航空材料.铝合金

首先先给大家介绍一下铝的生产制法,1886年美国化学家Hall及法国化学家H’eroult宣布以氧化铝(Al2O3)置于冰晶石(Na3AlF6)溶液中,于大约950 ℃进行电解。氧化铝(Al2O3)制法:利用铝矾土矿浸于氢氧化钠(NaOH)。

一、铝的特性

a)优点

铝及铝合金是目前应用最广泛之飞机制造材料。

重量轻,差不多是同体积铜或钢的1/3重量。

防腐蚀能力强。

可反射辐射能—可见光、辐射热、电磁波。

导电及导热能力强,且又是非铁磁性。

容易接合(焊接、铆接或胶合)

外观及表面易处理

机械性质良好,经加工处理后强度高、延展性高

存量多

b)缺点

当温度升高超过200℃,强度大幅减弱

当温度下降时倾向脆性材料

二、铝合金类别

通常以四位数字标明:第一位数字: 合金成分

1000系列:材料含99%以上之纯铝

2000系列:铜(Copper)为主要之成分—易热处理以提高强度, 但提高了腐蚀性

3000系列:锰(Manganese)为主要之成分—-增加硬度

4000系列:硅(Silicon)为主要之成分—–为焊条之理想材料

5000系列:镁(Magnesium)为主要之成分—–提高强度及抗腐蚀

6000系列:镁与硅为主要之成分—–以硅化镁存在,可热处理提高强度及易加工

7000系列:锌(Zinc)为主要之成分—–经热处理提高强度,为所有铝合金中强度最高

第二位表示原产品以后修正其成分之次数

第三及四位表示产品开发次序

非热处理型铝合金

1000系列

3000系列

4000系列

5000系列

热处理型铝合金

2000系列

6000系列

7000系列

热处理铝合金如施以适当热处理其内部结构发生一种相变化,产生细致析出物,藉此种析出物,强化材料。这种现象叫析出硬化或时效硬化。

非热处理合金则无析出硬化现象(但也会有析出物),故其强化作用通常借助一般的方法,如固溶体强化,加强化细晶强化。

铝合金在航空的应用

2014

应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件

2017

是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件

2024

飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件

2048

航空航天器结构件与兵器结构零件

2124

航空航天器结构件

2218

飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环

2219

航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力

2618

模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件

2A02

工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片

2A06

工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉

2A10

强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉

2A11

飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉

2A12

航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件

2A14

形状复杂的自由锻件与模锻件

2A16

工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱

2A17

工作温度225~250摄氏底的航空器零件

2A50

形状复杂的中等强度零件

2A60

航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等

2A70

飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等

2A80

航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件

2A90

航空发动机活塞

3A21

飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等

5052

此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等

5056

镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合

5083

用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等

5086

用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等

5A02

飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件

5A03

中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金

5A05

焊接结构件,飞机蒙皮骨架

5A06

焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件

6005

挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等

6009

汽车车身板

6010

薄板:汽车车身

6061

要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材

6A02

飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件

7049

用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高

飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高

用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造

用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高

供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件

机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件

7A04

飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等

利中集团2022年上半年净利润为2.77亿元,同比增长0.54%。铝合金车轮和功能性中间合金的销售增加

挖贝网8月1日,立中集团(300428)近日发布2022年半年度报告,报告期内公司实现营业收入10,051,739,797.06元,同比增长16.00%;归属于上市公司股东的净利润276,972,892.84元,同比增长0.54%。

报告期内经营活动产生的现金流量净额为-416,484,848.97元,归属于上市公司股东的净资产5,335,711,048.95元。

2022年上半年,国内因上海、长春等汽车产业重地因疫情防控措施升级,导致汽车产业链部分停摆,物流出现中断,汽车零部件和上游材料端产业链受阻。直至第二季度,疫情得到有效控制,整车制造企业及相关配套供应企业陆续复工复产,物流和供应链也得以逐步通畅。国际上,因俄乌战争持续,造成全球供应链严重危机,引发发达经济体通胀,造成了超预期加息。在宏观经济形势以及外围市场的不利因素影响下,公司克服了外界压力,保持了收入和利润的双增长,2022年1-6月份,公司共实现营业收入100.52亿元,较去年同期增长16.00%;实现归属于上市公司股东的净利润为2.77亿元,较去年同期增长0.54%;扣除股权激励摊销费用的归属于上市公司股东的净利润为3.23亿元,较去年同期增长17.13%,其中公司2022年第二季度扣除股权激励摊销费用的归属于上市公司股东的净利润实现了1.80亿元,较2022年第一季度环比增长了26.15%。

第二季度,下游汽车产业链的疫情防控停产对公司的铸造铝合金和铝合金车轮产品销量产生了一定的影响,但公司的功能中间合金业务因应用行业比较分散,因此影响较小。盈利方面,因功能中间合金业务板块的高端晶粒细化剂、航空航天级特种中间合金等高端产品销量的逐步提升;铝合金车轮板块的产品材料成本和海运费联动等报价模式的调整、车轮出口业务的稳定发展、内外铝价正挂以及美元升值等诸多有利因素,有效的对冲了疫情对公司业绩的影响,使得公司第二季度利润环比增长。

报告期内公司实现营业收入10,051,739,797.06元,同比增长16.00%;系铝合金车轮和功能中间合金销量增加,同时铝、硅等主要材料价格大幅上涨,公司产品售价联动增长等所致。

公告披露显示公司计划不派发现金红利,不送红股,不以公积金转增股本。

挖贝网资料显示,立中集团是国家级专精特新“小巨人”企业,是专业从事铝合金及铝合金高端应用的国际化企业集团,目前已实现了功能中间合金新材料、再生铸造铝合金、铝合金车轮三大细分行业的引领,是行业内唯一一家拥有熔炼设备和车轮模具研发制造,再生铝资源回收利用,再生铸造铝合金研发制造,功能中间合金研发制造,汽车铝合金车轮及轻量化底盘零部件设计研发制造,危废资源化利用的完整产业链公司。

本文源自挖贝网

铝合金性能及化学成分分析步骤简介

1.铝合金简介

铝合金是指以铝为基体的合金总称。主要合金元素有铜、硅、锰、锌、镁,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。

铝合金密度低,但强度比较高,塑形好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,因此铝合金材料是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。在航天、航海、航空、汽车、桥梁、电气电子、能源动力、冶金化工、机械制造、日用文体等各个领域都得到了十分广泛的应用。

由于铝合金的分类不同,所以各种系列的铝合金有特定的用途。然而大部分的铝合金产品仅从外观是无法判断是否为合适牌号。又因为铝及铝合金材料的成分直接影响着材料的性能,所以对铝合金成分的检测及控制是保证材料质量的关键。

2.铝合金化学成分检测方法

2.1铝合金化学成分检测方法

铝及铝合金材料化学分析方法中常用的有、直读光谱法、光度法、原子吸收光谱法、重量及容量法、电感耦合等离子体原子发射光谱法。其中电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)具有检出限低、检测精度高、基体干扰小、可多元素同时进行测定的优点。因此ICP法测定铝合金材料的成分成为化学分析无可比拟的测定分析方法。

2.2检测的标准方法

目前国检检测已获认可的铝合金检测(仪器分析)标准方法如下:

(1)GB/T 20975.25-2008铝及铝合金化学分析方法第25部分:电感耦合等离子体原子发射光谱法测定

(2)HB 6731.10-2005铝合金化学成分光谱分析方法 第10部分:电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜、镁、锌、镉、铁、锰、硼、钛、锆、钒、镍、铬含量

(3)HB 6731.12-2005铝合金化学成分光谱分析方法 第12部分:电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硅含量

(4)HB7266.1-1996铝锂合金化学成分光谱分析方法 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cu、Fe、Li、Mg、Si、Zr含量

(5)GB/T 7999-2015 铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法

3.铝合金化学成分检测——国检检测可以做什么?

通过以上规定的标准方法可以准确测定铝合金的各种合金元素和杂质元素的含量。由测定结果可以:判定铝合金是否为指定的牌号;区分两种(或两种以上)铝合金材料;对未知牌号的铝合金进行鉴别。

密封阳台、铝合金和断桥铝哪个更好?老师给出了答案。别再选错了

以前装修新房,很多人喜欢把阳台设计成开放式,认为这样比较通风,方便晾晒衣服。然而,现在装修的新房,阳台基本上都是采用封闭式设计。毕竟现在房价太高,巴不得把阳台当做客厅来使用,所以,现在装修新房,基本上都会采用封阳台的设计。

封阳台的好处非常多

1、增加室内使用面积

阳台封闭起来之后,就可以当做室内的一部分延伸,可以有效增加室内的使用面积。

2、增强功能性

阳台封闭起来之后,可以把阳台打造成休闲区、读书区、工作区、儿童区、小卧室等等功能区,大大增强了功能性。

3、方便清洁

阳台封闭起来之后,再也不用担心风吹、雨淋、粉尘。如果是开放式阳台,每天都需要打扫,粉尘、杂物特别多,尤其是下完雨之后,简直就是一片狼藉。

封阳台的材料选择

为了安全性能考虑,无框窗、塑钢窗都免谈,不仅缺点多,而且使用寿命还比较短。封阳台一定要考虑实用和安全性能。

做封阳台的时候,大多数人会选择铝合金和断桥铝这两种材料。

那么,铝合金和断桥铝应该选哪一种比较好呢?今天老师傅终于给出答案了,大家别再选错了。

铝合金门窗的优缺点

1、优点

铝合金门窗的效果中规中矩,材质方面还算结实,密封性也还可以,算是比较结实耐用,重量方面比较轻。

铝合金门窗最大的优点是经济实惠,适合普通家庭安装使用。抗老化和耐用性都还算不错,用个20年是没问题的。

2、缺点

铝合金门窗的款式和样式比较单一,视觉效果普普通通,基本上没有任何的亮点。

而且隔热效果并不好,冬天冷,夏天热,隔音效果也非常一般。

断桥铝门窗的优缺点

1、优点

断桥铝算是铝合金的升级版,外观是用铝合金构造,不过中间穿入了隔热条,具备隔热、保温、防水、隔音的效果。

而且断桥铝的视觉效果和落地窗差不多,非常时尚大气,样式和色彩丰富,装着很有档次感。

而且断桥铝的使用寿命比铝合金更长,大概30年-40年左右。

2、缺点

断桥铝的功能多,外观大气好看,造价自然也会比铝合金昂贵不少。

而且,断桥铝的通风效果比较差,因为它的中间是落地窗,只有两边各有一扇小窗户。

老师傅的建议

什么情况用断桥铝?

如果如果客厅和阳台的隔断门打通,最好选择安装断桥铝。因为没有隔断门,客厅的隔热、保温、隔音效果都会减弱。所以,最好安装断桥铝,可以提高隔热、保温、隔音的效果,而且更加大气有档次。

如果楼层比较高,或者常年雨水天气,也建议装断桥铝,防水、防风的效果比较出众。

什么情况用铝合金?

