāo),制定配套的研發(fā)目標(biāo),建立我國高性能銅合金材料數(shù)據(jù)庫,同時(shí)及時(shí)跟進(jìn)銅合金新材料的標(biāo)準(zhǔn)化工作,在銅合金新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的過程中,建立相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
加強(qiáng)我國銅新材料研發(fā),無論對發(fā)展軍工產(chǎn)業(yè)、確保國家安全,還是推進(jìn)信息化、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化等建設(shè),改善人民生活,都具有重大意義,也是我們的迫切需要。
軌道交通用大截面鋁型材
鋁冶煉過程中消費(fèi)了較多的能量,也被帶上了“兩高一資”的帽子,但從整個(gè)生命周期來看卻是節(jié)能的。鋁可以多次循環(huán)使用過程中,消耗的能源不到初始生產(chǎn)能耗的5%,是一種典型的綠色材料。
我國將新型環(huán)保材料的高效利用,制造產(chǎn)業(yè)的綠色創(chuàng)新作為重中之重,作為“綠色制造”工程首選的鋁合金材料也迎來了發(fā)展的機(jī)遇,眾多技術(shù)領(lǐng)先、具有一定市場發(fā)展?jié)摿Φ匿X合金加工產(chǎn)品和未來我國重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域?qū)⒊蔀槭袌鲫P(guān)注的新熱點(diǎn)。
國內(nèi)部分鋁加工龍頭企業(yè)通過自主創(chuàng)新,一些高端結(jié)構(gòu)材料項(xiàng)目建設(shè)遍地開花,推動(dòng)了鋁行業(yè)的綠色應(yīng)用。中國忠旺(天津武清)年產(chǎn)200萬噸板帶箔項(xiàng)目,這是世界上一次性建設(shè)最大規(guī)模的鋁板帶項(xiàng)目;中國忠旺(大慶)年產(chǎn)120萬噸鋁板帶箔項(xiàng)目;內(nèi)蒙古通遼年產(chǎn)50萬噸連鑄連軋板帶項(xiàng)目;河南中孚實(shí)業(yè)股份有限公司年產(chǎn)30萬噸高性能鋁合金特種鋁材項(xiàng)目;洛陽龍鼎鋁業(yè)有限公司投資年產(chǎn)60萬噸高精度鋁板帶箔項(xiàng)目;南山鋁業(yè)年產(chǎn)20萬噸超大規(guī)格高性能特種鋁合金材料項(xiàng)目;中國鋁業(yè)國際(集團(tuán))有限公司年產(chǎn)15萬噸高檔節(jié)能鋁型材加工項(xiàng)目;吉林麥達(dá)斯鋁加工有限公司(洛陽)年產(chǎn)5萬噸軌道車型材及車體大部件和10萬噸鋁合金棒項(xiàng)目等,就是其中的代表項(xiàng)目。
在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,鋁企業(yè)通過自主創(chuàng)新,產(chǎn)品已經(jīng)成為綠色制造的重要組成部分。2012年,中國汽車產(chǎn)量達(dá)到1927.18萬輛,連續(xù)四年蟬聯(lián)世界第一。乘用車車身板的鋁化空間十分巨大,孕育著巨大的市場需求,受此推動(dòng),中國的車身板生產(chǎn)業(yè)已經(jīng)起步。2012年1月15日,諾貝麗斯汽車板項(xiàng)目在常州高新區(qū)奠基,項(xiàng)目一期總投資近1億美元,預(yù)計(jì)2014年底投入運(yùn)行,年產(chǎn)能達(dá)12萬噸;愛勵(lì)公司也在其鎮(zhèn)江板帶項(xiàng)目追加投資,將產(chǎn)品覆蓋面從最初的航空板進(jìn)一步擴(kuò)大到汽車板;西南鋁(集團(tuán))有限責(zé)任公司2013年1月6日獲得ISO/TS16949質(zhì)量管理體系認(rèn)證書,成為中國首家全球認(rèn)證汽車用鋁合金供應(yīng)商。
隨著我國汽車輕量化的逐步推進(jìn),鋁制車身板的應(yīng)用將成為我國鋁合金應(yīng)用市場的又一新熱點(diǎn)。2012年12月10日,杭州鼎盛輕合金材料有限公司“年產(chǎn)20萬噸高速列車和車用鎂鋁合金板帶”項(xiàng)目正式開工建設(shè),采用的連鑄連軋鋁深加工工藝是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的熱軋短流程生產(chǎn)線,所生產(chǎn)的輕量化、低耗能、高性能的車用鋁合金材料,主要用于小型汽車、軌道列車、船舶板材等。2012年10月26日,山東叢林集團(tuán)研發(fā)生產(chǎn)的首批13輛全鋁煙草運(yùn)輸車成功下線。
