根據(jù)工信部《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”》規(guī)劃（下稱《規(guī)劃》），高端金屬結(jié)構(gòu)材料是指較傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)材料具有更高的強度、韌性和耐高溫、抗腐蝕等性能的金屬材料。結(jié)構(gòu)材料指以力學(xué)性能為主的工程材料；而高性能結(jié)構(gòu)材料一般指具有更高的強度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能，并適應(yīng)特殊環(huán)境要求的結(jié)構(gòu)材料。在材料科學(xué)領(lǐng)域，除了高性能結(jié)構(gòu)材料，還有新型功能材料和先進復(fù)合材料。

　　具體而言，高端金屬結(jié)構(gòu)材料主要包括高品質(zhì)特殊鋼、鋁合金、鎂合金和鈦合金四大類別，涉及65種重點產(chǎn)品目錄。其中，高品質(zhì)特殊鋼和鋁合金最為常見，技術(shù)相對成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣。高品質(zhì)特殊鋼廣泛應(yīng)用于核電、汽車、航空航天、造船等產(chǎn)業(yè)，鋁合金則主要應(yīng)用于運輸工業(yè)領(lǐng)域。鎂合金和鈦合金則因其優(yōu)異的性能，近年來備受青睞。在美國，55%以上的鈦合金都被用來發(fā)展航空航天等高端科技領(lǐng)域，鎂合金則在消費電子、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域出現(xiàn)爆發(fā)式增長，大有替代鋁合金等傳統(tǒng)合金之勢。

　　高品質(zhì)特殊鋼

　　根據(jù)《規(guī)劃》，高品質(zhì)特殊鋼“以滿足裝備制造和重大工程需求為目標(biāo)，發(fā)展高性能和專用特種優(yōu)質(zhì)鋼材。”重點發(fā)展的特殊鋼分為五大類別，分別是核電用鋼、超超臨界火電用鋼、高品質(zhì)不銹鋼、高性能汽車鋼和其他高品質(zhì)特殊鋼。以滿足裝備制造和重大工程需求為目標(biāo)，發(fā)展高性能和專用特種優(yōu)質(zhì)鋼材。重點發(fā)展核電大型鍛件、特厚鋼板、換熱管、堆內(nèi)構(gòu)件用鋼及其配套焊接材料，加快發(fā)展超超臨界鍋爐用鋼及高溫高壓轉(zhuǎn)子材料、特種耐腐蝕油井管及造船板、建筑橋梁用高強鋼筋和鋼板，實現(xiàn)自主化。積極發(fā)展節(jié)鎳型高性能不銹鋼、高強汽車板、高標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼、齒輪鋼、工模具鋼、高溫合金及耐蝕合金材料。

　　其中涉及的重點產(chǎn)品包括核島壓力容器鋼板、700℃蒸汽參數(shù)超超臨界火電機組用鋼、超純鐵素體不銹鋼、高品質(zhì)軸承鋼等34種，占據(jù)了高端金屬材料重點產(chǎn)品目錄的一半以上。生產(chǎn)這些高品質(zhì)特殊鋼的的關(guān)鍵技術(shù)，是開發(fā)超高純鐵（S+P＜35ppm）冶煉、大規(guī)格鑄錠熔鑄、大鍛件最佳化學(xué)成分配比、成型和熱處理工藝技術(shù)，低成本、低能耗高品質(zhì)特鋼流程技術(shù)，關(guān)鍵裝備則是開發(fā)高功率（單槍功率≥500Kw）電子束爐和等離子爐，大型特鋼精煉真空電渣爐。高特質(zhì)特殊鋼上游行業(yè)是黑色金屬冶煉，而下游的應(yīng)用則包括核電、汽車、航空航天、造船等產(chǎn)業(yè)，二級市場中涉及高品質(zhì)鋼生產(chǎn)的企業(yè)有15家。其中，飛機制造和船舶制造由于兼?zhèn)?ldquo;航天軍工”概念，符合戰(zhàn)機和航母制造標(biāo)準(zhǔn)的特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)具備較大的想象力。

　　重大裝備關(guān)鍵配套金屬結(jié)構(gòu)材料

　　1、電力

　　核電用汽輪機轉(zhuǎn)子鍛件、發(fā)電機轉(zhuǎn)軸鍛件、承壓殼體材料、換熱管材、堆內(nèi)構(gòu)件材料、鋯合金包殼管等；超超臨界火電機組鍋爐管、葉片、轉(zhuǎn)子；燃機用高溫合金葉片、高溫合金輪盤鍛件；水電機組用大軸鍛件、抗撕裂鋼板、薄鏡板鍛件等。

　　2、交通運輸

　　軌道列車用大型多孔異型空心鋁合金型材、高速鐵路車輪車軸及軸承用鋼；車輛用第三代汽車鋼及超高強鋼、高品質(zhì)鋁合金車身板、變截面軋制板、大型鎂合金壓鑄件、型材及寬幅板材等。

　　3、船舶及海洋工程

　　船用高強度易焊接寬厚板、特種耐腐蝕船板、貨油艙和壓載艙等相關(guān)耐蝕管系材料、殷瓦鋼等；海洋工程用高強度特厚齒條鋼、大口徑高強度無縫管、不銹鋼管及配件、深水系泊鏈、超高強度鋼等。