如果资金比较不充裕的话,可以考虑用铝合金门窗,关键是省钱,虽然太过的优势,但是中规中矩,还算可以凑合。

安装铝合金的话,建议保留客厅和阳台的推拉门,可以增加保温、隔热、隔音等效果,起到双重保护的作用。

碳纤维行业深度调研报告:高性能、高壁垒,开创黑金时代

(报告出品方/作者:长江证券,范超、张佩)

1 材料特征:高性能但也高壁垒

碳纤维是无机纤维材料的一种。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer:FRP) 是由增强纤维材料与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。根 据增强纤维材料的不同,可分为有机纤维和无机纤维两大类,无机纤维包括玻璃纤维、 碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维等,有机纤维包括芳纶、尼龙纤维、聚烯烃纤维等。碳纤 维(carbon fiber,简称 CF)是一种含碳量在 90%以上的高强度、高模量的无机高分 子纤维,与各种基体经过复合工艺后制成的碳纤维复合材料(CFRP),可以应用在航空、 军事工业、风力发电叶片、汽车构件、体育休闲产品等其他工业和民用领域。碳纤维材 料具备高性能、高壁垒两个显著特点,有“黑黄金”之称。

碳纤维按原料分类。碳纤维主要分为 PAN(聚丙烯腈)基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶 基碳纤维等。PAN 基碳纤维因制备工艺较简单,制成的产品性能更优,是目前碳纤维市 场主流产品,约占全球碳纤维总产量的 90%。故目前碳纤维一般指 PAN 基碳纤维。

碳纤维按强度和模量分类。碳纤维主要的力学性能指标有拉伸强度和拉伸模量,分为通 用型碳纤维、高强碳纤维、高模碳纤维、超高强碳纤维、超高模碳纤维。实际使用中, 因东丽公司在行业领域的龙头地位,其产品编号被作为行业标准,如 T300、T800、M55 等分别对应不同性能的碳纤维,高强型为 T 序列,高模型为 M 序列。

碳纤维按纤维数量分为小丝束、大丝束。单根碳纤维无法应用,实际使用的碳纤维是由 一定数量的碳纤维丝集束而成,1K 就代表一束碳纤维中有 1000 根丝,通常把小于 24K 的碳纤维称为小丝束碳纤维,小丝束碳纤维主要应用于国防军工(导弹、火箭、卫 星等)、航空航天及体育休闲领域,因此又被称为“宇航级”碳纤维,价格比大丝束碳纤维 更加昂贵。通常把 48K 以上的碳纤维称为大丝束碳纤维,主要用于交通运输、风电叶 片、医药卫生、纺织、机电等工业领域,因此被称为“工业级”碳纤维。

大丝束相对小丝束,下游应用更加大众化。2020 年全球碳纤维需求结构中,大丝束销 量占比约 45%,小丝束销量占比约 55%,大丝束销量占比呈现提升趋势。大丝束相对于小丝束,产品性能相对较低但制备成本亦较低。从全球市场平均售价来看,风电领域 均价约 9 万元/吨,主要以国内外 T300 级 24K、48K、50K 等产品为主。

高性能:轻质高强,极佳的轻量化材料

质量轻,强度大,模量高,碳纤维性能极佳且难以被追赶。碳纤维具备出色的力学性能 和化学稳定性,密度比铝低、强度比钢高,是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高 比强度和最高比模量的纤维,具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲 劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所难以替代的优良性能。

从物理性能上看,碳纤维密度小,质量轻,比强度高。一是密度小,碳纤维的密度为 1.5~2g/cm³,相当于钢密度的 1/4,铝合金密度的 1/2,而其比强度比钢大 16 倍,比 铝合金大 12 倍。二是强度高,碳纤维拉伸强度可达 3000~4000MPa ,弹性比钢大 4~5 倍,比铝大 6~7 倍。三是具有各向异性,热膨胀系数小,导热率随温度的升高而下降, 耐骤冷和急热,即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂。

四是导电性,25℃时高 模量纤维为 775μΩ/cm,高强度纤维为 1500μΩ/cm。五是耐高温和耐低温性好,碳纤 维可在 2000℃下使用,在 3000℃非氧化气氛下不融化、不软化。在 -180℃低温下, 钢铁变得比玻璃脆,而碳纤维依旧很柔软,也不脆化。但碳纤维的耐冲击性较差,容易 损伤。(碳纤维复合材料抗拉不抗穿刺,生活中避免让碳纤维产品碰到锋利的小石子或 尖锐物体,以防止发生破裂现象。)

从化学性能上看,碳纤维具有耐酸、耐油、抗辐射等性能。碳纤维对酸呈惰性,能耐浓 盐酸、磷酸、硫酸、苯、丙酮等介质侵蚀。将碳纤维放在浓度为 50% 的盐酸、硫酸、 磷酸中,200 天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化;在 50% 浓度的硝酸中只是 稍有膨胀,其耐腐蚀性能超过黄金和铂金。但是,碳纤维在强酸作用下会发生氧化,与 金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象,因此在使用前须进行表面处理。

碳纤维是极佳的轻量化材料。碳纤维优越的比模量和比强度,使其成为极佳的轻量化材 料。在汽车应用上,相较于高强钢,碳纤维可以实现 60%的减重,因此在一众需要结构 轻量化的领域,如体育、航天等,都能看到碳纤维的身影。

高壁垒:技术壁垒高,龙头企业护城河深

碳纤维生产流程复杂,对设备和技术要求极高。制备过程涉及众多控制点,每个控制点 都有相应的参数,积累这些参数往往需要几年的周期,而只有每个参数都达到最优,所 生产的产品性能才能达到最好。以预氧化环节为例,该环节需对温度的精度、范围进行 准确控制,否则将显著影响碳纤维产品的拉伸强度,甚至造成断丝现象。

资金壁垒高。碳纤维产线的投资门槛较高,从企业公告的产能计划来看,万吨投资额普 遍在 20 亿元甚至以上,若是高性能碳纤维产线,则万吨投资额在 100 亿以上,高资金 壁垒使得大量企业较难进入到这一行业。此外前期核心技术尚未突破时,不仅产线投资 额高且投资回报率低,近几年由于生产效率提升,企业投资回报迎来改善。即使这样, 以行业龙头中复神鹰为例,2020 年碳纤维吨净利约 2.3 万元,投资回报期约 10 年左右。

技术壁垒突破期长,龙头企业护城河深。碳纤维行业技术壁垒非常高,体现在三个方面: 配方壁垒、工艺壁垒和工程壁垒,三者难度依次增加。尽管可以通过直接购买和挖角技 术人员等方式获取配方,但仍需要时间去吸收和消化,配方壁垒突破时间为 1-2 年;想 要突破工艺壁垒,还要在拥有配方的基础上投入大量精力去磨合和调整,通常需要 3-5 年;工程体系要求各生产工艺之间协调配合,需要企业投入大量资本去设计、改造、调 整装备和训练人员,壁垒突破时间 5 年以上。因此,碳纤维三大技术壁垒的突破期合计 超过 10 年,已经掌握成熟技术的企业先发优势极大,护城河深厚。

产业链附加值高达 200 倍。由于碳纤维制备难度高,工艺复杂,因此其产品越往下游附 加值越高,尤其是应用于航空航天领域的高端碳纤维复材,因下游客户对其可靠性、稳 定性要求十分严苛,产品价格也较普通碳纤维呈几何倍数增长。据江苏恒神公开转让说 明书(2015 年)统计,同一品种原丝、碳纤维、预浸料、民用复材、汽车复材和航空 复材每公斤价格分别约 40 元、180 元、600 元、不到 1000 元、3000 元和 8000 元, 每经一级深加工产品价格都将实现飞跃,航空复材价格较原丝更是翻了 200 倍。

碳纤维的价格远远超过其他替代材料。按每千克均价来看,普通型号碳纤维的均价约在 160 元/kg,是铝、镁等合金的 6-7 倍,是玻璃纤维的 8 倍。而即使考虑到碳纤维用量的 因素,这一巨大的价格差异也仍然无法被抹平。根据宝马公司对汽车单位减重成本的测 算,使用碳纤维的单位减重成本约在 32€/kg,仍然是铝的 7 倍。

2 行业质变:国产替代加速进行时

中国大陆碳纤维主要依赖进口,有效产能不足。在海外龙头技术封锁和价格战等多方面 打压下,国内碳纤维产业发展缓慢。我国碳纤维行业的发展历程可以分为三个阶段:

1)奠基阶段:我国的碳纤维几乎与日本同时起步,1962 年,中国石油吉林石化开始采 用 PAN 原料研制碳纤维,但是因为缺乏相应的科学知识和组织,没有取得实质性的进 展,与此同时,美日等国家将其视为战略物资,实施技术禁运,这也导致我国碳纤维的 研发止步不前。

2)起步阶段:1975 年,原国防科委主任张爱萍将军开始主持碳纤维研 发工作,先后组织了二十多名科研和企事业单位,组成原丝、碳化等五个专业组。但由 于知识产权归属问题没有得到妥善解决,各部门之间的利益难以协调,进展速度缓慢。 在此之后的 80 年代中期,我国也陆续尝试走引进开发之路,但均以失败告终。

3)发展 阶段:2000 年,两院院士师昌绪提出要大力发展碳纤维产业,这引起了政府的重视, 至此我国开始采取措施大力支持碳纤维领域的自主创新,在 863、973 计划中也将碳纤 维作为重点研发项目。2005 年国内碳纤维行业企业仅有 10 家,合计产能仅占全球产 能的 1%。2008 年,以国有企业为代表的企业开始进入碳纤维行业,但大部分企业在核 心关键技术上还无任何突破,无论是生产线的运行还是产品质量,都极不稳定。

碳纤维战略地位极高。高性能碳纤维可用于制造导弹、战机等国防重器,长期以来一直 在美国对华的禁运清单中,与原子能、半导体核心技术等同列。西方国家在上世纪 60 年 代就开始对华实施碳纤维材料的技术禁运,按照“巴统”和之后《瓦森纳协定》,以美国为 首的西方国家对我国实施严格的碳纤维材料禁运。日、美等碳纤维主要申请国甚至对未 经许可范围内而企图购买和贩卖碳纤维的个人实施抓捕,足见封锁之彻底。除了碳纤维 原丝禁运之外,其制备技术及装备一直被国外发达国家垄断和封锁。

政策高度重视碳纤维的发展。自 1962 年吉林石化开始 PAN 基碳纤维研究的数十年间, 碳纤维一直受益于政策的高度重视,先后由张爱萍将军和师昌绪院士主导过两次研发大 潮。在 863、973 计划中也将碳纤维作为重点研发项目。随着中美贸易摩擦的开始,国 外进一步收紧对中国的碳纤维供应,碳纤维的国产化工作愈加迫在眉睫。

