高性能結(jié)構(gòu)材料

介紹

研究開發(fā)高效陶瓷發(fā)動機(jī)，是當(dāng)前世界各國高技術(shù)競爭的“熱點(diǎn)”之一。使用陶瓷發(fā)動機(jī)，可以把發(fā)動機(jī)的工作溫度從1000℃ 提高到1300℃，熱效率從30%提高到50% ，重量減輕20%，燃料節(jié)省30%～50%。據(jù)美國福特汽車公司的專家估計(jì)，如果全美國的汽車都采用陶瓷發(fā)動機(jī)，那么每年至少可節(jié)約石油5億桶。

對于陶瓷發(fā)動機(jī)，目前美、日、法、德等國都已制定了龐大的開發(fā)計(jì)劃，投入了巨大的人力和資金。美國近幾年來投資10億美元，組織幾十家公司從事陶瓷發(fā)動機(jī)的研究開發(fā)，其中通用汽車公司、福特汽車公司、諾爾頓公司等大型企業(yè)，都相繼建立了新型陶瓷專業(yè)化生產(chǎn)中心。

日本人把結(jié)構(gòu)陶瓷看作是繼徽電子之后又一個可以為企業(yè)帶來巨大效益的新領(lǐng)域，因此他們在同美國人的競爭中不惜代價。目前，日本從事新型陶瓷開發(fā)生產(chǎn)的公司已達(dá)600多家，僅在汽車行業(yè)的陶瓷專家就達(dá)兩千多人。其開發(fā)新產(chǎn)品的能力已經(jīng)超過了美國。日本的213千瓦陶瓷發(fā)動機(jī)已經(jīng)形成規(guī)模生產(chǎn)，并已經(jīng)裝備了上百萬輛小汽車。

德國對陶瓷內(nèi)燃機(jī)的研究開發(fā)也是走在世界前列的，德國“奔馳”汽車公司研制的“2000年轎車”就是由陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動的。在歐洲共同體的“尤里卡 計(jì)劃中，法國、德國和瑞典三個國家從20世紀(jì)8O年代起始聯(lián)合進(jìn)行陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)，已經(jīng)研制出功率為147千瓦的陶瓷渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，其工作溫度可達(dá)1600℃，比普通發(fā)動機(jī)高出600℃以上。

英國是最早從事結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用開發(fā)的國家，英國政府專門撥款上千萬英磅，對陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)和往復(fù)式陶瓷發(fā)動機(jī)進(jìn)行研究開發(fā)，已經(jīng)造出了活塞式陶瓷發(fā)動機(jī)。

高性能結(jié)構(gòu)材料還包括復(fù)合材料。復(fù)合材料是由基體材料(包括樹脂、金屬、陶瓷等)和增強(qiáng)劑(有纖維狀的、晶須狀的、顆粒狀的等等)復(fù)合而成的。復(fù)合材料的力學(xué)性能和功能，可以根據(jù)實(shí)際需要，通過適當(dāng)選材和優(yōu)化設(shè)計(jì)來獲得。復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、運(yùn)輸、橋梁、民用建筑、體育設(shè)施及國防建設(shè)等諸多領(lǐng)域 當(dāng)前復(fù)合材料開展的重點(diǎn)在以下幾個方面：熱塑性樹脂基復(fù)合材料；金屬基復(fù)合材料；陶瓷基復(fù)合材料；碳基復(fù)合材料。

在高性能結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展中，近些年來“超合金”技術(shù)的競爭很激烈，不過這種競爭主要是在美、日兩國之間進(jìn)行的 這種“超合金”材料的發(fā)展現(xiàn)在已進(jìn)入實(shí)用化階段，它的年消耗量平均以20%的速度遞增。美、日兩國的“超合金”新產(chǎn)品很多。例如：美國在臺金中適當(dāng)加入一些陶瓷粉末以后，使這種合金的耐磨性能提高了35倍；日本研制的一種鐵基記憶合金，它可以代替鎳-鈦基記憶合金，而這樣可以使成本降低90%。 2100433B

結(jié)構(gòu)材料金屬類材料

金屬新材料按功能和應(yīng)用領(lǐng)域可劃分為高性能金屬結(jié)構(gòu)材料和金屬功能材料。高性能金屬結(jié)構(gòu)材料指與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料相比具備更高的耐高溫性、抗腐蝕性、高延展性等特性的新型金屬材料，主要包括鈦、鎂、鋯及其

