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新材料的十二五规划解读主讲人:王轩新材料的的概念新材料的定义与范围新材料涉及领域广泛一般指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料，主要包括新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料，其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不断发生变化。源动力在哪里？01新能源“十二五”期间，我国风电新增装机6000万千瓦以上，建成太阳能电站1000万千瓦以上，核电运行装机达到4000万千瓦，预计共需要稀土永磁材料4万吨、高性能玻璃纤维50万吨、高性能树脂材料90万吨，多晶硅8万吨、低铁绒面压延玻璃6000万平方米，需要核电用钢7万吨/年，核级锆材1200吨/年、锆及锆合金铸锭2000吨/年。02节能和新能源汽车2015年，新能源汽车累计产销量将超过50万辆，需要能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年、电池隔膜1亿平方米/年、六氟磷酸锂电解质盐1000吨/年、正极材料1万吨/年、碳基负极材料4000吨/年；乘用车需求超过1200万辆，需要铝合金板材约17万吨/年、镁合金10万吨/年。03高端装备制造“十二五”期间，航空航天、轨道交通、海洋工程等高端装备制造业，预计需要各类轴承钢180万吨/年、油船耐腐蚀合金钢100万吨/年、轨道交通大规格铝合金型材4万吨/年、高精度可转位硬质合金切削工具材料5000吨。到2020年，大型客机等航空航天产业发展需要高性能铝材10万吨/年，碳纤维及其复合材料应用比重将大幅增加。04新一代信息技术预计到2015年，需要8英寸硅单晶抛光片约800万片/年、12英寸硅单晶抛光片480万片/年，平板显示玻璃基板约1亿平方米/年，TFT混合液晶材料400吨/年。05节能环保“十二五”期间，稀土三基色荧光灯年产量将超过30亿只，需要稀土荧光粉约1万吨/年；新型墙体材料需求将超过230亿平方米/年，保温材料产值将达1200亿元/年;火电烟气脱硝催化剂及载体需求将达到40亿元/年,耐高温、耐腐蚀袋式除尘滤材和水处理膜材料等市场需求将大幅增长。06生物产业2015年，预计需要人工关节50万套/年、血管支架120万个/年，眼内人工晶体100万个/年，医用高分子材料、生物陶瓷、医用金属等材料需求将大幅增加。可降解塑料需要聚乳酸（PLA）等5万吨/年、淀粉塑料10万吨/年。《新材料产业“十二五”发展规划》发展要点：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前沿新材料五、重大工程1.稀土及稀有金属功能材料专项工程2.碳纤维低成本化与高端创新示范工程3.高强轻型合金材料专项工程4.高性能钢铁材料专项工程5.高性能膜材料专项工程6.先进电池材料专项工程7.新型节能环保建材示范应用专项工程8.电子信息功能材料专项工程9.生物医用材料专项工程10.新材料创新能力建设专项工程新材料的分类图1：新材料分类高性能结构材料高性能金属结构材料指与传统结构材料相比具备更高的耐高温性、抗腐蚀性、高比强性等特性的新型金属材料，主要包含了钛及钛合金材、镁及镁合金材、锆及锆合金材、硬质材料等。其中钛材被成为太空金属和海洋金属，是21世纪的战略金属；锆被广泛应用在核工业中的核电站、核潜艇等，是核电的重要应用材料；硬质合金被成为工业的牙齿，硬质材料主要用于切割、研磨、精密磨削等，是现代工业不可缺少的一种工具材料。钛及钛合金材：需求爆发前夜钛，化学元素符号为Ti，属于难熔稀有金属。钛的化学结构十分稳定，具有高强的耐高温低温能力和耐腐性能力；钛的比强度高（抗拉强度/密度），纯钛和钛合金的比强度分别是低碳钢的2.3倍和3.8倍，是不锈钢的1.8倍和3倍。