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罗百辉,金模网(gmold.info)CEO、深圳市金模整合营销顾问有限公司董事长、模力时代会议展览(深圳)有限公司总经理、美国格理专家团资深投资顾问、国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务副会长兼秘书长、深圳市模具技术学会专家委员、深圳市管理咨询行业协会会员、华通咨询公司特聘培训专家、《国际模具机械产业》杂志社长,多家工业媒体专家顾问/编委、价值中国最具影响力百强专家、中国谋士联盟实战派谋士,国内“段位式”新概念管理创导者,清华大学盛景商学院MBA,制造业资深职业经理人。

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“十二五”新材料新技术规模化应用  

2011-04-04 16:44:16|  分类: 国际制造产业研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  新材料是“十二五规划”中的七大战略性新兴产业,市场年增长速度将保持在20%以上,未来一段时间保持快速扩张期。“十二五”时期是原材料工业转型升级的关键时期,要立足国内需求,严格控制总量,着力推进兼并重组、淘汰落后、节能减排、技术改造、布局优化和资源保障,加快培育发展新材料产业。国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉表示,“十二五”期间,要以提高新材料产业自主创新能力为重点,以战略性新兴产业发展和国家重大工程建设亟需的关键材料为突破口,加快推进产业规模化发展,不断提高保障水平。

  据罗百辉介绍,新材料产业对于支撑战略性新兴产业发展,保障国家重大工程建设,促进传统产业转型升级,构建国际竞争新优势具有重要的战略意义。新材料是材料工业发展的先导,是重要的战略性新兴产业。同时,新材料产业重点积极发展特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料和前沿新材料,组织实施一批重大工程和重点项目,促进产学研用一体化,推动材料升级换代。力争到2015年,建立起具备一定自主创新能力、规模较大、产业配套齐全的新材料产业体系,突破一批国家建设急需、引领未来发展的关键材料和技术,培育一批创新能力强、具有核心竞争力的骨干企业,形成一批布局合理、特色鲜明、产业集聚的新材料产业基地,为新材料产业持续快速发展奠定坚实基础。

  新材料带动产业链快速扩张

  “十二五”期间,我国新材料发展重点将围绕现代交通运输方向,高效清洁能源方向,环境资源方向,民生产业方向以及国防领域方向等五个方向进行。具体而言,应用于建筑与设备节能、设备制造新材料等领域的新材料市场早已启动。用于节能环保领域的新材料在节能环保化工领域,碳纤维、高性能膜材料等化工新材料将得到国家的大力推进和发展,并广泛应用于航天航空、交通、汽车、医疗等领域,

  当前我国国家级新材料园区、产业基地已经超过50个,新材料子行业包括:纳米材料、稀土新材料、电池新材料、光电新材料等。国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉表示,到2015年,我国化工新材料及配套的助剂、加工机械和模具制造等将形成2600亿产值的体系,届时化工新材料满足率争取达65%。

  据罗百辉介绍,新材料产业的下游产业涉及广泛,包括汽车、航空设备、通讯设备、家电、IT模具行业以及房地产、交通运输、城市建设等诸多领域。拥有关键技术的上市公司市场空间将大幅提升。其中,电子信息材料领域包括永太科技、诚志股份、福晶科技、亨通光电等,新能源材料领域包括中材科技、特变电工、嘉宝集团等;新能源汽车电池材料领域包括当升科技、新宙邦、杉杉股份、中钜高新等;稀土材料领域包括包钢稀土、厦门钨业、中科三环、横店东磁等;有色金属合金材料包括西藏矿业、东方钽业;新型钢铁材料领域包括钢研高纳、斯米克、瑞泰科技;新型化工材料领域包括硅宝科技、烟台氨纶等企业,其外还有生物医用材料、生态环境材料等领域相关上市企业。

  国际贸易和化工新材料双业务的江苏国泰负责人表示:“规划指出新材料领域的广阔空间,公司正积极布局锂离子电池正极材料领域。”

  中科电气董秘黄雄军认为:“新材料规划具有指导作用,主要钢铁行业全面升级,产品创新、技术改造有重要推动作用,有利于业绩增长。”

  高端钢铁新材料领域内的上市公司常宝股份相关人士也表示:“公司在动力、资金和业绩上都做足了准备。”

  罗百辉指出:“新材料投资空间广阔,制造业物质基础的新材料正处在高速发展时期,未来几年我国新材料产业市场的年增长速度将保持在20%以上,资金介入胜算较大,未来一段时间保持快速扩张期。”需要注意的是,行业政策监管将逐步完善,市场竞争也将加剧。