在政策加码下,国内企业高度重视研发,专利申请量不断上升。在全行业共同努力下, 我国碳纤维技术迈入世界领先水平,技术突破之后,需求同步爆发,于是行业迎来质变。(报告来源:未来智库)

技术突破:大小丝束技术路径不同,壁垒亦有不同

小丝束和大丝束碳纤维先后实现技术突破,二者技术路线存在差异,大丝束由于性价比 优势,更易在大规模工业领域迎来放量。目前国内碳纤维企业发展路径主要是两类: 一是小丝束,国产替代更为迫切,三大龙头已然崛起。小丝束碳纤维因用于军工领域等, 故国产替代更为迫切,在重点投入和需求支撑下,小丝束碳纤维企业更早实现国产替代。

以干喷湿法为例,最早是中复神鹰在 2013 年率先突破千吨级碳纤维原丝干喷湿纺制造 技术并于 2015 年实现稳定运行,随后光威复材、中简科技、恒神股份等企业陆续实现 了干喷湿法的纺丝工艺。同时企业进行更高性能碳纤维的研制,以 T1000 级为例,中简 科技 2015 年采用湿法纺丝技术研制成功 T1000 级碳纤维,光威复材 2018 年 QZ6026 (T1000 级)碳纤维在工程化生产线上实现连续生产成功,中复神鹰 2019 年百吨级超 高强度 QZ6026(T1000G 级)碳纤维生产线实现连续运行。

二是大丝束,利用腈纶工艺是发展趋势,吉林碳谷率先实现突破。近几年我国大丝束碳 纤维技术实现突破:1)吉林碳谷在原奇峰化纤 20 年腈纶制备基础上进行研发,2008 年设立就取得了 DMAC 为溶剂的湿法两步法专有技术,于 2013-2015 年间逐步实现了 小丝束产品的 DMAC 为溶剂的湿法两步法的技术更新与优化,2017-2019 年突破 24K、 25K、48K 等大丝束产品稳定产业化生产技术,打破国际碳纤维巨头在原丝生产技术上 的垄断情况;2)上海石化曾是国内最大的腈纶生产企业,2018 年官方称突破 48K 大丝 束碳纤维,2021 年开始建设 2.4 万吨大丝束原丝、1.2 万吨 48K 大丝束碳纤维项目。

制备难点:大丝束和小丝束存在差异。大丝束碳纤维性能不如小丝束,但在相同的生产 条件下能够提高碳纤维单线产能,降低生产成本,从而实现大规模的工业应用。大丝束 碳纤维由于高通量,在原丝、聚合、预氧化、碳化等多个系统环节,存在很多复杂的技 术与工程问题。包括但不限于:一是一致性,纤维数量更多,保持每根纤维的一致性更 难;二是毛丝问题,纤维数量越多则毛丝会越多,需要把毛丝的占比控制在合理范围内; 三是碳化,碳化环节毛丝可能会发生剧烈的化学反应,导致纤维分子结构中的某些键断 裂等现象发生。从日本东丽发展路径来看,东丽在小丝束上不断突破高强高模,但是不 具有大丝束碳纤维产能,而是通过并购美国 Zoltek 取得大丝束碳纤维产能。

大丝束的技术路线:从腈纶工艺向下游延伸是海外趋势。腈纶工艺基础是发展大丝束碳 纤维潜力的重要评价指标,海外大丝束碳纤维的原丝制备技术是源于腈纶工业的。世界 腈纶技术路线相对集中的是以 DMAC 为溶剂和以 NaSCN 为溶剂的二步法湿法纺丝生 产,前者是有机溶剂,后者是无机溶剂。目前在大丝束碳纤维领域,已经或有望突破原 纱技术的企业均有腈纶工艺基础,且掌握了溶剂的生产,包括吉林碳谷、上海石化等。

需求旺盛:风光氢等领域需求爆发,中国引领全球

中国碳纤维需求量快速增长,增速领先全球。2015 年国内碳纤维需求量仅为 1.7 万吨, 仅五年就增长逾 3 倍,2020 年达到了 4.9 万吨,国内碳纤维需求实现连续 3 年超过 30% 的增长,远超过全球市场增速。伴随下游应用领域的扩大和发展,中国或将成为全球主 要碳纤维消费国,碳纤维需求有大幅增长的空间。

碳纤维在新能源领域(风、光、氢)的需求迎来快速增长。体育需求占据着我国下游应 用的 30%,需求量保持稳步增长;航空航天虽然用量不高,但单价远超出其他领域,未 来随着军工开支有望稳步增长。近年来碳纤维因其良好的性能广泛应用于风电叶片、光 伏硅晶热场材料(碳碳复材)、缠绕复合材料储氢气瓶等,显著受益于新能源行业增长。

新能源的强劲助推

1. 风电:需求崛起的突破口

在风电发展的 100 多年时间内,叶片材料先后出现了木材、布、铝合金等。但在发展过 程中,具有高比强度、可设计性强的复合材料成为商业级叶片的主体制造材料,而风电 领域也成为复合材料最重要的应用领域之一。风电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结 构,一般由叶片大梁、腹板、外蒙皮组成,复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到 90 %以上。复合材料叶片最初采用的是玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂体系,直到今天这 仍是大部分叶片采用的材料。但随着风机功率的增加,叶片长度的不断增大,自身重量 也不断增加,在这种情况下,具备高强高模、低密度的碳纤维复合材料开始崭露头角。

碳纤维叶片在结构材料中主要用于主梁或分段叶片连接区域,承担主要载荷,用量大。 2020年全球风电碳纤维用量约为3万吨,其中至少90%以拉挤板形式应用于叶片主梁; 国外最早将拉挤碳板应用于叶片,迄今已有十多年批量应用经验;国内部分厂商已在新 叶型上完成拉挤碳板试制或小批应用,业内拉挤碳板新叶型研发加快。2021 年是拉挤 碳板新叶型研发与储备期,预计 2022 年拉挤碳板市场需求暴增。

采用碳纤维可以帮助叶片减重,但是在当前碳纤维与玻纤的价格差距下,也会增加成本。 以美国 Sandia 国家实验室研制的 SNL 100-00 风电叶片为例,若将主梁的玻纤更换为 碳纤维,则可以使得叶片总重下降 35%,但也使得材料成本提升 37%。更换后,最终 碳纤维占叶片重量的 13.6%,占叶片材料成本的 53.1%。

碳纤维渗透率提升为近年核心增长逻辑。随着我国风电建设进程的快速推进,风电也一 跃成长为当前碳纤维下游领域应用规模中最大的部分,2020年国内需求量约为 2万吨, 相较 2016 年的 0.3 万吨大幅增加,2020 年占碳纤维需求的比例达到 40%。2016-2019 年风电装机量相对平稳,碳纤维需求仍大幅增长,主要原因是渗透率持续提升,这背后 是风电机组大型化对风电叶片提出了更高要求。

风机大容量、大叶片已成为趋势。大功率风电机组的扫风面积提升显著,能有效提高风 能利用率。因此,风机的单机额定功率的提高,能降低风机的单位发电成本。2018 年我 国新增装机平均功率 2.2MW,较 2007 年的 1.06MW 提升了 108%,大型化趋势明显。 据调查数据显示,风机叶片的长度与风机的功率成正比关系。在相同风速下,更长的叶 片有着更大的扫风面积,捕风能力的提升为风机大功率的运行提供保障。2000 年前后, 以 32-47.9 米的为主导;2005 年前后,以 48-59.9 米的为主导;而 2010 年后,60-90 米的成为了主导。

玻纤材料逐渐难以满足大叶片的需求,碳纤维有望加速渗透。传统的叶片制造材料主要 为玻璃纤维复合材料,而当叶片长度超过一定值后,全玻璃钢叶片重量较大,性能上也 有较多不足,或会出现共振问题、扭转问题等。玻璃纤维已经无法满足风电叶片大型化、 轻量化的要求。而碳纤维复合材料比玻璃纤维复合材料具有更低的密度,更高的强度, 其突破了玻璃纤维复合材料的性能极限,而且可以保证风电叶片在增加长度的同时,重 量大大降低。在当前风机持续大型化的趋势下,碳纤维渗透率将持续提升。

装机增长与渗透提升共振,碳纤维迎来需求崛起的突破口。《风电北京宣言》为风电发 展提出明确目标,国务院也提出要加快推进大型风电基地建设,未来装机总量增速可期。 同时,随着对低风速风区开发的重视度增强,以及对海风的持续开发,风电机组往大功 率发展的趋势加速,对叶片长度的要求更高,碳纤维的渗透率也将持续提升。据此测算, 2025 年风电碳纤维需求有望达到 8.5 万吨,年均复合增速 34%,对应市场空间 68 亿。

2.光伏:受益于渗透率和需求量的双重拉升

碳碳复材是极佳的热场材料。碳/碳复合材料是以碳纤维为增强相的碳基复合材料,是目 前极少数可以在 2000 ℃以上保持较高力学性能的材料,它具有低比重、高比强、高比 模、低热膨胀系数、耐热冲击以及耐烧蚀等优异性能,是新材料领域重点研究和开发的 一类战略性高技术材料。

碳碳复材已广泛应用于光伏行业。光伏行业发展前期,其单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场 系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。石墨热场系统产品具有成本 高、供货周期长、依赖进口等特点,阻碍了光伏行业降成本、扩规模的发展进程。随着 单晶硅拉制炉的容量快速扩大,从 2011 年左右的 16 英~20 英寸(1 英寸=25.4mm)热 场快速发展到现在的 26 英寸和 28 英寸热场,而等静压石墨作为由石墨颗粒压制成型 的脆性材料,已经在安全性方面不能适应大热场的使用要求,在经济性方面也已经落后 于碳基复合材料。随着国内先进碳基复合材料制备技术的发展,先进碳基复合材料成为 降低硅晶体制备成本、提高硅晶体质量的最优选择,正逐步形成在晶硅制造热场系统中 对石墨材料部件的升级换代,目前主要应用于单晶拉制炉和多晶铸锭炉的热场材料。

碳/碳复合材料产品向高纯度、大尺寸方向发展。在光伏行业及半导体行业,由于技术 的发展及产品的快速迭代,硅片向高纯度、大尺寸发展是其基本的趋势,因此,高温 热场系统应用中,碳/碳复合材料产品向高纯度、大尺寸的方向发展也是必然的趋势。

3.高压氢气瓶:燃料电池汽车的广阔远景

高压储氢是目前车用储氢的主流方式。氢气作为新型清洁能源已经应用于燃料电池汽车, 其储氢系统是汽车的重要的组成部分。氢气能源能够以气态、液态、固态三种状态储存, 而根据储存机理的不同又可分为高压储氢、液态储氢、固体储氢、有机液态储氢等方式, 其中高压储氢是应用最广泛的方式。该方式为利用气瓶作为容器,通过高压压缩储存气 态氢,具有成本低、能耗小、充放气速度快等优势,也是当前车用储氢的主流方式。