因其良好耐高温低温性和抗腐蚀性，钛被广泛用于航空航天领域，被誉为“太空金属”；且被广泛应用于潜艇、船舶、海洋工程等领域而被称为“海洋金属”。钛合金被用作飞机、火箭发动机材料、结构材料、各种管道接头等。一架波音747飞机用钛量为42.7吨，波音777飞机用钛量57吨，而美国21世纪优势战斗机F/A-22为41吨。钛在核潜艇的用量也非常大，前苏联台风级导弹核潜艇用钛量高达9000吨/艘。随着钛的应用领域不断扩大，被广泛应用在生物技术、医疗器械、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化等工业生产中，被称为21世纪的战略金属。钛及钛合金对一个国家的国防、经济及技术的发展发挥着重要的作用，钛应用量的多少和钛工业的发展水平已经成为一个国家综合实力强弱的重要标志。世界上仅有美国、俄罗斯、日本和中国掌握了完整的钛金属工业化生产技术。从全球市场钛需求结构看，航空航天占据了钛需求的50%以上。作为战略金属，日本钛应用主要是民用，主要美国、欧洲、俄罗斯50%以上的钛材消费需求集中在航空航天领域；在化工、电力和海水淡化等领域。中国当前钛材需求以民用为主，主要集中在石油化工业和体育休闲业，约占钛材消费量的60%左右，而航空航天也是一个重要需求领域，约占10%，随着我国大飞机工程的实施，航空航天未来对钛材的需求量大幅上升。锆及锆合金材：受益于核电的快速发展锆，化学元素符号为Zr，与钛及铪同列为第Ⅳ副族元素，因此物理特性都具有超强的耐高温、耐腐蚀性能，而且锆合金和锆材比钛的耐高温性和耐腐蚀性更强，因而被广泛应用在核工业中的核电站、核潜艇等（被广泛用于水冷动力堆的包壳材料和堆芯结构材料，是核电站的重要应用材料），以及工业中的压力容器中。锆作为金属新材料的形式以金属制品如锆材和锆合金为主，提取技术极高，尤其是核级锆材目前全球产能仅有1万吨左右，仅美国、日本、俄罗斯、中国等少数国家具备该项技术。我国只有国核宝钛锆业公司具备核级锆的生产，产能约为100吨，2012年有望提高至500吨。硬质材料所谓硬质材料，顾名思义就是硬度很高、难熔的金属材料，主要用于切割、研磨、精密磨削等，是现代工业不可缺少的一种工具材料。广义的硬质材料主要包括了以下三类：硬质合金材料、人造金刚石、氮化硼。其中金刚石和立方氮化硼是目前世界上已知的最硬的两种材料，俗称超硬材料。1）硬质合金——工业的牙齿硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（如碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌、碳化钒、碳化铬等）以铁族金属钴或镍作粘结金属，用粉末冶金方法制造的合金制品。硬质合金因具有很高的硬度、耐磨性、熔点极高的特性，被称为“工业的牙齿”，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。具体用途为切削工具、高压工具和采矿与筑路工程机械等，是机械装备中不可缺少的工具材料。常用的硬质合金以碳化钨为主要成分，碳化钨占硬质合金材料的80%-96%，其余为其他碳化物和粘合剂的辅助添加剂。根据是否加入其它碳化物而分为以下几类：钨钴类（WC+Co）硬质合金（YG）、钨钛钴类（WC+TiC+Co）硬质合金（YT）、钨钽钴类（WC+TaC+Co）硬质合金（YA）、钨钛钽钴类（WC+TiC+TaC+Co）)硬质合金(YW)、钢结硬质合金。各类硬质合金的化学成份、性能、用途如下表。硬质合金的主要分类和用途2）钨是硬质合金的主要材料常用的硬质合金以碳化钨为主要成分，碳化钨占硬质合金材料的80%-96%，碳化钨是由钨粉经过碳化而来。钨元素符号为W，是自然界熔点最高的金属之一，熔点高达3410℃，钨的最大特点是高密度，同时具有良好的高温强度和导电、传热性能。在世界范围中,钨已被列为重要的战略金属。在钨的应用范围看，硬质合金是钨的主要应用领域，发达国家中有72%以上的钨被用于硬质合金，而我国约有45%的钨应用于硬质合金，与发达国家仍有较大的差距。