  大宗高端材料将规模化应用

  新材料板块相关产业是国民经济各行业特别是战略性新兴产业发展的重要基础,也是长期以来制约我国制造业发展和节能减排目标实现的瓶颈。随着“十二五”规划的到来,以工程塑料新材料、有机氟新材料、有机硅新材料、聚氨酯新材料等石化新材料为代表的新材料领域,势必大展宏图。在新的五年规划中,这一新兴领域将如何发展?如何取得长足进步?如何引领新一轮的经济增长热潮?发改委的报告明确指出,新材料板块的发展要以发挥我国在纳米、超导、稀土等材料科学技术研究方面的优势为基础,以满足国家重大工程建设和产业结构升级为目标,巩固学科研究优势,大力发展新材料制备技术和装备,大力推进新型材料板块产业化,大力推进大宗高端材料规模化生产应用。

  从长远意义来说,新材料产业对于支撑战略性新兴产业发展,保障国家重大工程建设,促进传统产业转型升级,构建国际竞争新优势具有重要的战略意义。

  产业目标亟待细化

  从新材料诞生时,国家政策就一直予以大幅度扶植,新材料行业也在政策扶植中逐渐成长。近几年,我国新材料板块相关产品的市场增长率基本维持在10%以上,某些重要的新材料品种市场增长率甚至超过20%。目前材料行业在我国国民经济中占有重要地位,整个新材料板块产值约占全国GDP的28%。

  作为发展重点,新材料板块“十二五”规划将对前沿技术、战略性新兴产业、重点产业这三类新材料板块的发展予以支持。相对应的思路分别是抢占制高点、培育生长点和传统产业转型升级。新材料板块的重点产业包括石化、钢铁、有色、轻工、建材等。

  “从‘十二五’规划的角度讲,战略性新兴产业在国民总产值中的比重要达到7%。战略性新兴产业一共有7项内容,新材料就是其中的一项,目前还没有将具体目标细化到各个产业,但可以肯定的是,新材料是一切其他产业的基础和先导,其作用也越来越突出。”罗百辉表示,“到2020年,新材料、新能源要发展成为国民经济的支柱性产业,总产值比例要翻一番。”

  技术成为新材料发展的关键

  有专家认为,中国在新材料产业和新材料研发水平上,比较领先的有稀土功能材料,因为我国稀土资源占到了全球的30%多,这是一个得天独厚的条件。另外就是半导体照明材料,这个产业虽然谈不上非常领先,但是我们在国际上有一定的地位。无论是技术开发还是产业化规模,这几年发展都很快。“十二五”期间,要以提高新材料产业自主创新能力为重点,以战略性新兴产业发展和国家重大工程建设亟须的关键材料为突破口,加快推进产业规模化发展,不断提高保障水平。同时组织实施一批重大工程和重点项目,促进产学研用一体化,推动材料升级换代。

  我国模具材料试产落后于模具工业的需要,主要表现在几个方面:

  ⑴、销售渠道不通畅。

  ⑵、黑色圆棒材多,扁钢、精料、经过预硬化的材料和制品、标准件少。我国模具钢市场80%左右是黑皮圆棒材,用户拿到材料以后还要自己改锻改制,材料利用率低,生产周期长,不能适应模具制造业的需要。

  ⑶、一般质量的模具钢材多,高质量的模具钢材少,相当部分要求高的模具钢都需要经过真空精炼和电渣重溶,国外有的企业规定截面大于150mm的模具钢材,全部进行电渣重熔,以保证钢材的高纯净度、高致密度、高等向性,而我国通过电渣重熔的模具钢所占的份额很小。

  随着我国模具工业的发展,对模具材料的数量、质量、品种和性能等方面提出了更高、更新的要求、模具材料市场也得到迅速的发展。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉介绍,模具用材料范围很广,从一般的碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、马氏体时效钢到硬质合金、难熔合金、高温合金、非铁金属等都可选用,其中主要是属于合金工具钢的模具钢。目前,中国合金工具钢的产量已居世界前列,其中合金模具钢约为10万吨。中国模具工业每年消耗模具材料合计为30万-40万吨,其中合金模具钢为13万-15万吨。

  国际模具及五金塑胶产业供应商协会钢材专业委员会专家顾问李光超表示,目前国产模具钢材高质量的比较少,相当部分要求高的模具钢都需要经过真空精炼和电渣重熔,以保证钢材的高纯净度、高致密度、高等向性,而通过电渣重熔的模具钢所占的份额很小。模具钢市场80%左右是黑皮圆棒材,用户拿到材料以后还要自己改锻改制,材料利用率低,生产周期长,不能适应现代模具制造业的需要。