碳纤维缠绕高压氢气瓶使得高压储氢实现了由固定式应用向车载应用的转变。在高压储 氢技术中,目前最为成熟且成本较低的技术是钢制氢气瓶,目前工业中广泛采用 20Mpa 钢制氢气瓶,但是钢制氢气瓶由于较高的重量,容重比大,储氢密度低,因此并不适合 汽车用。目前车用高压氢气瓶的国际主流技术通过以铝合金或塑料作为内胆,外层则用 碳纤维进行包覆,提升氢气瓶的结构强度并尽可能减轻整体重量。目前 70MPa 碳纤维 缠绕Ⅳ型瓶已是国外燃料电池乘用车车载储氢的主流技术,35MPa 碳纤维缠绕Ⅲ型瓶 目前仍是我国燃料电池商用车的车载储氢方式,70MPa 碳纤维缠绕Ⅲ型瓶已少量应用。

燃料电池汽车为国家重点发展方向。国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划 (2021-2035)》提到燃料电池汽车实现商用化。2020 年国家五部委联合下发《关于开 展燃料电池汽车示范应用的通知》,拟开展为期 4 年的燃料电池汽车城市群创建工作, 采取“以奖代补”方式,对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励,最终今年 9 月由北京市大兴区、上海市和广东省佛山市牵头的京沪粤三个城市群正式入选。示范 城市群重点是发展燃料电池汽车产业链环节,是氢能产业链的中下游,涉及到了氢能制 -储-运-加-用全产业链条,有利于推动氢能与燃料电池汽车行业的发展与变革。

燃料电池汽车未来有望爆发,氢气瓶市场远景可期。“我国至 2025 年燃料电池车销量将达到 5 万辆/年,至 2050 年将达到 520 万辆/年,预计 2030 年和 2050 年燃料电池车在商用 车的渗透率分别为 7%和 37%,在乘用车的渗透率分别为 3%和 14%。”据此测算,2025 年氢气瓶领域碳纤维需求将达 1.6 万吨,对应 19 亿市场规模;2030 年需求将达 17.1 万吨,对应 189 亿市场规模;2050 年需求将达 78.2 万吨,对应 626 亿市场规模。

轻量化的稳健需求

体育休闲领域是最早的碳纤维大规模应用领域。1970 年,日本东丽公司与美国 UCC 进 行技术合作,并于 1971 年工业生产 PAN 基碳纤维 T300,率先实现工业化量产(1 吨 /月)。在 1971 年之前,碳纤维的主要需求集中在美国军工大订单。1971 年后,日本东 丽公司率先生产了一系列一系列日常体育用品,比如鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等。碳 纤维鱼竿质量减轻一半,尽管价格贵了 4 倍,但市场需求旺盛。1975 年,日本川崎球 拍为了弥补了日本人在网球运动中力量的劣势,实现球拍的 100%碳纤维化,使得操作 更加轻便。随着全球休闲体育风尚的崛起,日本东丽抓住时代机遇,快速抢占市场,不 断深入碳纤维在各个领域的应用,成为全球最大的碳纤维制造商。

体育休闲是中国碳纤维行业的根基。当前全世界体育休闲,都集中在中国,体育休闲领 域,中国市场碳纤维的需求占到了全球的 90%。尽管目前市场已趋近于饱和,但未来随 着 GDP 稳健增长和消费水平提高,预计体育休闲领域需求增长有望保持 5%左右。

航空航天对减重需求迫切。飞行器的运动速度高,过载大,对材料强度和变形有严格要 求;且能够减少重量,就能够增加有效载荷,降低飞行成本。据估计,商用飞机每减重 一公斤,一年就能节约 3000 美元的燃料;远程火箭、太空飞船每减重一公斤,就能节 约 1 万美元的燃料。因此高速飞行领域对材料重量锱铢必较,对价格敏感度相对较低。

碳纤维在航空航天领域应用广阔,部分机型已达 90%。以战斗机为例,自 20 世纪 70 年 代至今,复合材料的应用范围已从最初的尾翼拓展到机翼、前机身、中机身、整流罩等 多个部位。以美军为例,1969 年,F14A 碳纤用量仅有 1%,而以 F-22 和 F35 为代表 的第四代战斗机上用量达到 24%和 36%。,英国的台风战机(EF2000)复合材料用量达 到 40%左右,其中全机表面的 70%采用碳纤复材。而碳纤维在波音等机型中的碳纤维 复合材料在战机的应用与日俱增。

航空航天领域所用碳纤维单价高。从 2020 全球碳纤维需求来看,尽管航空市场(尤以 民航为甚)受疫情冲击严重,需求量下降 20%,但是,由于其所用材料的高价格,它仍 然是收入规模上最大的一个部分。

2030 年航空航天用市场或达 18 亿元。考虑到国产民航飞机的商用进程和交付节奏,短 期内对市场影响较小。航空航天领域用碳纤维在短期内仍主要依赖军用领域拉动,设其 需求随我国军费开支同步稳定增长,给予 10%的年均复合增速,到 2030 年,航空航天 用碳纤维市场规模或达 18 亿元。

行业质变:供给优化遇到需求爆发,替代全面加速

伴随技术突破和需求爆发,碳纤维行业迎来优质发展期。首先,小丝束和大丝束碳纤维 先后实现技术突破,尤其是大丝束碳纤维的低成本优势,使得碳纤维在工业领域规模放 量成为可能;其次,国内风光氢等新能源需求迎来快速增长,企业产能利用率提升,进 一步带来成本下降,因此促进了碳纤维替代应用的全面加速。过去几年头部企业单位成 本下降显著,验证了技术突破和需求旺盛下供给曲线的下移。

日美企业遥遥领先,但国内企业快速追赶。2020 年全球碳纤维总产能约为 17 万吨,其 中仅东丽一家就达到 5 万吨,无论是大丝束市场或是小丝束市场,均被日美企业瓜分。 但近几年我国碳纤维企业有效产能快速扩张,改变了行业长期以来“有产能而无产量” 的现象,进口比例持续下降。2015 年行业产能利用率仅为 15%,2020 年提升至 51%。(报告来源:未来智库)

技术突破叠加规模效应,碳纤维行业供给曲线下移。过去几年头部企业的单位成本下降 显著,进一步验证了技术突破和需求旺盛下供给曲线下移。可以看到,相对于大丝束, 小丝束碳纤维龙头企业成本更早迎来下降,我们判断原因是小丝束碳纤维的进口替代更 为迫切,国内航空航天需求支撑下企业更快迎来成本下降。根据招股说明书:

1)吉林碳谷 2018-2020 年单位成本累计下降 36%;2)中复神鹰 2018-2020 年单位成本累计下降 19%;3)光威复材碳纤维业务 2014-2015 年单位成本累计下降 65%,最近两年业务口径有所 调整,仅公布碳纤维及织物业务的成本结构,其单位成本下降速度放缓;4)中简科技碳纤维业务 2016-2018 年单位成本累计下降 33%,近两年下降速度放缓。

从材料成本来看,丙烯腈单耗迎来下降。碳纤维原丝生产过程中耗用的主要原材料为丙 烯腈及油剂,丙烯腈及油剂成本占总材料成本的 90%左右;由于光威复材和中简科技 的军品占比较高,产品售价更高,故直接材料成本占比较低。吉林碳谷由于毗邻吉林石 化,丙烯腈主要从吉林石化采购,油剂主要来自于日本油脂生产商竹本油脂株式会社和 松本油脂制药株式会社。中复神鹰丙烯腈主要从江苏斯尔邦石化有限公司采购,油剂实现自主研制。对于占比最大的原材料——丙烯腈,吉林碳谷和中复神鹰的单耗是相对领 先于其他企业,吉林碳谷在采购价格上有小幅的优势。

未来碳纤维成本继续下降可以期待。未来从原材料、工艺、能源利用、设备、规模化建 设等多方面入手叠加规模效应提振,碳纤维降本潜力较大。碳纤维生产制备成本主要于 包括 PAN 原丝(购买或制备)、预氧化、碳化(低温碳化、高温碳化)、表面上浆和卷 绕成本,具体成本构成为:原丝(51%)、 预氧化(16% )、 碳化(23%)、表面处理 (4%)、包装等其余成本 6%。据测算,随生产规模增加,原丝和碳纤维的生产成本均明显下降,主要是大规模直接费用被摊薄,非直接生产控制因素对生产总成本的影响逐 渐减弱。例如,产能 3300t 原丝单位成本为 3.8 万元/吨,较 1100t 产线的单位成本 4.78 万元/吨减少 20%。产能 1500t 碳纤维单位成本为 11.7 万元/吨,较 500t 产线的单位成 本 15.9 万元/吨减少 27%。

3 企业竞争:碳纤维原丝是竞争核心

目前碳纤维行业的有效产能高度集中,主要来自吉林碳谷(及下游企业)、中复神鹰、光 威复材、中简科技等,其中吉林碳谷对应的份额能够占到 50%左右。受益于新能源行业 景气及全球疫情影响海外企业进口,国内碳纤维企业收入迎来高速增长,尤其是率先突 破大丝束规模化生产的吉林碳谷、工业应用起家的中复神鹰、军工并重发展的光威复材。

大部分产能实为无效产能

我国碳纤维产能集中度较高。2020 年国内碳纤维行业理论产能 CR3 为 46%,CR5 为 60%,CR10 为 72%,产能集中于头部企业。但这一数据并不代表有效产能,行业部分 产线生产成本很高或无法连续达产,因此行业产能开工率并不高。

有效产能高度集中,行业竞争格局较优。2020 年国内碳纤维产能约 3.6 万吨,但国内供 应量约 1.85 万吨,如果将吉林碳谷的原丝销量折算为碳纤维销量(假设折算系数 2.1: 1),则国内前四家企业(吉林碳谷、中复神鹰、光威复材、中简科技)销量约 1.6 万吨, CR4 约 86%。考虑到恒神股份还有部分的自产原丝,故行业原丝基本就被以上企业全 部占据。同时头部企业间也有各自的优势细分市场,如中简科技主营军品小丝束,光威 复材军民并重,中复神鹰主营民品小丝束,吉林碳谷主营原丝,行业竞争格局较优。

龙头规模与盈利快速提升

国内新能源需求快速增长,使得国内龙头企业收入显著快于海外。2017-2020 年国内碳 纤维需求量从 2.3 万吨到 4.9 万吨,需求复合增速约 28%,其需求拉动主要是风电叶 片、碳碳复材,2017-2020 年风电叶片、碳碳复材需求复合增速分别为 87%、49%。受 益于国内风电和光伏的景气、及全球疫情影响海外企业进口,国内碳纤维企业收入迎来 高速增长,尤其是率先突破大丝束规模化生产的吉林碳谷。

