2023年層狀金屬?gòu)?fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇分析及下游細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展規(guī)模前景預(yù)測(cè)
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層狀金屬?gòu)?fù)合材料是通過爆炸復(fù)合、軋制復(fù)合或其他制備技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)層金屬與基層金屬的結(jié)合，產(chǎn)品具備典型結(jié)合界面特征。這種新型材料一方面可以節(jié)約稀有金屬、貴金屬，降低下游設(shè)備制造成本；另一方面能夠改善單一金屬材料的熱膨脹性、強(qiáng)度、耐磨損性等諸多性能，解決單一金屬不能解決的技術(shù)性問題，滿足強(qiáng)腐蝕、高溫高壓等特殊環(huán)境下對(duì)材料性能的要求。按照復(fù)合材料的構(gòu)成不同，層狀金屬?gòu)?fù)合材料主要分為以下幾類：
1、鈦系列：鈦是一種新型金屬，具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕和高低溫性能好等諸多優(yōu)異性能，但價(jià)格昂貴，鈦-鋼復(fù)合材料不僅可以大幅降低有關(guān)設(shè)備的成本，而且可以克服單一鈦設(shè)備的應(yīng)用缺點(diǎn)。外層鋼提升了整體強(qiáng)度；兩層連成一體，具有良好的導(dǎo)熱性以及克服熱應(yīng)力、耐熱疲勞、耐壓差和耐其他載荷的能力，能夠應(yīng)對(duì)更為苛刻的生產(chǎn)條件。作為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)和壓力容器工業(yè)不可缺少的結(jié)構(gòu)材料，鈦復(fù)合板在PTA項(xiàng)目、發(fā)電設(shè)備管板、冶金等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
2、鋯系列：鋯室溫下能在表面形成致密的氧化膜，對(duì)大多數(shù)的無機(jī)酸、有機(jī)酸、強(qiáng)堿和融鹽等介質(zhì)，具有比不銹鋼、鈦、鎳合金等更為優(yōu)異的耐蝕性能，因而使用鋯材制作壓力容器成為必然趨勢(shì)。使用鋯-鋼復(fù)合板一方面可以降低材料價(jià)格，另一方面可以提高材料強(qiáng)度。目前其制備方法僅限于爆炸復(fù)合法，且難度極高，過去，國(guó)外企業(yè)在化工、核工業(yè)等大型工程項(xiàng)目中關(guān)鍵裝備所需的高端鋯及鋯合金復(fù)合板材方面存在著技術(shù)壟斷。
3、不銹鋼系列：不銹鋼-鋼復(fù)合板具有不銹鋼的耐腐蝕性和耐磨性，又具有碳鋼良好的可焊性、成型性、拉延性和導(dǎo)熱性。該材料在保持強(qiáng)硬度的同時(shí)又可節(jié)約鎳鉻合金、降低制造成本，因此可以完全取代或部分取代各行各業(yè)不銹鋼的使用，可廣泛用于制造化工設(shè)備、煉油設(shè)備和合成工業(yè)設(shè)備等。
4、鎳基系列：鎳基合金以鎳為基礎(chǔ)，加入銅、鉻、鉬、鈮、鎢等其他合金元素，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕，具有良好的綜合性能。鎳基合金復(fù)合材料可以充分發(fā)揮鎳基合金特性和基材的優(yōu)點(diǎn)。例如鎳-鋼可以兼具良好的耐蝕性、高強(qiáng)度和低成本，鎳-不銹鋼可以應(yīng)對(duì)兩種不同的侵蝕性介質(zhì)，在海洋工程、石油煉化、煤化工、新能源等方面都有廣泛的應(yīng)用。
5、鋁系列：鋁和鋁合金具有質(zhì)量輕、導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高、耐蝕性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，鋁-鋼、鋁-鈦-鋼復(fù)合板用于電解鋁行業(yè)中鋁導(dǎo)桿和鋼爪的連接。隨著近年來海洋工程、軌道交通、潔凈能源等領(lǐng)域的發(fā)展，鋁-鋼、鋁-鈦-鋼復(fù)合板也在這些新領(lǐng)域中被大量的采用，如連接海洋艦船上層鋁合金建筑與鋼制主船體，LNG汽化器過渡接頭、軌道交通感應(yīng)板等。由于鋁和鋼的一些性質(zhì)，特別是熔點(diǎn)和強(qiáng)度的差別，以及它們之間會(huì)生產(chǎn)很多金屬間化合物的特性，很難用常規(guī)的工藝將它們制成復(fù)合材料，使得爆炸焊接成為一種最好的制造大面積鋁-鋼復(fù)合材料的新工藝。