合金、鉭鈮、硬質(zhì)材料等，以及高端特殊鋼、鋁新型材等。金屬功能材料指具有輔助實(shí)現(xiàn)光、電、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金屬能源材料、催化凈化材料、信息材料、超導(dǎo)材料、功能陶瓷材料等。

在眾多品種中，我們建議重點(diǎn)關(guān)注稀土永磁材料。與其他材料相比，稀土具有優(yōu)異的光、電、磁、催化等

物理特性，在新興領(lǐng)域的應(yīng)用急速增長，其中永磁材料是稀土應(yīng)用領(lǐng)域最重要的組成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消費(fèi)總量的57%。在國家新興產(chǎn)業(yè)政策的推動下，新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、節(jié)能家電等領(lǐng)域?qū)⒗瓌酉⊥劣来挪牧镶S鐵硼磁體的需求出現(xiàn)爆發(fā)式增長。建議重點(diǎn)關(guān)注釹鐵硼行業(yè)龍頭中科三環(huán)、寧波韻升，以及稀土資源類企業(yè)包鋼稀土、廈門鎢業(yè)等。鋼鐵材料、稀有金屬新材料、高溫合金、高性能合金是屬于金屬類工程結(jié)構(gòu)材料。

①、鋼鐵材料和稀有金屬新材料

鋼鐵材料提高鋼材的質(zhì)量、性能，延長使用周期，在鋼鐵材料生產(chǎn)中，應(yīng)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)過程的自動化和智能化程度，實(shí)現(xiàn)組織細(xì)化和精確控制，提高鋼材潔凈度和高均勻度，出現(xiàn)低溫軋制、臨界點(diǎn)溫度軋制、鐵素體軋制等新工藝。

稀有金屬新材料指高強(qiáng)、高韌、高損傷容限鈦合金，以及熱強(qiáng)鈦合金、鋯合金、難熔金屬合金、鉭鎢合金、高精度鈹材等。

②、高溫合金和高性能合金

高溫結(jié)構(gòu)材料主要種類包括：高溫合金、粉末合金、高溫結(jié)構(gòu)金屬間化合物，以及高熔點(diǎn)金屬間化合物等

。

主要上市公司：

1、久立特材(002318)：公司主要生產(chǎn)工業(yè)用不銹鋼無縫管和不銹鋼焊接管，是國內(nèi)工業(yè)用不銹鋼管產(chǎn)量最

大的企業(yè)。產(chǎn)品被應(yīng)用于石油、化工、天然氣、電力設(shè)備制造、造船、造紙、機(jī)械制造、航空、航天等行業(yè)。

2、東方鋯業(yè)(002167)：公司產(chǎn)品主要用于核能、陶瓷、兵器、航空、高級耐火材料、光通訊器件、固體燃

料電池。

3、寶鈦股份（600456)：公司是我國最大的以鈦為主導(dǎo)產(chǎn)品的稀有金屬材料專業(yè)化生產(chǎn)、科研基地，產(chǎn)品

廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石油、醫(yī)藥、海洋工程及高檔日用消費(fèi)品等領(lǐng)域。

4、濮耐股份(002225)：公司已經(jīng)成為國內(nèi)主要功能耐火材料、不定形耐火材料生產(chǎn)企業(yè)，鋼鐵爐外精煉透

氣磚國內(nèi)市場份額第一，國內(nèi)最大鋼鐵行業(yè)用耐火材料制品供應(yīng)商。

5、鋼研高納(300034)：公司是高溫合金材料及制品行業(yè)，產(chǎn)品主要面向的市場為航空航天、發(fā)電領(lǐng)域使用

的高端和新型高溫合金，目前是國內(nèi)高端和新型高溫合金制品生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)之一。

6、鼎泰新材(002352)：公司專注于金屬材料保護(hù)表面防腐技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，是稀土合金鍍層防腐新材料

領(lǐng)域的創(chuàng)新者和領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品主要用于高壓、超高壓電網(wǎng)輸電線路中的架空地線已經(jīng)架空導(dǎo)線鋼芯等。

結(jié)構(gòu)材料新型無機(jī)非金屬材料

無機(jī)非金屬材料指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物和硅酸鹽、鈦酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽等含氧酸鹽為主要組成的無機(jī)材料，主要包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料等。新型無機(jī)非金屬材料指經(jīng)過微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精確化學(xué)計(jì)量、先進(jìn)制備技術(shù)而達(dá)到不含有害元素且具有特定性能的材料。