龙头企业收入增长印证行业需求变化。以中复神鹰和吉林碳谷为例,中复神鹰过去三年 销量复合增速约 17%(产能是其核心瓶颈),其中风电叶片、碳碳复材、压力容器、航 空航天领域销量复合增速分别为 180%、142%、57%、47%,公司适当调整了产品结构, 基本把握了主流的景气方向;吉林碳谷过去三年销量复合增速约 65%(产能基本匹配需 求),其中 24K/25K 产品销量复合增速约 86%,大丝束碳纤维放量源于风电需求旺盛。

毛利率:绑定军品的企业毛利率持续高位,吉林碳谷和中复神鹰毛利率边际改善显著。 光威复材和中简科技绑定军工企业,故毛利率过去几年均保持在高位。中简科技第一大 客户销售额占比很高,而光威复材军品收入占比持续下降,从 2014 年的 65%下降至目 前 50%左右。吉林碳谷和中复神鹰毛利率显著改善,我们判断源于需求改善+成本优化, 其中中复神鹰各个需求领域的产品毛利率均在稳步提升,说明公司生产效率提升显著。

吉林碳谷

吉林碳谷于 2008 年设立,主要产品为碳纤维原丝,可分为 1K、3K、6K、12K/S、24K、 25K 和 48K 等。2017 年之前公司产品主要以小丝束为主,2018 年实现了 24K、25K 产品的规模化生产,2019 年实现了 48K 产品的规模化生产。自 2018 年迎来新发展阶 段,依靠 24/25K 产品在风电领域实现销量快速增长,整体运营出现显著变化,毛利率 从 2018 年的-4%提升至 35%,归属净利率从 2018 年的-37%提升至 13%。

大丝束原丝成为公司核心业务。公司将 24K/25K /48K 产品划分为大丝束,过去三年大 丝束原丝销量占比总原丝销量的比例约 57%、79%、75%。其中,2019-2020 年 25K 收 入约 2.0、3.7 亿元,占比碳纤维原丝收入的 67%、64%。公司下游主要是风电领域, 风电叶片主要使用 24K 及以上的碳纤维,大丝束碳纤维(≥24K)性价比高的优势使其 在风电叶片领域成为大势所趋,尤其是采用大丝束碳纤维拉挤梁片工艺以降低成本。

产能加速投放,奠定碳纤维原纱龙头地位。2020 年公司碳纤维原丝产能为 2.45 万吨, 公司规划新建碳纤维原丝产能 4 万吨(每条 5000 吨,共计 8 条),截至 2020 年末已投 产产能为 2 万吨,尚在建设中产能为 2 万吨。集团规划在“十四五”末形成 20 万吨碳 纤维全产业链,包括吉林碳谷 15 万吨碳纤维原丝、吉林国兴 1.5 万吨大丝束碳纤维、 吉林凯美克 600 吨碳纤维、吉林化纤集团 3.5 万吨大丝束碳纤维、吉林国兴复材 1 万吨 碳纤维及复合材料等 5 个重点规划项目,届时吉林碳谷原丝产能有望达到 20 万吨。

部分企业外购吉林碳谷的原丝生产碳纤维。从吉林碳谷前五大客户来看,精功系列收入 占比约 50%,含吉林精功碳纤维有限公司、浙江宝旌炭材料有限公司(原浙江精功碳纤 维有限公司)、浙江精业新兴材料有限公司、绍兴宝旌复合材料有限公司;宏发系列收入 占比约 15%,其中宏发新材主营玻纤和碳纤维多轴向增强材料,下游为风电叶片企业。 值得注意的是,吉林精功碳纤维作为吉林碳谷的第一大客户,其设备主要采购于浙江精 功科技股份有限公司。

中复神鹰

中复神鹰隶属中建材系,成立于 2006 年,由是由中国复合材料集团有限公司、连云港 鹰游纺机有限责任公司和江苏奥神集团有限责任公司合资组建。

公司不断实现技术突破。2008 年,公司建成千吨级 SYT35(T300 级)碳纤维生产线, 并实现连续生产。2009 年,公司启动国际先进的干喷湿纺碳纤维技术攻关,开始在工 艺上向国际先进水平靠近。仅仅三年后,公司即自主突破了干喷湿纺千吨级 SYT49 (T700 级)碳纤维产业化技术。2015 年,公司突破了百吨级 SYT55(T800 级)碳纤 维产业化技术。2017 年突破了实现干喷湿纺千吨级 SYT55 规模化生产和稳定供应,并 在当年获国家科技进步一等奖。几乎每 2-3 年的时间就能实现新产品的规模化生产道路。

基本实现对标东丽的全牌号覆盖。公司对外销售产品主要为碳纤维,主要产品型号包括 SYT45、SYT45S、SYT49S、SYT55S、SYT65 和 SYM40 等,涵盖了高强型、高强 中模型、高强高模型等类别,在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合 材料、交通建设等领域广泛应用。SYT45S、SYT49、SYT49S 属于 T700 级碳纤维, SYT55S 属于 T800 级碳纤维,SYT65 属于 T1000 级碳纤维。公司产品型号基本实 现了对日本东丽主要碳纤维型号的对标,实现了高强型、高强中模型、高强高模型各类 型碳纤维的品种覆盖,且力学性能上已可追赶上国际先进水平的脚步。

以量取胜,产能利用率远高于行业。公司以民品碳纤维销售为主,虽然销售单价低于以 军品为主的光威复材、中简科技,但根据中国化学纤维工业协会统计,2020 年公司碳 纤维产量排名国内第二位,市场占有率达 7.4%,产能利用率常年保持在 90%以上的高 位,远远超过行业平均水平,这使得公司成为最快实现盈利的工业用碳纤维企业。

西宁基地投产,产能瓶颈缓解,成本同步下降。公司位于连云港的生产基地现有产能规 模 3500 吨/年,目前已满负荷运转,西宁万吨碳纤维项目预计将于今年分批建成陆续 投产,该项目投产后不仅解决公司产能瓶颈,同时有望降低制造成本。根据招股说明书, 公司目前纺丝速度达到 400m/min,单线规模达到 5000 吨/年,但西宁万吨碳纤维项目 的纺丝速度设计能力达到 550 m/min,截至目前西宁基地已建成投产 6000 吨/年产能。

背靠中建材,拥有良好的客户基础。中复神鹰背靠中建材系,下游客户以风电叶片、碳 碳复材、体育休闲为主,且多为行业龙头,如碳碳热场行业龙头金博股份,最大叶片制 造商中材科技等,拥有良好客户基础,拥有核心客户和市场的先发优势。此外,中复神 鹰也正在向材料端向应用端迈进,启动航空航天高性能碳纤维及原丝试验线项目,碳纤 维航空应用研发及制造项目也已落地上海,将为中国大飞机的国产化进程助力。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 – 官方网站

汽车铝合金的主要类型

【由铝合金相伴的汽车轻量化潮流】

图1. 欧洲汽车平均用铝量变化

图2. 欧洲汽车用铝(140kg)分布比例(2012年数据)

目前,汽车轻量化趋势越来越猛烈,铝合金在轮毂、发动机、散热器、 油管等方面的应用非常广泛。车身质量占汽车总质量的40%左右,对于整车的轻量化而言,车身的轻量化起着举足轻重的作用。据2016年欧洲车身会议(EuroCarBody 2016)资料显示,铝合金应用率已经达部分高端车型白车身(即完成焊接但未涂装的车身)质量的一半以上。如阿斯顿·马丁(Aston Martin)DB11铝合金应用率高达86.1%, 第2代本田NSX(Acura NSX)达79.0%, 第5代路虎发现(Land Rover Discovery)达62.9%。然而,铝合金在普通车型车身上的应用还偏少。著名咨询公司达科国际(Ducker Worldwide)的数据显示,铝合金板在汽车车身的渗透率 2015 年时仅为 4%。时至今日,全铝车身制造依然是一项处于金字塔尖的技术,只在部分高端车型上得以应用。车身轻量化是目前汽车制造商轻量化发展方面的重要攻关课题。

图3. Aston Martin DB11铝合金应用分布

【车用铝合金的主要种类】

目前汽车用铝合金基本可分为压铸铝合金和变形铝合金,其中以压铸铝合金为主,约占66%左右。变形铝合金又可以分为轧制板材(18%),挤压型材(11%)及少量锻压件(5%)。值得注意的是,2016年铸造铝合金虽然仍是车用铝合金的主要形式,但其份额较2012年下降了8个百分比。相反,由于车身轻量化的发展,轧制板材的份额由2012年的13%显著增长为2016年的18%。与此同时,挤压型材与锻压件的份额变化不大。

图4. 2016年与2012年欧洲汽车用铝种类对比

(1)铸造铝合金

铸造铝合金是目前大部分汽车上用量最大的铝合金种类,广泛用于车轮、发动机部件、底架、减震器支架以及空间框架等结构件。在汽车工业中,铸造铝合金轮毂是普及最快、铝化率较高的零部件。目前,绝大多数铝合金车轮采用A356合金通过低压铸造法制造,部分高档车轮则采用挤压铸造(业态模锻)、锻造或旋压技术制造。发动机的缸体和缸盖均要求材料导热性能好,抗腐蚀能力强,这正是铝合金的优势所在。目前大量国内外汽车采用了铝制缸体和缸盖,但铸铁仍在部分要求高强高耐性的场合使用。近年来,新型Al-Si-Cu-Mg-Fe系合金的开发及相应铸造技术的发展,使铝合金铸件达到更高性能,进一步推动了铝合金在发动机部件(包括柴油发动机)上的应用。缸体缸盖的铸造方法也较为多样,常见的有重力铸造、低压铸造等。此外,铸造铝合金在减震器支架、电动车电池包、结构箱体等结构件得到大量应用。由于这些部件多为形状复杂的薄壁件,故多采用Al-Si合金由高压铸造方法制造。

(2)变形铝合金

相较于铸造铝合金,变形铝合金在汽车上的平均应用份额还较少。达科国际(Ducker Worldwide)的调查表明,2016年变形铝合金仅占车用铝合金的34%(轧制板材18%,挤压型材11%,锻压件5%)。然而在部分采用全铝车身的高端车型上,变形铝合金的份额远远高于铸造铝合金。目前业内对包括全铝车身技术在内的变形铝合金的研发与应用技术投入较大,其所占比例迅速增大。达科国际(Ducker Worldwide)预测,由于铝合金车身技术的快速发展,变形铝合金(特别是轧制板材)在汽车上的应用将迎来迅速增长(如图1所示)。

图5. 挤压型材制造的“日”字型吸能盒(左侧为碰撞前,右侧为碰撞吸能后)

【车用铝合金的挑战与发展方向】

铝合金在汽车轻量化浪潮中发挥了重要作用,然而也面临着重要挑战。实际上,轻量化并不仅仅是要求减重,而是要做到车辆的性能、安全、成本和重量四者之间的平衡。目前,车用铝合金面临的核心阻力仍然是高昂的成本,这使得全铝车身的应用只能局限于高端车型而暂时无法向数量庞大的经济车型拓展。铝合金的性能限制,也是制约其发展的重要因素。在某些部件上,它仍然无法取代钢铁。同时,铝合金的连接技术,尤其是铸铁-铝、钢-铝、镁-铝等多材料连接技术也是铝合金在汽车上应用受阻的一大因素。奥迪全新A8 D5就“抛弃”了坚持了二十余年的全铝车身,而采用了重量可观的高强钢。受此影响,D5车型比上一代车型增重51KG,但车身抗扭刚性大幅提升24%,安全性大幅增强,同时也大幅降低了成本。

欧盟曾在第六框架计划下于2004-2009年组织9个国家和地区的38家单位合作实施了超轻车身联合研发项目(SuperLight-Car)。该项目经验表明,车用铝合金的进一步发展,应同时致力于新型高性能合金和新型生产技术的研发。研发工作还需要整合资源,由汽车制造商牵头,联合原材料、零部件供应商及相关科研机构,共同探索先进的轻量化技术,推动车身轻量化相关产业链的建立。

【主要参考资料】

1.Hirsch, J. (2014). Recent development in aluminium for automotive applications. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 24(7), 1995-2002.

