2023年层状金属复合材料行业市场发展机遇分析及下游细分应用市场发展规模前景预测
层状金属复合材料是通过爆炸复合、轧制复合或其他制备技术实现复层金属与基层金属的结合，产品具备典型结合界面特征。这种新型材料一方面可以节约稀有金属、贵金属，降低下游设备制造成本；另一方面能够改善单一金属材料的热膨胀性、强度、耐磨损性等诸多性能，解决单一金属不能解决的技术性问题，满足强腐蚀、高温高压等特殊环境下对材料性能的要求。按照复合材料的构成不同，层状金属复合材料主要分为以下几类：
1、钛系列：钛是一种新型金属，具有密度小、强度高、耐腐蚀和高低温性能好等诸多优异性能，但价格昂贵，钛-钢复合材料不仅可以大幅降低有关设备的成本，而且可以克服单一钛设备的应用缺点。外层钢提升了整体强度；两层连成一体，具有良好的导热性以及克服热应力、耐热疲劳、耐压差和耐其他载荷的能力，能够应对更为苛刻的生产条件。作为现代化学工业和压力容器工业不可缺少的结构材料，钛复合板在PTA项目、发电设备管板、冶金等领域都有广泛的应用。
2、锆系列：锆室温下能在表面形成致密的氧化膜，对大多数的无机酸、有机酸、强碱和融盐等介质，具有比不锈钢、钛、镍合金等更为优异的耐蚀性能，因而使用锆材制作压力容器成为必然趋势。使用锆-钢复合板一方面可以降低材料价格，另一方面可以提高材料强度。目前其制备方法仅限于爆炸复合法，且难度极高，过去，国外企业在化工、核工业等大型工程项目中关键装备所需的高端锆及锆合金复合板材方面存在着技术垄断。
3、不锈钢系列：不锈钢-钢复合板具有不锈钢的耐腐蚀性和耐磨性，又具有碳钢良好的可焊性、成型性、拉延性和导热性。该材料在保持强硬度的同时又可节约镍铬合金、降低制造成本，因此可以完全取代或部分取代各行各业不锈钢的使用，可广泛用于制造化工设备、炼油设备和合成工业设备等。
4、镍基系列：镍基合金以镍为基础，加入铜、铬、钼、铌、钨等其他合金元素，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀，具有良好的综合性能。镍基合金复合材料可以充分发挥镍基合金特性和基材的优点。例如镍-钢可以兼具良好的耐蚀性、高强度和低成本，镍-不锈钢可以应对两种不同的侵蚀性介质，在海洋工程、石油炼化、煤化工、新能源等方面都有广泛的应用。
5、铝系列：铝和铝合金具有质量轻、导电性好、强度高、耐蚀性能强的优点，铝-钢、铝-钛-钢复合板用于电解铝行业中铝导杆和钢爪的连接。随着近年来海洋工程、轨道交通、洁净能源等领域的发展，铝-钢、铝-钛-钢复合板也在这些新领域中被大量的采用，如连接海洋舰船上层铝合金建筑与钢制主船体，LNG汽化器过渡接头、轨道交通感应板等。由于铝和钢的一些性质，特别是熔点和强度的差别，以及它们之间会生产很多金属间化合物的特性，很难用常规的工艺将它们制成复合材料，使得爆炸焊接成为一种最好的制造大面积铝-钢复合材料的新工艺。
6、铜系列：铜材具备良好的导热性和导电性，铜复合材料在船艇、动力电池等重要领域具备有着良好的发展前景。
7、钽系列：钽和钽合金具有高密度、高熔点、耐蚀、优异的高温强度等特点，在电子器件、化工装备、武器装备中多有应用。但由于它在地壳中资源占有量少，并与其它金属元素在矿物中共存，因此冶炼提取难度大，加工生产成品率低，产量少，导致价格昂贵，限制其广泛的应用。用钽-钢复合板制成的化工设备能适应在温度和压力变化幅度很大的环境中工作，并使设备成本大为降低，常用于化工、环保领域的反应釜、塔器等设备制造。
8、贵金属系列：行业内贵金属系列复合板主要以银为复层材料，银作为导电材料在电子领域有广泛应用，具备高热传导率的特点，在多晶硅还原炉内壁使用爆炸复合金属银可以增加镜面辐射效果，提高炉内热量的利用率，降低还原反应的直接电耗。此外，银为复层几乎不含对多晶硅有害的金属杂质，可以提高其纯度，满足电子级多晶硅的制备要求。
9、异形系列：钛-钢、钛-不锈钢、锆合金-不锈钢等金属复合接头作为功能件在核工业、航空航天领域发挥着重要作用，使不同应用环境下的异种金属材质实现连接，满足特殊工况条件下对多种金属性能的需求。