具体下游应用领域看，钨的应用几乎涵盖了主要装备行业中，主要用途是硬质合金，用于制作各种高硬度的切割刀具。随着技术进步，硬质合金已经向“高精尖”方向发展，高端硬质合金和精密刀具称为了主要用途，广泛应用与国防工业、航空航天、信息产业等高技术领域。我国是全球钨资源储量最大、钨产量最大的国家，据美国地质调查局（USGS）统计，全球钨资源保有储量280万吨，其中中国储量180万吨占64.28%。全球2009年钨精矿折合金属量为5.8万吨，其中中国产量4.7万吨占比高达81%。钨作为战略金属，为了保护资源和争夺钨矿定价权，我国在2001年开始实行钨矿开采总量控制，并在2003年开始实行出口配额制度。从近年来的情况看，钨矿产量保持平稳增加，而出口配额呈现逐渐下降趋势。全球钨矿保有量分布全球钨精矿产量分布3）人造金刚石需求稳定增长金刚石和立方氮化硼并称为超硬材料，是目前世界上已知的最硬的材料。其中金刚石是目前世界上已知的最硬工业材料，它不仅具有硬度高、耐磨、热稳定性能好等特性，而且以其优秀的抗压强度、散热速率、传声速率、电流阻抗、防蚀能力、透光、低热胀率等物理性能，成为工业应用领域不可替代的新材料，现代工业和科学技术的瑰宝。人造金刚石是相对于天然金刚石而言，是以石墨、金属触媒为主要原料，采用高温、高压原理合成的人工晶体。人造金刚石作为超硬材料的一种，具有很高的抗压强度、高耐磨性、耐腐蚀性，因此被广泛应用于锯、磨、切、钻等各类工具中，主要使用行业是石材加工业、机械加工业、电子电器业、钻探与开采业和光学玻璃和宝石加工业。同时，由于人造金刚石还具有优异的电学、光学、热学、声学、电化学性能和极佳的化学稳定性，随着科技水平的提高和应用领域的不断扩大，人造金刚石逐渐成为微电子、光电子、通讯、航天、航空等高科技领域不可或缺的材料。高性能结构材料代表公司金属新材料的另一个分支是金属功能材料，金属功能材料指具有特殊功能如辅助实现光、电、磁或其他特殊功能的材料，它具有优良的物理、化学、生物等特殊功能，在物件中起“功能”的作用。金属功能材料细化类别众多，通俗的分类方法是根据其功能特性和应用领域简单划分为磁性材料、金属能源材料、催化净化材料、信息材料、超导材料、功能陶瓷材料等，而各个类别下属又包含众多细分类别。稀土功能材料稀土是指在化学元素周期表中的一组元素，包含镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素。稀土元素因其独特的4f层电子结构、大大原子磁矩、强大自旋-轨道藕合和晶体结构，具有十分丰富的光、电、磁等性质，在现代科技、高新技术产业获得了广泛应用。特别是在磁学和光学等高技术材料中，稀土元素的作用是其他元素不可替代的。因此，美国、日本等发达国家将稀土元素列入“21世纪战略元素”。稀土是我国的战略性优势资源稀土是我国的优势资源，邓小平曾经说过“中东有石油，中国有稀土”。但经历了过去几十年的过度开采，我们的稀土资源在快速减少，保护资源、控制开采已是战略性举措。目前对中国现有稀土储量有不同的口径，国家统计局数据显示2008年全国稀土基础储量仅有1773万吨，而美国地质调查局（USGS）统计我国稀土探明储量有3600万吨，占全球总储量的40.91%，储量基础有8900万吨占全球的59.33%。稀土是“工业的味精”，应用十分广泛稀土被称为21世纪的战略元素。稀土素有“工业味精”的美称，主要用做添加剂起到特殊功能的作用，应用领域十分广阔。在传统行业主要应用在冶金、石油化工、玻璃陶瓷、轻工纺织等，在新兴产业的应用不断开拓，作为功能性材料广泛应用在高科技行业中。化工新材料化工新材料是新材料产业的重要组成部分，是化学工业中最具活力和发展潜力的新领域，主要包括有机氟材料、有机硅材料、改性塑料、聚氨酯、高性能纤维、纳米化工材料、无机功能材料、特种化工涂料等。化工新材料具有质量轻、性能优异、功能性强、技术含量高，附加值高等特点。发展化工新材料产业对国民经济各个领域，尤其是高技术及尖端技术领域都具有重要的支撑作用。有机硅有机硅材料具有耐高低温、电绝缘、耐候（光、放射性、臭氧）、无毒、阻燃、抗氧化等优良特性，是发展尖端科技或化工