2.Hirsch, J. (2011). Aluminium in innovative light-weight car design. Materials Transactions, 52(5), 818-824.

3.Lahaye, C., Hirsch, J., Bassan, D., Criqui, B., Sahr, C., Goede, M., & Volkswagen, A. G. (2008). Contribution of aluminium to the multi-material light-weight BIW design of superlight-car [C]. In HIRSCH J, SKROTZKI B, GOTTSTEIN G. Proceedings of the 11th International Conference on Aluminium Alloys. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (pp. 2363-2373).

4.Aluminum Content in Cars. Ducker Worldwide, https://www.ducker.com/

5.Aluminium in cars, unlocking the light-weighting potential. European Aluminium Association,https://www.european-aluminium.eu/

6.Goede, M., Stehlin, M., Rafflenbeul, L., Kopp, G., & Beeh, E. (2009). Super Light Car–lightweight construction thanks to a multi-material design and function integration, European Transport Research Review, 1: 5-10.

7.2016欧洲车身会议(EuroCarBody)资料。

C在军工材料-高端铝合金材料中的地位

铝合金材料

随着现代科学技术的发展,武器装备的技术密集程度越来越高,正在从机械化战争向信息化战争演变,武器装备向精确制导向发展。因此对军用材料提出了更高、更新的要求。铝合金材料一般作为结构材料使用,比钢有更高的比强度和更有意的加工性能,广泛应用于航空航天、兵器和船舰等领域中。

铝的发展史

古代中国人就已经用明矾净水了,古代希腊和罗马人也用明矾作染料和收殓剂。西方人把明矾叫做alum,拉丁文的意思是“苦涩的盐”,跟硫酸镁的“泻盐”区分开。有人将碱加入明矾溶液,得到了白色的沉淀,并在煅烧后得到了白色的粉末,但当时没有人说得清楚这些粉末和明矾的关系。1754年,炼金术士马格拉夫发现这种白色的粉末性质和石灰完全不同,在与硫酸溶解后,蒸发掉水分,就得到了明矾的晶体,因此他推断白色粉末是其中的组分,将这种白色粉末命名为矾土,并视其为自己的独门绝技。

随后1789年化学家拉瓦锡和德莫乌将矾土作为化学元素,排进了他们的元素名单中,但是随后德莫乌自己否定了这一结论,他认为这种化学元素或许不是矾土本身,而是其中的组分。几十年后,化学家戴维受到了德莫乌的启发,从电解碱中寻找新的元素,在他成功地用电流分解了钠钾镁钙之后,把目光投向了矾土、石英、锆石以及绿柱石,经过仔细的研究,他确定这几种物质中有他想要的答案:“我是多么幸运,现在已经有十足的证据证明,这中间存在我希望的找到的金属元素,我将其命名为:硅、铝、锆、铍。”然而出乎戴维意料的是,事实上他得到的只不过是铁铝合金,并不是纯净的铝。直到1825年丹麦科学家奥斯特将钾溶解在水银里没让得到的钾汞齐与无水氯化铝反应,从而得到了一团新的金属,这就是纯净的铝。就这样,一直隐藏在各类化合物中的金属铝,终于以这样的方式与人类见面了。

尽管铝在实验室被人们了解,但距离它大规模生产还有很多的问题,其中最为突出的矛盾就是其过高的制造成本。尽管法国化学家德维尔尝试用钠替代钾来还原氯化铝,但成本依然是普通人无法承担的。事实上,直到19世纪80年代,铝的价格都非常昂贵。在当时,一盎司(30g)铝和普通工人一天的工资差不多。铝在实验室制备的方法主要存在两个问题:第一,还原铝的化合物是钾和钠,都是很贵的金属,本身也容易受潮,不易保存;第二,当时电力刚刚使用,电解铝需要达到 2300度的高温,能耗很高,因此制造成本居高不下。

好在人们很快发现通过加入冰晶石可以有效降低电解铝的熔点,同时西门子的发电机又大幅地降低了电力成本。1886年美国的霍尔和法国的埃鲁分别独立地发明了制铝的新工艺, 这种方法被成为“霍尔-埃鲁法”,该工业方法一直沿用至今。随着铝的大规模工业化生产,铝价也逐渐随着各类应用普及开来而降低,不像刚出现时那样贵如黄金,从而为铝在航空领域的大显身手提供了充分条件。

低成本极高模量,军工行业竞争优势明显的结构材料

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,是世界上产量和用量仅次于钢铁的有色金属,密度小,约为钢的1/3。由于纯铝较软、强度低,所以通过在铝中加入少量元素(如镁、铜、锌、硅、锂等)值得的铝合金,性能更佳。由于铝合金具备优良的力学性能和抗腐蚀性能,是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在建筑、航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

铝合金在力学、化学等方面均具备优良的性质:

1.力学方面,主要体现在密度低,强度较高,模量高等方面。铝的密度小,与其他金属相比质量较轻,仅为钢的1/4,因此适合应用于对轻质化要求较高的领域;

2.化学性质方面,由于铝合金在空气中表面可以生成一层致密的氧化物薄膜,具有保护自身防止深层氧化的作用,因此具有出色的耐腐蚀性质,化学组成十分稳定。

3.铝合金的塑性很好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性,因此在工业上使用十分广泛,使用量仅次于钢。

目前,行业内已经出现的不同成份的铝合金有250多种。为了便于区分,根据合金成分的不同,我国采用国际通用的四位数字牌号法分类,以便生产现场标记和记忆和计算管理。在军事工业中应用的铝合金主要有铝锂合金、2XXX(Al-Cu-Mg)系列和7XXX系列铝合金等。

各系铝合金材料的市场需求及发展趋势

(一)2XXX系铝合金

2XXX(Al-Cu-Mg)系铝合金具有高的抗拉强度、韧性和疲劳强度,良好的耐热、加工及焊接性能,被广泛应用于空天、汽车及兵器工业等领域。主要牌号有 2A01、2A02、2A06、2A11、2A12 等。针对提高强度、强韧性匹配、耐损伤容限性能相继开发了一系列合金,如 2024、2124、2524、2324 合金等。我国装备型号向轻量化、长寿命、高可靠、低成本方向发展,对机身蒙皮材料的断裂韧性、抗裂纹扩展能力和耐蚀性能具有较高的要求。国外在2024-T351铝合金厚板基础上,已开发出了具有不同强度、韧性、疲劳、耐腐蚀性能匹配的2324、2624等机翼下翼面用高损伤容限铝合金,并实现装机应用。我们迫切需要开展高损伤容限2XXX系铝合金的开发工作,未来,复合微合金化将是Al-Cu-Mg系高强铝合金一个重要发展方向。

(二)4XXX系铝合金

目前我国汽车活塞主要使用共晶和亚共晶Al-Si合金,但是随着对发动机性能要求的不断提高,难以满足性能要求。过共晶Al-Si合金密度低,线膨胀系数小,抗磨性和体积稳定性更高,与亚共晶和共晶Al-Si合金相比是更为理想的活塞材料。国外已批量生产过共晶Al-Si合金活塞,并应用于载重汽车和轿车,如美国的A390合金,日本的AC9A和AC8A(ZL109)合金,澳大利亚的A390合金。但是目前我国生产过共晶Al-Si合金活塞的厂家很少,大部分依赖进口。另外,汽车涡轮增压铝合金材料与国外也存在较大差距,高性能汽车涡轮增压铝合金材料主要依赖日本等国家。因此,开发高性能活塞、涡轮增压叶轮关键汽车铝合金材料势在必行。

(三)5XXX系铝合金

Al-Mg合金特别是高Mg含量的Al-Mg合金具有高的比强度、良好的焊接性和耐蚀性,将成为未来空天、高速列车、海洋等领域极具竞争力的材料。目前,空天、列车、海洋等应用的Al-Mg合金板材、型材以及焊丝主要依靠进口,高端焊丝市场基本上被美国ALCOA所垄断,ER5183、ER5356 合金主要依靠进口,进口量约占其销量的70%,舰艇用Al-Mg合金主要依赖于俄罗斯。高Mg含量的合金常规铸锭中枝晶发达、共晶相偏析严重,成形性能差,目前加工方法仍存在诸多问题,如性能低、表观质量差、工序长、质量不稳定、成品率低等。亚快速凝固与成形可以抑制Mg的析出,同时可以调控得到细小等轴晶和纳米析出相,大幅度提高材料的性能与均一性。因此,开发高性能Al-Mg合金亚快速凝固连续流变挤压和轧制技术,有望解决高品质Al-Mg合金的需求。

(四)6XXX系铝合金

6XXX系铝合金材料是轨道交通、汽车、电子等领域的关键材料。从20世纪80年代起,欧美、日本等发达国家和地区研发了车用铝合金,注册了6009、6016、6010、6111、6022、6082等牌号,形成了较完整的汽车车身板、挤压材、锻件等生产和应用体系。我国6XXX系铝合金车身板和锻件的产业化研发刚刚起步,存在明显差距。我国工业和信息化部提出重点发展的车用铝合金薄板是:6016-S、 6016-IH、6016-IBR、6A16-S、6A16-IBR、6022等,典型6XXX 系铝合金板材伸长率A50不小于25%,r 值不小于0.60,60d停放屈服强度Rp0.2不小于140N/mm² ,烤漆硬化屈服强度增量不小于80N/mm²。针对不同需求,开发6XXX系铝合金的设计、制备及加工技术成为发展的必然趋势。