　　4、航空航天

　　高強、高韌、高耐損傷容限鋁合金厚、中、薄板，大規(guī)格鍛件、型材、大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋁材焊接件、鋁鋰合金、大型鈦合金材、高溫合金、高強高韌鋼等。

　　新型輕合金材料

　　以輕質(zhì)、高強、大規(guī)格、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞為發(fā)展方向，發(fā)展高性能鋁合金、鎂合金和鈦合金，重點滿足大飛機、高速鐵路等交通運輸裝備需求。積極開發(fā)高性能鋁合金品種及大型鋁合金材加工工藝及裝備，加快鎂合金制備及深加工技術(shù)開發(fā)，開展鎂合金在汽車零部件、軌道列車等領(lǐng)域的應(yīng)用示范。積極發(fā)展高性能鈦合金、大型鈦板、帶材和焊管等。

　　鋁合金方面，共包括高性能鋁合金半固態(tài)坯料及零件、渦輪發(fā)動機壓葉輪材料、深冷鋁合金板材等9種重點產(chǎn)品。由于鋁合金的生產(chǎn)工藝和技術(shù)也相對比較成熟，二級市場上涉及鋁合金生產(chǎn)的企業(yè)也比較多，共有21家。鋁合金由于性價比較高，在下游的應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣泛：在汽車、航空航天、高鐵、地鐵等運輸工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用尤為常見。鋁合金與鎂合金、鈦合金統(tǒng)稱為高強輕型合金材料，被《規(guī)劃》列入十二五期間的十大重點發(fā)展工程之一。鋁合金發(fā)展的目標(biāo)，是“到2015年，關(guān)鍵新合金品種開發(fā)取得重大突破，形成高端鋁合金材30萬噸。”

　　鈦合金方面，十二五期間重點發(fā)展的產(chǎn)品有優(yōu)質(zhì)寬幅冷軋純鈦板材、鈦及鈦合金帶材等10種，主要應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天、核電和海洋裝備等方面。“鈦合金十二期間的發(fā)展目標(biāo)，是到2015年，形成高端鈦合金材2萬噸。”

　　鎂合金方面，高端金屬結(jié)構(gòu)材料中最具想象力的，無疑是鎂合金。鎂合金是壓鑄常用合金中最輕的金屬，密度是鋁的三分之二、鋼的四分之一，具有比重輕，強度高、阻尼性及切削加工性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強以及減振性好和易于回收等優(yōu)點，能夠滿足汽車工業(yè)減重以及通迅電子器件高度集成化和輕薄小型化的要求。《規(guī)劃》中，鎂合金包括耐熱鑄造鎂合金、高性能鎂合金擠壓型材等12種重點產(chǎn)品，并提出“到2015年，要形成高強鎂合金壓鑄及型材和板材15萬噸的生產(chǎn)能力”的目標(biāo)。

　　近年來，由于復(fù)合材料和鈦合金的用量增加，最新設(shè)計的飛機中鋁合金的用量相對減少，但高純、高強、高韌、耐蝕的高性能鋁合金用量卻在增加。

　　高端金屬結(jié)構(gòu)材料關(guān)鍵技術(shù)和裝備

　　1、高品質(zhì)特殊鋼技術(shù)

　　開發(fā)超高純鐵（S+P＜35ppm）冶煉、大規(guī)格鑄錠熔鑄、大鍛件最佳化學(xué)成分配比、成型和熱處理工藝技術(shù)，低成本、低能耗高品質(zhì)特鋼流程技術(shù)。

　　2、新型輕合金材料技術(shù)

　　發(fā)展高潔凈、高均勻性合金冶煉和凝固技術(shù)，大規(guī)格鑄錠均質(zhì)化半連鑄技術(shù)，大型材等溫擠壓、拉伸與校正技術(shù)，復(fù)雜鍛件等溫模鍛、鋁合金板材新型軋制、中厚板（80-200mm）固溶淬火、預(yù)拉伸與多級時效技術(shù)，高性能鑄造鎂合金及高強韌變形鎂合金制備、低成本鎂合金大型型材和寬幅板材加工、腐蝕控制及防護技術(shù)，鈦合金冷床爐熔煉、15噸以上鑄錠加工、2噸以上模鍛件鍛壓、型材擠壓、異型管棒絲材成型和殘料回收技術(shù)。

　　3、高端金屬結(jié)構(gòu)材料關(guān)鍵裝備

　　開發(fā)高功率（單槍功率≥500Kw）電子束爐和等離子爐，大型特鋼精煉真空電渣爐，高純凈大規(guī)格鋁錠半連鑄裝備，等溫模鍛、等溫擠壓、固溶淬火、三級時效等裝備，大型厚板預(yù)拉伸、時效成型熱壓及超聲摩擦攪拌焊接裝備，8噸以上鈦合金熔煉真空自耗電弧爐，30MN以上鎂合金壓鑄機和擠壓機，大面積等溫焊接等成套裝備。


 

責(zé)任編輯：王元

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