6、銅系列：銅材具備良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，銅復(fù)合材料在船艇、動(dòng)力電池等重要領(lǐng)域具備有著良好的發(fā)展前景。
7、鉭系列：鉭和鉭合金具有高密度、高熔點(diǎn)、耐蝕、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度等特點(diǎn)，在電子器件、化工裝備、武器裝備中多有應(yīng)用。但由于它在地殼中資源占有量少，并與其它金屬元素在礦物中共存，因此冶煉提取難度大，加工生產(chǎn)成品率低，產(chǎn)量少，導(dǎo)致價(jià)格昂貴，限制其廣泛的應(yīng)用。用鉭-鋼復(fù)合板制成的化工設(shè)備能適應(yīng)在溫度和壓力變化幅度很大的環(huán)境中工作，并使設(shè)備成本大為降低，常用于化工、環(huán)保領(lǐng)域的反應(yīng)釜、塔器等設(shè)備制造。
8、貴金屬系列：行業(yè)內(nèi)貴金屬系列復(fù)合板主要以銀為復(fù)層材料，銀作為導(dǎo)電材料在電子領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，具備高熱傳導(dǎo)率的特點(diǎn)，在多晶硅還原爐內(nèi)壁使用爆炸復(fù)合金屬銀可以增加鏡面輻射效果，提高爐內(nèi)熱量的利用率，降低還原反應(yīng)的直接電耗。此外，銀為復(fù)層幾乎不含對(duì)多晶硅有害的金屬雜質(zhì)，可以提高其純度，滿足電子級(jí)多晶硅的制備要求。
9、異形系列：鈦-鋼、鈦-不銹鋼、鋯合金-不銹鋼等金屬?gòu)?fù)合接頭作為功能件在核工業(yè)、航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，使不同應(yīng)用環(huán)境下的異種金屬材質(zhì)實(shí)現(xiàn)連接，滿足特殊工況條件下對(duì)多種金屬性能的需求。
因此，作為一種既能發(fā)揮稀有金屬功能、又能節(jié)約資源的新型結(jié)構(gòu)和功能材料，層狀金屬?gòu)?fù)合材料有著廣闊的運(yùn)用場(chǎng)景。層狀金屬?gòu)?fù)合材料的上游主要為金屬冶煉和加工行業(yè)，提供鈦板、鋼板、鋯板等原材料；下游應(yīng)用領(lǐng)域豐富，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備所處條件較為惡劣和苛刻的領(lǐng)域。
中金企信國(guó)際咨詢公布的《2023-2028年層狀金屬?gòu)?fù)合材料市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析及投資規(guī)模前景可行性評(píng)估預(yù)測(cè)報(bào)告》
2、行業(yè)技術(shù)水平及技術(shù)特點(diǎn)：層狀金屬?gòu)?fù)合材料的生產(chǎn)方法主要有爆炸復(fù)合法、軋制復(fù)合法和爆炸-軋制聯(lián)合技術(shù)等。
（1）爆炸復(fù)合法：爆炸復(fù)合法利用炸藥爆炸使復(fù)板對(duì)基板產(chǎn)生超高速?zèng)_擊，二者接觸面之間形成瞬時(shí)超高壓，在十分短暫的過程中使金屬接觸面之間形成一層薄的塑性變形區(qū)，并發(fā)生一定程度的熔化和擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)層金屬和基層金屬的固態(tài)冶金結(jié)合。這種方法具備結(jié)合強(qiáng)度高、適用范圍廣、產(chǎn)品成材率高的優(yōu)點(diǎn)；廣泛適用于不同種類的金屬結(jié)合，可以很好應(yīng)對(duì)復(fù)層、基層金屬熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、硬度等性質(zhì)相差較大，以及結(jié)合面易生成脆性金屬間化合物的情形；并且由于其原理是使復(fù)板向基板沖擊，所以對(duì)基板的最大厚度沒有限制，適用于單張面積較大、較厚的雙層或多層復(fù)合板的生產(chǎn)。此外，爆炸復(fù)合法可以對(duì)管材等異形件進(jìn)行外包與內(nèi)包復(fù)合，應(yīng)用十分廣泛。