(五)7XXX系铝合金

7XXX系铝合金具有较好的耐应力腐蚀性能,是铝合金中强度最高的一个系列,是国际上公认的航空主干材料。最近,国外开发了7055合金(Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr),其在T77511状态下屈服应力超过了620MPa,用于波音777飞机,减重635kg。目前我国航空用7XXX系铝合金缺乏系统的合金设计和制备加工技术,某些产品完全依靠进口。由于7XXX系铝合金大规格铸锭合金元素多、凝固区间宽、铸造应力大、合金元素易氧化/偏析等,铸锭冶金质量较差,室温成形性能较低,开发新型7XXX系铝合金具有重要意义。

(六)铝锂(Al-Li)合金

铝锂合金是近年来航空材料中发展最迅猛的轻量化材料,具有密度低、弹性模量高、比刚度高、疲劳性能好、耐腐蚀等特点,取代常规铝合金后,质量可减轻10%~20%,刚度提高15%~20%。美国ALCOA公司在21世纪初启动了“ALCOA 航空 20/20 计划”,目标是在20年内将航空铝合金成本和重量各减少20%。肯联铝业公司开发了低密度、高韧性和高损伤容限性能的2050和2198铝锂合金(Al-Cu-Li-Mg-Ag)。我国自主研制的Al-Li合金牌号极少,仅1420 合金获得应用,C919客机使用的铝锂合金由美国铝业公司提供。国内仅能生产1420、2195、2197、2A97等有限合金牌号,铸锭仅为((310~400)×1280×4000)mm以下扁锭及ϕ650mm以下圆锭。航空高端应用领域厚度60mm以上、宽1500mm以上的扁锭(2B16),以及直径1500mm以上铸锭(2B16)尚未实现工业生产。因此开展新型铝锂合金设计、超大规格铸锭制备和深加工技术具有重要意义。

(七)耐热铝合金

耐热铝合金通过调控 Si、Fe、Ni、Ag、稀土等元素,使铝合金在高温下具有抗氧化及抗蠕变能力,是空天、汽车、轨道交通等领域的关键基础材料。传统的耐热铝合金有:2519、2618、 2219、2D70等。随着空天和汽车工业的迅速发展,对耐热铝合金提出了更高的要求。新一代战机巡航速度高,机身蒙皮工作温度达150℃以上,而目前2618、 2D70等耐热铝合金的长期使用温度均在150℃以下,开发新型耐热铝合金势在必行。

(八)超低钪(Sc)含量的Al-Sc合金

Al-Sc合金具有高强度、塑性好、耐蚀性等优异性能,成为继Al-Li合金后新一代空天、舰船等的轻质材料。含微量钪的Al-Mg合金抗拉强度比5083合金高30%,屈服强度高一倍以上。其可焊性与常规5XXX系合金相当,热影响区与焊缝的力学性能约与基体相等,抗腐蚀性能与5083合金相当,取代5XXX系或6XXX系合金制造空天零部件可取得显著的减量效果,也是汽车与轨道车辆的上乘材料。俄罗斯在含钪铝合金研制方面居世界前列,已形成Al-Mg-Sc、Al-Mg-Li-Sc、Al-Zn-MgSc、Al-Zn-Mg-Cu-Sc、Al-Cu-Mg-Sc系合金,钪含量为0.18%~0.5%。为了推动铝钪合金在空天、汽车上的应用,我国工业和信息化部已将含钪的铝合金作为优先发展的新材料之一。我国钪资源丰富,并建成了高纯氧化钪提取生产线,为铝钪合金发展奠定了基础。

(九)500MPa级汽车用热冲压铝合金

我国的热冲压高强铝合金材料尚属空白。新材料和新成形工艺开发相结合,是解决高强铝合金汽车零件成形的有效手段。以7XXX系合金为重点,积极探索2XXX合金,开发500MPa 级热冲压用铝合金材料,用以制造复杂形状的汽车零件具有重要前景。

(十)铝基复合材料

铝–钢多层复合板:铝与钢质甲板的有效连接已成为大型舰船上层建筑轻量化的制约因素之一。铝与钢质船体之间焊接用的铝–钢复合过渡接头为取代传统铆接工艺提供了解决方案。本田公司开发出了钢和铝的接合技术,将在全球应用于量产车骨架。目前,国内所用的铝–钢复合接头主要是从国外进口,价格高达4×105CNY/t。随着未来舰船大型化,对过渡接头提出了更高施焊温度、更大承载应力、更强结合界面等要求,亟待开发高性能的铝–钢接头。

你知道这些更好的铝合金品牌吗?

铝合金是经济适用的材料之一,它有着较高的强度,比强度接近高合金钢,比刚度超过钢,有良好的铸造性能和塑性加工性能,还具有良好的导电、导热性能、良好的耐蚀性和可焊性等优点,因而越来越受到人们的重视,被广泛应用于在航天航空、船用行业、化工行业、交通运输、机电、建筑和日用品等领域。

下面就为大家介绍几款比较好的铝合金品牌:

一、忠旺

公司主要生产高精密、大截面的高附加值工业铝型材,公司集合金熔铸、模具设计、先进设备及产品研发四位一体的综合配套优势,彰显出本公司于行业中独特的核心竞争力。

二、AAG亚铝

亚铝稳定的产品质量和全方位的售后服务,赢得了业内外的普遍赞誉,并树立了以迪拜大楼、帆船酒店、鸟巢、水立方和国家大剧院等为代表的一大批地标性建筑。

三、兴发铝材

自成立以来,公司凭借强大的研发能力及对卓越品质的执著追求,在中国及世界各地建立了广泛而稳定的销售网络,以满足全球市场客户对高品质产品的需求,数次荣获国外权威机构和国家各级部门颁发的认证证书和荣誉证书。

四、FLENLU凤铝

凤铝铝业是目前中国铝型材行业设备先进、技术水平高、产品系列全的龙头企业之一,产品广泛应用于建筑、交通、机械、化工、电子电气、船舶、军工、航空航天等领域。凤铝铝材以优质的性价比跃居国际市场极具竞争力品牌位置,产品远销欧美等100多个国家和地区。

五、KINGLE经阁

公司秉承“科技创品质,品质赢品牌,品牌誉天下”的经营宗旨,引进国际上先进的铝型材门窗幕墙生产技术、工艺和设备,研制开发了一系列畅销国内外的高品质铝型材,是国家建设部全国铝门窗、幕墙型材科研、生产定点基地。

六、JMA坚美

广东坚美铝型材厂有限公司是中国铝型材行业排头兵企业,工业铝型材产品在海洋作业平台、集装箱、汽车、船舶、轨道交通、军工配件、电子通讯硬件等领域得到了广泛的应用。

七、WEIYE伟业

经过多年的发展,靠着过硬的产品质量和不断积聚的品牌声誉,伟业已成为享誉国内外的大型铝材生产企业之一,以高效、专注、全面、便捷、准确为标准,打造铝材行业服务标杆,为顾客创造更高的价值,为企业和社会创造出更的经济和社会效益。

八、NANSHAN南山铝业

作为国内仅有的以铝材为主业的上市公司,南山铝材”卓越的品质和极高的信誉度、满意度,使其畅销全国,并远销北美洲、欧洲、非洲、澳洲及东南亚等国家。南山铝材在中国铝加工行业中保持领军企业的地位。

九、WACANG伟昌

伟昌是铝型材设计、研发、生产、销售一体化的大型现代化综合性企业,集团在“诚信,高效,务实,进取”的企业理念指引下,打造了独具特色的企业文化,赢得了社会的高度认可。

十、ML闽铝

闽铝正在不断扩大铝金属“多元化、集约化”应用领域,成为行业转型升级的风向标,正朝全球供应链及价值链的中高端迈进,系列产品广泛应用于建筑装饰、电子通讯、机械设备、集装箱、新能源汽车、轨道交通、航空航天、市政工程等诸多领域,并远销全球30多个国家和地区。

关于铝合金品牌就为大家介绍到这里,如果需要了解更多关于铝合金的资讯,可以留言联系我们,我们会第一时间为大家解答。

铝合金工业发展趋势及市场前景分析

铝合金行业前景怎么样、铝合金市场行情如何?铝合金在航空、航天、汽车、机械制造、船舶,建筑,装修。及化学工业中已大量应用。其中,铝合金在建筑领域的应用占比最大,为28.5%。其次交通运输、电子电力的占比分别为18.2%、15.5%。铝合金产品在建筑、交通运输及电子电力三大领域的应用较为广泛,应用占比合计超过60%。

《铝合金零部件》平台的创建人“沈永乐”先生借鉴到;铝合金是铝为基添加一定量其他合金化元素的合金,是轻金属材料之一。铝合金应用领域扩展助推行业发展,铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,目前铝合金行业已发展成相对成熟的市场。在低碳经济成为大势所趋的今日,由于市场需求的增加以及铝加工技术的提高,铝合金在新能源汽车、高铁、船舶等制造工业应用前景广阔。

铝合金材料具有分布广泛、易加工、质量轻、强度高及耐腐蚀的优点将在各行业中得到广泛的应用,特别是在新能源、轨道交通、汽车轻量化、电子电器等领域的深入,将在许多应用场景中替代铁、钢、铜等传统金属及木材等材料,同时,伴随着上述新兴行业的蓬勃发展,铝型材加工技术的不断进度,各领域对铝型材特别是中高端铝合金型材市场的需求将更加旺盛,市场前景更加广阔。

铝合金行业研究报告旨在从国家经济和产业发展的战略入手,分析铝合金未来的政策走向和监管体制的发展趋势,挖掘铝合金行业的市场潜力,基于重点细分市场领域的深度研究,提供对产业规模、产业结构、区域结构、市场竞争、产业盈利水平等多个角度市场变化的生动描绘,清晰发展方向。

作为行业人士“沈永乐”先生多年来的业内经验了解到;近年来,随着互联网快速发展,给人们的生产生活带来巨大变化,对很多领域的创新发展起到很强的带动作用,企业纷纷涉足互联网,当然,铝型材行业也不例外,

铝型材是一种常见的,并不算是特殊的一种建材。而在过去,钢材是主要的建筑材料,直到铝型材的出现才打破了这一垄断性的局面。尽管铝型材的发展没有钢材那么久,但是市场对铝型材的需求完全处于不断上升的趋势,因为铝型材作为建筑、工业材料更能满足客户的需求。

尽管有一部分的传统产业还是对电子商务的热情不理解,但事实上,电子商务却实改变着越来越多企业的发展现状。“互联网+铝合金”时代的到来,对于铝型材企业来说,要开拓市场多角度去抢占先机,少不了互联网这个突破口。企业不仅将目光停留在电子商务,除“上网”外,“互联网+”对铝型材行业的意义,更在于其开放、平等、透明的特性。

时代浪潮奔流不息,每个时代有每个时代的挑战和机遇,在这个移动互联网迅猛发展的时代,移动互联网的发展空间不可估量,要想提升企业的核心竞争力,就要与移动互联网融合发展,摒弃传统的观念模式,打造新的格局。业内人士“沈永乐”先生坚持“互利共赢、共同发展”的经营理念,为振兴民族品牌,“沈永乐先生”携手云悦共创国内首家移动互联网共享生态的建设者和运营者,云悦共享生态通过结合云计算(PAAS平台)、区块链以及共享技术打造了铝合金垂直行业网。

“铝合金零部件”传统行业也搭上了互联网的顺风车,随着移动互联网的影响和社会地位的逐渐提升,“铝合金零部件”垂直行业网依托互联网大数据等技术提升品牌影响力,加速产业的信息化、现代化发展步伐。随着互联网的发展,“铝合金零部件”垂直行业网的线上发展势必会有更广阔的发展前景。

图源网络.