從材料種類看，新型陶瓷具有強(qiáng)度高、耐高溫、耐磨損等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于汽車、火車、飛機(jī)、機(jī)械等制造業(yè)，個股可關(guān)注生產(chǎn)陶瓷軸承的軸研科技和生產(chǎn)陶瓷剎車片的博云新材；陶瓷纖維具有重量輕、熱穩(wěn)定性好

、導(dǎo)熱率低的特性，廣泛應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保、機(jī)械、冶金化工等領(lǐng)域，個股可關(guān)注北京利爾、魯陽股份；新型玻璃中，玻璃基板是構(gòu)成液晶顯示器件的一個重要基本部件，全世界僅4家企業(yè)能夠制造玻璃基板，國內(nèi)企業(yè)彩虹股份已取得玻璃基板的技術(shù)突破，有望在年底前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，可保持關(guān)注。

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料是先進(jìn)陶瓷材料發(fā)展的重點(diǎn)，其主要應(yīng)用目標(biāo)是燃?xì)廨啓C(jī)和重載卡車用低散熱柴油機(jī)。采用陶瓷發(fā)動機(jī)可以提高熱效率，降低燃料消耗。

主要上市公司：

1、魯陽股份(002088)：公司是世界第三的陶瓷纖維生產(chǎn)基地，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用及國防軍事領(lǐng)域

耐高溫、絕熱部位。

2、斯米克(002162)：公司是專業(yè)生產(chǎn)和銷售高級?；透呒売悦娲u系列產(chǎn)品的企業(yè)，在高端市場具備強(qiáng)

勢領(lǐng)導(dǎo)者地位。研發(fā)的保溫節(jié)能外墻干掛磁板為國內(nèi)首創(chuàng)，擬與宜豐合作進(jìn)行含鋰瓷土礦的開發(fā)，這有利于公司加強(qiáng)對上游原料的控制，且鋰資源作為新材料的一種具有較好的盈利前景。

結(jié)構(gòu)材料高分子合成材料

高分子及復(fù)合材料是新材料領(lǐng)域的重要組成部分，具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能和優(yōu)異的加工特性，被廣泛應(yīng)用于信息產(chǎn)業(yè)、航空航天、生物醫(yī)藥、交通運(yùn)輸、機(jī)械儀表、建筑和能源等國民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。

在細(xì)分品種中，建議重點(diǎn)關(guān)注改性塑料中的龍頭企業(yè)金發(fā)科技，新型橡膠中的時代新材，纖維類別中生產(chǎn)覆膜濾材的中材科技和生產(chǎn)耐熱聚酰亞胺纖維的深圳惠程，以及生產(chǎn)新型膠粘劑的回天膠業(yè)。

新型高分子結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的重點(diǎn)是特種工程塑料、有機(jī)硅材料、有機(jī)氟材料、高性能纖維、高性能合成橡膠、高性能樹脂等。合成樹脂是在迅速發(fā)展中的材料。高性能乙丙橡膠生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入新階段，以活性陰離子聚合、活性陽離子聚合，以及彈性體改性和熱塑化等技術(shù)為開發(fā)的熱點(diǎn)。

主要上市公司：

1、博云新材(002297)：公司主要生產(chǎn)和銷售粉末冶金復(fù)合材料產(chǎn)品。其中，公司主導(dǎo)產(chǎn)品航空航天產(chǎn)品已

應(yīng)用在波音－737系列、波音－757系列、空客-320系列和多種軍用飛機(jī)以及多種型號火箭上，是國內(nèi)同類產(chǎn)品規(guī)模最大的生產(chǎn)企業(yè)。

2、普利特(002324)：公司是國內(nèi)專注于生產(chǎn)汽車用改性塑料產(chǎn)品的主要企業(yè)，產(chǎn)品主要供應(yīng)汽車零部件制

造商。

建筑工程中主體結(jié)構(gòu)材料有鋼筋水泥 沙子石子

現(xiàn)代通信、計(jì)算機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、集成微機(jī)械智能系統(tǒng)、工業(yè)自動化和家電等以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，推動了系列信息功能材料的研究、發(fā)展，以及廣泛應(yīng)用。研制與開發(fā)具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等性能結(jié)構(gòu)材料，是新一代高性能結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主要方向。材料細(xì)分領(lǐng)域龐大復(fù)雜，涉及約70家A股上市公司。我們根據(jù)主要新材料的發(fā)展方向，將其分為金屬新材料、新型無機(jī)非金屬材料、高分子及復(fù)合材料三大類。