在航空航天領(lǐng)域,鋁新材料已經(jīng)進(jìn)入了大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈,大飛機(jī)專用第三代新型鋁鋰合金試制成功。中鋁西南鋁業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司試制成功大飛機(jī)專用第三代新型2099鋁鋰合金直徑540毫米圓錠,此舉填補(bǔ)了此前我國不能生產(chǎn)多組元、高合金化鋁鋰合金的空白。大飛機(jī)項(xiàng)目急需的7A85和2099兩種排號(hào)合金均在中鋁西南鋁企業(yè)試制成功,并由此轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)階段。2012年12月21日,愛勵(lì)國際在江蘇鎮(zhèn)江設(shè)立的總投資為4億美元的愛勵(lì)鋁業(yè)鎮(zhèn)江公司舉行第一塊航空航天高性能鋁合金板材下線,在我國的“大飛機(jī)項(xiàng)目”及航空航天業(yè)的發(fā)展中起著重要作為。
在城市軌道交通方面,從2009年開始全國總歷程以每年270千米的速度增加,截至2012年年底,全國地鐵總里程達(dá)到2223千米;部分大城市的軌道交通也在2013年建成并投入使用。在軌道車輛中,用鋁最多的是高鐵、磁懸浮列車、地鐵等。2012年中國地鐵軌道車輛的鋁化率約為31.5%,每節(jié)車廂的鋁采購量為7~8噸;而高鐵車輛90%都采用了鋁合金車體,每節(jié)車廂的鋁采購量為10~12噸。極大推進(jìn)鋁合金在高鐵和城市軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用。
中國是鎂業(yè)大國,產(chǎn)業(yè)整體競爭力不高,產(chǎn)業(yè)集中度低,但鎂業(yè)新材料近年來蓬勃發(fā)展,尤其是在鎂合金輪轂方面,走在了世界的前列。如江蘇榮鎂輪轂有限公司采用自主研發(fā)的先進(jìn)鎂合金超塑模鍛生產(chǎn)工藝技術(shù),突破了“工藝技術(shù)參數(shù)”和“模具設(shè)計(jì)與設(shè)備裝置設(shè)計(jì)”等關(guān)鍵難題。該公司使用AZ80等一系列成熟鎂合金,正式工業(yè)化批量生產(chǎn)出普通乘用車(家庭轎車)通用系列——16英寸/17英寸/18英寸規(guī)格的全鎂合金輪轂,這是具有我國完全獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車部件產(chǎn)品。
在稀土鎂合金及半連續(xù)鑄棒方面,中國也取得了非凡的成績,稀土鎂合金及半連續(xù)鑄棒類產(chǎn)品取得發(fā)明專利并已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。如聞喜瑞格鎂業(yè)的新產(chǎn)品——稀土鎂合金及半連續(xù)鑄棒投產(chǎn)一年多,目前已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。由聞喜瑞格鎂業(yè)申請的“一種高強(qiáng)度耐熱抗蠕變稀土鎂合金的制備方法”發(fā)明專利已被授權(quán)生效。
跨海架橋鎂型材板類產(chǎn)品研發(fā)取得突破。如聞喜銀光鎂業(yè)集團(tuán)與重慶大學(xué)、成都一三五星模具廠共同研發(fā)的跨海架橋鎂型材板,在3600噸擠壓機(jī)上成功擠出寬幅鎂合金快速搭橋板,每只的質(zhì)量比鋼材減輕170千克、浮力超鋼材5倍以上,是在江海、河流湖泊中臨時(shí)快速搭橋通車的一種新型材料。
此外,中國特種鎂合金材料打破國際市場壟斷。上海交通大學(xué)開發(fā)出的高強(qiáng)度中等塑性、高塑性中等強(qiáng)度的JDBM系列鎂合金,可以解決醫(yī)用鎂合金臨床應(yīng)用面臨的“強(qiáng)韌性、生物安全性、降解可控性”三大關(guān)鍵問題,可顯示出良好的強(qiáng)韌性匹配、耐均勻腐蝕性能和生物相容性。研制的JDBM鎂合金指甲徑向支撐力超過血管最大收縮壓的4倍,滿足臨床要求,比目前歐洲臨床實(shí)驗(yàn)的WE43支架具有更好的強(qiáng)度、塑性和更低的降解速度。有望在骨內(nèi)固定和心血管支架等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。上海交大研制的比容量達(dá)到200毫安時(shí)/克鎂離子電池及相關(guān)制備工藝獲得了穩(wěn)定的可充電鎂電池體系。上海交大采用直流電弧等離子體法制備了Mg及MgH2納米粉體,其儲(chǔ)氫動(dòng)力學(xué)性能和熱力學(xué)性能明顯改善,可應(yīng)用在電動(dòng)汽車、高能炸藥、推進(jìn)劑等領(lǐng)域。
