高性能結構材料簡介

介紹

研究開發(fā)高效陶瓷發(fā)動機，是當前世界各國高技術競爭的“熱點”之一。使用陶瓷發(fā)動機，可以把發(fā)動機的工作溫度從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%。據美國福特汽車公司的專家估計，如果全美國的汽車都采用陶瓷發(fā)動機，那么每年至少可節(jié)約石油5億桶。

對于陶瓷發(fā)動機，目前美、日、法、德等國都已制定了龐大的開發(fā)計劃，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)化生產中心。

日本人把結構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)生產的公司已達600多家，僅在汽車行業(yè)的陶瓷專家就達兩千多人。其開發(fā)新產品的能力已經超過了美國。日本的213千瓦陶瓷發(fā)動機已經形成規(guī)模生產，并已經裝備了上百萬輛小汽車。

德國對陶瓷內燃機的研究開發(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”就是由陶瓷燃氣輪機驅動的。在歐洲共同體的“尤里卡 計劃中，法國、德國和瑞典三個國家從20世紀8O年代起始聯(lián)合進行陶瓷燃氣輪機的開發(fā)，已經研制出功率為147千瓦的陶瓷渦輪噴氣發(fā)動機，其工作溫度可達1600℃，比普通發(fā)動機高出600℃以上。

英國是最早從事結構陶瓷應用開發(fā)的國家，英國政府專門撥款上千萬英磅，對陶瓷燃氣輪機和往復式陶瓷發(fā)動機進行研究開發(fā)，已經造出了活塞式陶瓷發(fā)動機。

高性能結構材料還包括復合材料。復合材料是由基體材料(包括樹脂、金屬、陶瓷等)和增強劑(有纖維狀的、晶須狀的、顆粒狀的等等)復合而成的。復合材料的力學性能和功能，可以根據實際需要，通過適當選材和優(yōu)化設計來獲得。復合材料廣泛應用于航空、航天、汽車、運輸、橋梁、民用建筑、體育設施及國防建設等諸多領域 當前復合材料開展的重點在以下幾個方面：熱塑性樹脂基復合材料；金屬基復合材料；陶瓷基復合材料；碳基復合材料。

在高性能結構材料的發(fā)展中，近些年來“超合金”技術的競爭很激烈，不過這種競爭主要是在美、日兩國之間進行的 這種“超合金”材料的發(fā)展現(xiàn)在已進入實用化階段，它的年消耗量平均以20%的速度遞增。美、日兩國的“超合金”新產品很多。例如：美國在臺金中適當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

結構材料金屬類材料

金屬新材料按功能和應用領域可劃分為高性能金屬結構材料和金屬功能材料。高性能金屬結構材料指與傳統(tǒng)結構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、超導材料、功能陶瓷材料等。

在眾多品種中，我們建議重點關注稀土永磁材料。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，在新興領域的應用急速增長，其中永磁材料是稀土應用領域最重要的組成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消費總量的57%。在國家新興產業(yè)政策的推動下，新能源汽車、風力發(fā)電、節(jié)能家電等領域將拉動稀土永磁材料釹鐵硼磁體的需求出現(xiàn)爆發(fā)式增長。建議重點關注釹鐵硼行業(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構材料。

①、鋼鐵材料和稀有金屬新材料

鋼鐵材料提高鋼材的質量、性能，延長使用周期，在鋼鐵材料生產中，應用信息技術改造傳統(tǒng)的生產工藝，提高生產過程的自動化和智能化程度，實現(xiàn)組織細化和精確控制，提高鋼材潔凈度和高均勻度，出現(xiàn)低溫軋制、臨界點溫度軋制、鐵素體軋制等新工藝。

稀有金屬新材料指高強、高韌、高損傷容限鈦合金，以及熱強鈦合金、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

高溫結構材料主要種類包括：高溫合金、粉末合金、高溫結構金屬間化合物，以及高熔點金屬間化合物等

。

主要上市公司：

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

大的企業(yè)。產品被應用于石油、化工、天然氣、電力設備制造、造船、造紙、機械制造、航空、航天等行業(yè)。

2、東方鋯業(yè)(002167)：公司產品主要用于核能、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產品的稀有金屬材料專業(yè)化生產、科研基地，產品

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

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

氣磚國內市場份額第一，國內最大鋼鐵行業(yè)用耐火材料制品供應商。

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

的高端和新型高溫合金，目前是國內高端和新型高溫合金制品生產規(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表面防腐技術的研發(fā)及應用，是稀土合金鍍層防腐新材料

領域的創(chuàng)新者和領導者，產品主要用于高壓、超高壓電網輸電線路中的架空地線已經架空導線鋼芯等。

結構材料新型無機非金屬材料

無機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。新型無機非金屬材料指經過微觀結構設計、精確化學計量、先進制備技術而達到不含有害元素且具有特定性能的材料。

從材料種類看，新型陶瓷具有強度高、耐高溫、耐磨損等特點，主要應用于汽車、火車、飛機、機械等制造業(yè)，個股可關注生產陶瓷軸承的軸研科技和生產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

、導熱率低的特性，廣泛應用于節(jié)能環(huán)保、機械、冶金化工等領域，個股可關注北京利爾、魯陽股份；新型玻璃中，玻璃基板是構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，國內企業(yè)彩虹股份已取得玻璃基板的技術突破，有望在年底前實現(xiàn)量產，可保持關注。

高溫結構陶瓷材料是先進陶瓷材料發(fā)展的重點，其主要應用目標是燃氣輪機和重載卡車用低散熱柴油機。采用陶瓷發(fā)動機可以提高熱效率，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基地，產品廣泛應用于工業(yè)、民用及國防軍事領域

耐高溫、絕熱部位。

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

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

結構材料高分子合成材料

高分子及復合材料是新材料領域的重要組成部分，具有優(yōu)良的物理、化學性能和優(yōu)異的加工特性，被廣泛應用于信息產業(yè)、航空航天、生物醫(yī)藥、交通運輸、機械儀表、建筑和能源等國民經濟重要領域，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料。

在細分品種中，建議重點關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，纖維類別中生產覆膜濾材的中材科技和生產耐熱聚酰亞胺纖維的深圳惠程，以及生產新型膠粘劑的回天膠業(yè)。

新型高分子結構材料發(fā)展的重點是特種工程塑料、有機硅材料、有機氟材料、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技術已經進入新階段，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為開發(fā)的熱點。

主要上市公司：

1、博云新材(002297)：公司主要生產和銷售粉末冶金復合材料產品。其中，公司主導產品航空航天產品已

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

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

造商。

建筑工程中主體結構材料有鋼筋水泥 沙子石子

現(xiàn)代通信、計算機、信息網絡技術、集成微機械智能系統(tǒng)、工業(yè)自動化和家電等以電子信息技術為基礎的高技術產業(yè)迅速發(fā)展，推動了系列信息功能材料的研究、發(fā)展，以及廣泛應用。研制與開發(fā)具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等性能結構材料，是新一代高性能結構材料發(fā)展的主要方向。材料細分領域龐大復雜，涉及約70家A股上市公司。我們根據主要新材料的發(fā)展方向，將其分為金屬新材料、新型無機非金屬材料、高分子及復合材料三大類。