（2）軋制復(fù)合法：軋制復(fù)合法是利用軋輥的軋制力，使各組元金屬產(chǎn)生塑性變形而達(dá)到結(jié)合的一種方法，按照坯料是否加熱，可將其分為冷軋復(fù)合法和熱軋復(fù)合法等。與爆炸復(fù)合法相比，軋制復(fù)合更適合于大批量生產(chǎn)基復(fù)層材料性能接近、規(guī)格統(tǒng)一的薄板，冷軋復(fù)合還適用于易氧化金屬的復(fù)合。但也存在一定劣勢(shì)，對(duì)于熱軋復(fù)合來說，待復(fù)合界面的防氧化工藝復(fù)雜，加工周期較長(zhǎng)；而冷軋復(fù)合容易使軋件產(chǎn)生邊裂。
（3）爆炸-軋制聯(lián)合技術(shù)：除上述主要技術(shù)外，實(shí)際生產(chǎn)中還會(huì)使用爆炸-軋制聯(lián)合技術(shù)，這種方法綜合了爆炸和軋制兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，即先通過爆炸復(fù)合制備出較厚的復(fù)合板坯，再根據(jù)實(shí)際要求，通過熱軋、冷軋或熱軋+冷軋的工藝軋制成所需的復(fù)合板，適合于生產(chǎn)板面尺寸大且復(fù)層厚度較薄（一般為2mm以內(nèi)）的復(fù)合材料。
目前，大規(guī)模的行業(yè)應(yīng)用中所制備的裝備全部為非標(biāo)設(shè)備，根據(jù)工藝技術(shù)特點(diǎn)針對(duì)性地進(jìn)行裝備的設(shè)計(jì)，因此涉及的層狀復(fù)合材料厚度配比不同、選材不同、尺寸不同，從而形成了定制化生產(chǎn)的需求。爆炸復(fù)合的技術(shù)特點(diǎn)非常適宜因材質(zhì)、因規(guī)格、因技術(shù)要求快速制定相應(yīng)的工藝技術(shù)參數(shù)，尤其適應(yīng)稀貴難熔金屬等不能采取常規(guī)焊接方式與黑色金屬實(shí)現(xiàn)結(jié)合的金屬?gòu)?fù)合材料的生產(chǎn)，能夠適應(yīng)客戶的定制化生產(chǎn)需求，是行業(yè)內(nèi)使用最多、應(yīng)用最為廣泛的生產(chǎn)技術(shù)。軋制復(fù)合法等其他復(fù)合技術(shù)憑借其在部分材料制造中的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)成為層狀金屬?gòu)?fù)合材料生產(chǎn)的有力補(bǔ)充。
3、所處行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模：根據(jù)中金企信統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：2018-2021年（預(yù)計(jì)）期間，層狀金屬?gòu)?fù)合材料行業(yè)總體呈擴(kuò)張態(tài)勢(shì)。2020年受疫情影響，行業(yè)整體產(chǎn)值較2019年下滑6.38%，為379,422萬元；2021年，伴隨國(guó)家一系列工業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)的政策舉措，行業(yè)產(chǎn)值得到大幅提升，增長(zhǎng)至494,262萬元。
2018-2021年中國(guó)層狀金屬?gòu)?fù)合材料行業(yè)加工行業(yè)產(chǎn)值分析
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其中，鈦-鋼復(fù)合材料產(chǎn)值從2018年的88945萬元上升到2021年的124515萬元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)11.87%；不銹鋼-鋼復(fù)合材料產(chǎn)值由2018年的201,774萬元上升至2021年的270,365萬元，復(fù)合增長(zhǎng)率為10.25%。