鎂行業(yè)的大發(fā)展,主要得益于技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合。陜西省依托航空航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),利用當(dāng)?shù)刎S富的鎂資源,開發(fā)飛機(jī)用鎂材料。西安航空基地與陜西工業(yè)技術(shù)研究院、陜西中能雍工航空鎂業(yè)有限公司、中國重型機(jī)械研究院股份公司共同簽訂協(xié)議,投資建設(shè)“航空鎂合金產(chǎn)業(yè)園及高效節(jié)能鎂合金板帶示范線”項(xiàng)目。
盡管國家有關(guān)部門大力支持鎂合金的開發(fā)利用,但由于鎂合金材料自身的物理化學(xué)性質(zhì)存在一定缺陷,加上金屬鎂生產(chǎn)過程能耗過高,鎂合金材料的真正廣泛應(yīng)用還有待創(chuàng)新突破。但交通運(yùn)輸工具提出輕量化要求,依然是帶動(dòng)我國鎂合金應(yīng)用的主要推動(dòng)力量。
預(yù)計(jì)2015年鎂合金及其加工材料需求將達(dá)到50萬噸以上,2020年將達(dá)到150萬噸以上。隨著加工技術(shù)的進(jìn)步,鎂有望成為應(yīng)用廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料,鎂合金將扮演重要的角色。在中國政府的扶持和市場需求的驅(qū)動(dòng)下,中國有望出現(xiàn)鎂新材料產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),在國際上形成影響力。
鎂合金汽車駕駛臺(tái)
銅、鋁、鎂是地球上儲(chǔ)量和產(chǎn)量最大的三種有色金屬,建設(shè)有色強(qiáng)國首先是發(fā)展銅、鋁、鎂材料科學(xué)和振興這三大產(chǎn)業(yè)。目前,我國有色金屬新材料和國外先進(jìn)國家的差距主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面,第一,品種少 ,優(yōu)勢品種更少;第二,發(fā)展速度緩慢,推出一種新材料從研發(fā)到推向市場西方國家最快只要幾個(gè)月,而我國需要半年以至數(shù)年。第三,性能低,除航天、潛海等高科技材料外,一般工業(yè)用新材料的耐高低溫、抗腐蝕、傳導(dǎo)性能等都較差。第四,民用新材料研發(fā)嚴(yán)重滯后,不但落后西方國家,更與我國高速發(fā)展的國民經(jīng)濟(jì)不相適應(yīng)。
究其原因,專家認(rèn)為,“首先是歷史原因,我國發(fā)展新材料工業(yè)才40年左右。其次,由于體制機(jī)制原因,管理落后、條塊分割、各自為政,已成為發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)的主要障礙。再次,企業(yè)重效益輕研發(fā)的傾向沒有得到根本扭轉(zhuǎn),這將影響產(chǎn)品市場主體進(jìn)一步做大做強(qiáng),也嚴(yán)重拖累我國發(fā)展新材料工業(yè)的步伐?!?/p>
在需求不振的市場格局下,有色金屬新材料行業(yè)卻爆發(fā)出勃勃生機(jī),銅、鋁、鎂等基本金屬材料經(jīng)過新技術(shù)淬煉,在軍工、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域扮演著重要的角色,也代表著中國有色金屬行業(yè)新興的發(fā)展力量。2013年國家出臺(tái)的《有色金屬工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》強(qiáng)調(diào),要繼續(xù)支持和發(fā)展有色金屬產(chǎn)業(yè),努力加大投入,加強(qiáng)研發(fā)及應(yīng)用,擴(kuò)大品種,提升性能,拓展領(lǐng)域,盡快把我國從有色大國轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩珡?qiáng)國。相信,在有色金屬各企業(yè)及科研院所廣大有識(shí)之士共同努力下,我國有色新材料領(lǐng)域在不久的將來,品種將更豐富,應(yīng)用將更廣泛,作用將更凸顯。