  安博科公司研制开发的新型、高效率模具铜合金材料,硬度可达HRC38-45度,不用热处理,制作加工容易,摩擦系数低,并且在合金中加入耐磨元素,使本来就耐磨的铜合金的耐磨性更进一步提高,特别适合做拉伸模的需要。在模具制造的成本中,材料费用往往只占模具成本的20%左右,但模具工业的竞争就是模具使用效率的竞争,而不是以模具材料低价位来取胜,因此对于要求较高的长寿命模具,在选用模具材料时往往需要精益求精。例如采用碳化物不均匀度为5-6级的Cr12MoV钢制造拉伸模,使用寿命往往不足1万件;而采用TS4铜合金模材制造拉伸模,使用寿命可达7万件甚至更多。这是因为TS4铜合金模材的导热性好,可以保证工作中的模具温度分布均匀,不会因局部高温使模具产生裂纹,也不会使拉伸产品表面出现冷焊脱痕及起皱现象,既缩短开模时间,提高模具寿命,又提高生产效率和产品质量。现在TS4铜合金模材已成功地应用于不锈钢板材拉伸模、铝合金压铸模、塑料注射模、铜合金重力铸造及低压铸造模、玻璃瓶制造模等,即将取代传统的模具钢和铸铁,堪称模具材料领域的一次革命。

  金属材料激光表面强化技术可用于金属材料的表面强化,解决整体强化和其他表面强化手段难以克服的矛盾;也可用于金属材料的表面改性,获得低等级材料的高性能表层。激光表面强化技术引发的模具材料替代技术为降低模具制造成本开辟新途径。

   1、冷作模具的材料替代技术

  冷作模具要求材料具有强度、韧性、耐磨、抗疲劳和咬合抗力性能。冷作模具采用中高碳碳素钢、低合金钢或铸铁经激光相变强化后代替用传统工艺的高等级材料,存在广泛的技术应用空间。虽然冷作模具广泛采用的高合金钢具有合金碳化物的独特耐磨效果,但是激光相变强化因其弥散强化、畸变强化、加工过程和热处理过程无氧化无脱碳和具有等强工作层,可以弥补高合金钢具有的合金碳化物的耐磨效果。因而激光强化的工艺灵活优势在材料替代技术领域可得到更广泛应用。塑料模具的工作温度在350℃以下时具有冷作模具相同的材料替代技术空间。

  2、热作模具的材料替代技术

  热作模具材料除了要求具有强度、韧性、耐磨、抗疲劳和咬合抗力性能外,对红硬性和抗回火性能有特殊要求。因而用低材质激光相变强化代替不了高合金钢所具有的抗高温性能。模具再制造技术和激光熔覆可使碳素钢、低合金钢或铸铁具有抗高温性能。塑料模具的工作温度在400℃以上时可用热作模具相同的材料替代技术。

  3、铸铁模具

  铸铁模具的强化潜力取决于基体组织是否是珠光体。如果基体组织有太多的铁素体,将降低材料的淬硬性,所以铸铁模具的材料替代以提高强化潜力为目标。以国家标准为依据,球墨铸铁需选QT600以上,蠕墨铸铁需选RT380以上,灰口铸铁需选HT200以上的牌号。目前市场大量存在HT150模具,这类模具采用相变强化效果不佳。

  4、齿轮和模具的再制造技术

  在齿轮或模具损坏或缺陷部位采用激光熔覆工艺熔覆特定的合金材料,使其与基体金属材料形成良好的冶金结合,这种修复处理不仅仅对齿轮或模具形貌进行修补,而且提高了修复部位的性能,是一种增强型修复。目前把这种业已用于齿轮和模具修复的激光表面熔覆称为齿轮或模具的再制造技术。

  第三代汽车用钢产业化应用启动

  日前,中国工程院名誉院长徐匡迪院士在中国工程院见证中国一汽技术中心和中钢研集团钢铁研究总院“先进汽车用钢联合实验室”揭牌。国内汽车制造主厂商和钢铁科研“国家队”之间的这一“联姻”,正式拉开了由我国在世界上率先研发成功的第三代汽车用钢产业化应用的帷幕。 据中国工程院副院长、中钢研集团董事长干勇院士介绍,在汽车自重中,钢铁材料占70%左右。因此,研发和应用“高性能、低成本、高精度、易加工、绿色化”的先进汽车用钢铁材料,对于汽车的安全性、轻量化及“节能减排”至关重要。他透露,钢研总院已在世界上率先成功研发出第三代汽车钢技术,在此领域形成了领先的材料研发优势;而钢研总院和一汽技术中心在“八五”到“十一五”期间,已有众多材料技术研发项目的合作,并在先进的非调质钢、齿轮钢、弹簧钢和不锈钢等领域取得大量成功应用。此次双方建立联合实验室,可以在热成形钢和模具钢等汽车新材料及相关工艺技术领域加强合作,形成完整的世界级先进汽车用钢的研发和应用的技术体系。

  一汽副总工程师兼技术中心主任李骏介绍,“十二五”期间,一汽的第三代高机动战术军车、解放第七代商用车、新一代轻量化轿车、新能源汽车等产品,以及汽车轻量化设计、汽车安全性设计、SCR(选择性催化还原系统)后处理关键金属材料等,将作为第三代汽车用钢的主战场。
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