伴隨工業(yè)和科技的不斷發(fā)展，裝備制造行業(yè)對(duì)材料綜合性能和經(jīng)濟(jì)成本的要求也會(huì)同步提高，未來，層狀金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用場(chǎng)景將不斷擴(kuò)展，市場(chǎng)規(guī)模繼續(xù)提升。
4、行業(yè)發(fā)展情況和未來發(fā)展趨勢(shì)：
（1）層狀金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，替代傳統(tǒng)材料的進(jìn)程加快：層狀金屬?gòu)?fù)合材料通過兩層或多層金屬的組合，有效發(fā)揮了各自的性能優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是一種應(yīng)用前景廣闊的新材料。20世紀(jì)90年代以前，層狀金屬?gòu)?fù)合材料最早用于衛(wèi)星過渡接頭、火炮炮管等少數(shù)軍事領(lǐng)域；90年代至2000年逐漸擴(kuò)展至石油、化工、制鹽工業(yè)等；2003年前后開始應(yīng)用于火電環(huán)保脫硫；2007年開始應(yīng)用于火電站設(shè)備，2008年開始應(yīng)用于核電站設(shè)備，并陸續(xù)應(yīng)用于金屬冶煉、輸油管道、油氣儲(chǔ)罐、多晶硅設(shè)備、海洋工程領(lǐng)域。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，層狀金屬?gòu)?fù)合材料制備技術(shù)的迅速發(fā)展，以及在下游市場(chǎng)的不斷開發(fā)和推廣，層狀金屬?gòu)?fù)合材料替代傳統(tǒng)材料的進(jìn)程將不斷加快。
（2）技術(shù)水平不斷提高，從實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代走向具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力：2004年之前，國(guó)內(nèi)只能生產(chǎn)單張面積12m2以下的鈦-鋼復(fù)合板，電站用15m2以上大面積鈦-鋼復(fù)合板全部依賴進(jìn)口，其市場(chǎng)基本被美國(guó)DMC和日本旭化成兩家公司所壟斷。此外，PTA、濕法冶金、氯堿工業(yè)、環(huán)保等行業(yè)用高端層狀金屬?gòu)?fù)合材料也存在類似問題：高端產(chǎn)品大部分依賴進(jìn)口，具有價(jià)格高昂、交貨周期長(zhǎng)的弊端。航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域使用的層狀金屬?gòu)?fù)合材料更是被國(guó)外公司長(zhǎng)期封鎖。國(guó)內(nèi)層狀金屬?gòu)?fù)合材料制造企業(yè)經(jīng)過長(zhǎng)期研發(fā)和積累，技術(shù)水平不斷提高，當(dāng)前，以天力復(fù)合為代表的國(guó)內(nèi)金屬?gòu)?fù)合企業(yè)不但完成了多種層狀金屬?gòu)?fù)合材料的進(jìn)口替代，也在復(fù)合面積、制備技術(shù)水平上不斷突破，在高端產(chǎn)品上逐步具備了較強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
（3）下游行業(yè)發(fā)展為層狀金屬?gòu)?fù)合材料提供需求增長(zhǎng)點(diǎn)：層狀金屬?gòu)?fù)合材料的應(yīng)用主要集中在石化及精細(xì)化工、電力、冶金、新能源、海洋工程、環(huán)保、航空航天等領(lǐng)域。其中，化工、冶金作為傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域具有單項(xiàng)目用量高、需求相對(duì)穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)；核電，光伏、氫能等新能源市場(chǎng)以及半導(dǎo)體是國(guó)家未來重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，這些領(lǐng)域的投資建設(shè)將為層狀金屬?gòu)?fù)合材料行業(yè)提供持續(xù)的發(fā)展機(jī)會(huì)。
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