无热铝合金材料行业专题:集成压铸产生需求,再生铝企业受益

(报告出品方/作者:国信证券,刘孟峦、焦方冉)

行业分析:一体化压铸催生免热处理材料

铝的性能:轻量化、高性价比的车用材料

铝-优良的汽车轻量化材料:铝的密度为2.7g/cm3,仅为钢密度的34%,铜密度的30%。纯铝硬度较软,但添加合金元素后强度大幅提高,且塑形优良,可加工成复杂形状,是一种 优良的汽车轻量化材料。铝的轻量化优势使汽车用铝需求空间广阔。铝的密度仅为钢的1/3左右,汽车用铝量提升主要是为了实现轻量化。根据2020年中国汽车工程学会牵头编制的《节能与新能源汽车技 术路线图2.0》,汽车轻量化是节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车的共性基础技术,不但可以实现有效减排、还能提升车辆加速性、制动性、操稳性等诸多性能。

铝压铸在车用铝材中居主体地位

采用铝合金代替钢铁来加工汽车零部件早期可以追溯到20世纪初,当时美国福特公司T型汽车和意大利法拉利公司的360赛车都采用铝制车身;20世纪40年代, 意大利菲亚特公司研制出了铝合金气缸盖,并应用到部分车型上;20世纪50年代,德国的一家公司对低压铸造技术进行改进,生产出了复杂结构的铝合金压铸 件,并开始大量生产发动机后盖、空冷缸盖等铝合金压铸件;20世纪60年代以后,由于高压压铸技术的发展,压铸铝合金在汽车中的应用大幅增加,铝合金压 铸件逐步替代铸铁,用量逐年增加,奠定了现代汽车工业广泛采用铝合金压铸件的基础。

铝压铸工艺简介

铸造是实现零部件成形的基础工艺之一,其具有生产效率高、一次成形复杂铸件、生产成本低等优点,被广泛应用于航空航天、汽车等领域。铸造按工艺可分为 重力铸造、离心铸造、挤压铸造、压力铸造等。

铝压铸的原料主要是再生铝

铝压铸对杂质允许含量较宽。铝压铸的原料主要是铝及其他合金元素,由于压铸铝合金对杂质允许含量比较宽,特别是铝合金中对力学性能影响比较敏感的铁含 量,在压铸铝合金中允许含量较高,这既是压铸成型工艺要求的,也是压铸高压充填和迅速凝固方式决定的。因此压铸所用的铝合金原料绝大部分来自再生铝。

铝压铸件的合金系列

压铸铝合金的成分及其含量对铸件的力学性能影响显著,对于不同铸件的性能要求,应选用不同压铸工艺及相应的铝合金成分。目前工业领域中压铸铝合金应用广泛的是Al-Si 二元合金系、Al-Mg二元合金系、Al-Si-Mg合金系、Al-Si-Cu合金系等。

热处理是提高压铸铝力学性能的有效方法

热处理是提高铝合金性能的一种有效方法:铝合金的性能是由其显微组织来控制的,在特定温度下,控制铝合金的加热速度,在规定时间内达到一定温度后进 行快速冷却,使铝合金的内部组织发生改变。合理的热处理制度对于铝合金材料显微组织的改善有着极为重要的作用。

行业分析:现有免热处理材料概览

开发免热处理材料:调整合金成分+工艺路线设计

一般传统的压铸铝合金中主要加入的合金元素有Si、Fe、Cu等,其中Si元素的加入能增强铝合金的流动性,Fe元素的加入有利于压铸件脱模,Cu元素的加入能增强铸件强度,各 种不同合金元素的加入使铝合金具有不同的性质及优缺点。压铸铝合金中也常加入稀土元素,稀土元素的原子半径大于铝元素的原子半径,铝元素的晶体结构是面心立方晶格,稀土元素为密排六方晶格,因此稀土元素在铝合金中的溶解 度小,不易生成固溶体。铝合金中加入稀土元素,会富集在固液界面的前面,出现成分过冷现象,提高铝合金的力学性能。对于合金中的Fe元素等杂质,稀土元素可与其发生反 应,净化铝液。

免热处理材料分为Al-Si系和Al-Mg系

行业内领先的公司针对需求开发了一系列的免热处理材料。目前汽车结构件非热处理压铸铝合金的研究主要集中在Al-Si系和Al-Mg系两大类,主流的免热处 理材料都是在传统Al-Si系合金基础上通过添加合适的化学变质元素,并结合实际压铸的凝固条件,形成细小晶粒和充分弥散的细化组织,获得以前传统固溶 时效强化才能获得的力学性能。

美国铝业公司:免热处理铝合金材料先行者

成熟的材料体系:美国铝业公司在免热处理铝合金行业布局较早,形成了一系列免热处理铝合金牌号,其中有Al-Si系的C611,也有Al-Mg系的560合金及A152/A153合金,且美国 铝业公司的免热处理铝合金均已有大规模应用。美铝仅为下游的铸造厂提供各种铸造铝合金锭,并不直接参与铝铸件的生产。

美铝免热处理铝合金牌号:560合金

美铝560材料是一款2008年开发的成熟免热处理材 料。早于一体化压铸技术兴起之前,2008年,美 铝所开发的560免热处理铸造铝合金已用于日产 GT-R的大尺寸车门零部件。尼桑这款车门零部件 在德国索斯特(Soest)生产,是当时最大尺寸的 真空压铸汽车零部件,投影面积0.5m2,壁厚仅仅 2mm-3mm,重量仅5.5kg,实现减重35%。

美铝免热处理铝合金牌号:C611

C611铝合金材料是美国铝业公司为大型压铸件开发的一款免热处理材料,是美国铝业公司EZCastTM系列当中的一个牌号。使用C611材料生产的压铸件单件重量 可达100kg。C611材料在汽车工业当中已经广泛应用,该材料成功应用于Audi A8以及Ferrari 360 Modena的全铝车身。铸态的C611铝合金材料屈服强度123MPa, 屈服强度268MPa,延伸率达16.2%,折弯角达45°。(报告来源:未来智库)

行业趋势:头部再生铝企业迎来发展契机

头部再生铝企业具备多点布局优势

多点布局覆盖更多客户,节约运费。大型一体化压铸件不便于长距离运输,且运费昂贵,压铸机往往布局在整车周边。铝合金材料企业只有多点布局,才能更加 靠近下游客户,实现多客户覆盖,同时节省材料的运输费用。而中小型再生铝企业往往只有单一厂区,无法做到覆盖更多客户。

铝液直供模式互利共赢:铝液直供指生产铝液并以液态铝的形式直接销售给客户使用。铝液直供省去了客户二次重熔铝合金锭的熔炼工序,可以减少客户对熔炼 设备和工人的投入,避免铝合金锭重熔造成的材料和能源损耗,并能有效防止由于铝合金锭重熔所造成的质量波动,为铸造工序提供更可靠的原料,同时可以减 少客户铝合金锭的采购库存及对客户流动资金的占用,是较为先进的铸造行业铝原料的供应方式。立中集团、顺博合金、永茂泰等行业头部企业均在不同生产基 地向客户直供铝液。如永茂泰等在客户铸造车间的同一厂区内就地供应液态的铝合金。

免热材料终将使用再生铝

再生铝碳排放远低于原生铝。铝产业高排放环节主要在电解过程,再生铝只需将废铝熔融除杂添加合金元素,因此碳排放远小于原铝。根据欧洲铝业协会的数据, 生产1吨再生铝能耗仅为原铝5%,仅产生0.5吨二氧化碳排放。根据国内的数据,与生产等量的原铝相比,生产1吨再生铝相当于节约3.4吨标准煤,节水14立方米, 减少固体废物排放20吨。

当前免热处理铝合金使用的是原生铝。由前面章节介绍可知,用于大型薄壁一体化压铸件的免热处理铝合金材料处于大规模推广初期,企业对该材料的认识还处于 摸索阶段,因此免热处理铝合金对各合金成分控制严格,需使用电解铝,精确添加各类合金元素制造。而一体化压铸所取代的原有小型压铸件,则大部分由再生铝 制造。由此带来一体化压铸件的碳排放远高于原有小压铸件。

免热处理铝合金终将使用再生铝作为原料。一体化压铸大量使用原生铝,将显著提高材料的碳排放量,是长期隐忧。只有通过进一步研究,探索使用再生铝生产免 热处理材料,才能解决碳排放问题。另外如果全球铝行业要在2050年实现碳中和目标,必须加强废铝循环使用,废铝在铝供应结构当中占比会进一步提高。再生铝 企业具备废铝采购渠道及经验优势,且对再生铝的性能理解更加深刻,未来有望主导材料端。

再生铝行业竞争格局改善

再生铝行业市场竞争充分。2021年再生铝产量为830万吨,同比增长12.16%,实现产品产值约1800亿元,同比增长38.5%。截至2021年年底,国内再生铝建成产能 1579.5万吨。全国再生铝企业约1000余家,行业集中度极低,大部分为规模较小的小型企业,根据中国有色金属工业协会再生金属分会的数据,目前行业单厂最 大产能为38万吨/年,产能达到10万吨/年的企业仅30家。行业龙头立中集团2021年铸造铝合金产量83.2万吨,市占率10%;顺博合金2021年产销量约60万吨,市 占率7.2%。

头部再生铝企业在免热处理材料研发、生产、销售环节均具备明显优势:压铸厂往往选择与大型再生铝企业合作研发生产免热处理铝合金,材料认证通过后会形 成稳定的合作关系。压铸厂试验初期可能选择几款材料,但到验证后期只锁定1-2款材料进行装车、碰撞试验,因此先发优势明显。未来可能由少数行业头部企 业主导免热处理材料研发、生产和销售,具备先发优势,竞争格局明显改善,产品毛利润有望远高于当前水平。

报告节选:

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 – 官方网站