因此，作为一种既能发挥稀有金属功能、又能节约资源的新型结构和功能材料，层状金属复合材料有着广阔的运用场景。层状金属复合材料的上游主要为金属冶炼和加工行业，提供钛板、钢板、锆板等原材料；下游应用领域丰富，广泛应用于生产设备所处条件较为恶劣和苛刻的领域。
中金企信国际咨询公布的《2023-2028年层状金属复合材料市场发展现状分析及投资规模前景可行性评估预测报告》
2、行业技术水平及技术特点：层状金属复合材料的生产方法主要有爆炸复合法、轧制复合法和爆炸-轧制联合技术等。
（1）爆炸复合法：爆炸复合法利用炸药爆炸使复板对基板产生超高速冲击，二者接触面之间形成瞬时超高压，在十分短暂的过程中使金属接触面之间形成一层薄的塑性变形区，并发生一定程度的熔化和扩散，从而实现复层金属和基层金属的固态冶金结合。这种方法具备结合强度高、适用范围广、产品成材率高的优点；广泛适用于不同种类的金属结合，可以很好应对复层、基层金属熔点、热膨胀系数、硬度等性质相差较大，以及结合面易生成脆性金属间化合物的情形；并且由于其原理是使复板向基板冲击，所以对基板的最大厚度没有限制，适用于单张面积较大、较厚的双层或多层复合板的生产。此外，爆炸复合法可以对管材等异形件进行外包与内包复合，应用十分广泛。
（2）轧制复合法：轧制复合法是利用轧辊的轧制力，使各组元金属产生塑性变形而达到结合的一种方法，按照坯料是否加热，可将其分为冷轧复合法和热轧复合法等。与爆炸复合法相比，轧制复合更适合于大批量生产基复层材料性能接近、规格统一的薄板，冷轧复合还适用于易氧化金属的复合。但也存在一定劣势，对于热轧复合来说，待复合界面的防氧化工艺复杂，加工周期较长；而冷轧复合容易使轧件产生边裂。
（3）爆炸-轧制联合技术：除上述主要技术外，实际生产中还会使用爆炸-轧制联合技术，这种方法综合了爆炸和轧制两种方式的优点，即先通过爆炸复合制备出较厚的复合板坯，再根据实际要求，通过热轧、冷轧或热轧+冷轧的工艺轧制成所需的复合板，适合于生产板面尺寸大且复层厚度较薄（一般为2mm以内）的复合材料。
目前，大规模的行业应用中所制备的装备全部为非标设备，根据工艺技术特点针对性地进行装备的设计，因此涉及的层状复合材料厚度配比不同、选材不同、尺寸不同，从而形成了定制化生产的需求。爆炸复合的技术特点非常适宜因材质、因规格、因技术要求快速制定相应的工艺技术参数，尤其适应稀贵难熔金属等不能采取常规焊接方式与黑色金属实现结合的金属复合材料的生产，能够适应客户的定制化生产需求，是行业内使用最多、应用最为广泛的生产技术。轧制复合法等其他复合技术凭借其在部分材料制造中的生产优势成为层状金属复合材料生产的有力补充。
3、所处行业的市场规模：根据中金企信统计数据：2018-2021年（预计）期间，层状金属复合材料行业总体呈扩张态势。2020年受疫情影响，行业整体产值较2019年下滑6.38%，为379,422万元；2021年，伴随国家一系列工业稳增长的政策举措，行业产值得到大幅提升，增长至494,262万元。
2018-2021年中国层状金属复合材料行业加工行业产值分析
数据整理：中金企信国际咨询
其中，钛-钢复合材料产值从2018年的88945万元上升到2021年的124515万元，复合增长率达11.87%；不锈钢-钢复合材料产值由2018年的201,774万元上升至2021年的270,365万元，复合增长率为10.25%。
伴随工业和科技的不断发展，装备制造行业对材料综合性能和经济成本的要求也会同步提高，未来，层状金属复合材料的应用场景将不断扩展，市场规模继续提升。
4、行业发展情况和未来发展趋势：
（1）层状金属复合材料的应用领域不断拓展，替代传统材料的进程加快：层状金属复合材料通过两层或多层金属的组合，有效发挥了各自的性能优势，扬长避短、经济实用，是一种应用前景广阔的新材料。20世纪90年代以前，层状金属复合材料最早用于卫星过渡接头、火炮炮管等少数军事领域；90年代至2000年逐渐扩展至石油、化工、制盐工业等；2003年前后开始应用于火电环保脱硫；2007年开始应用于火电站设备，2008年开始应用于核电站设备，并陆续应用于金属冶炼、输油管道、油气储罐、多晶硅设备、海洋工程领域。随着我国经济实力的不断增强，层状金属复合材料制备技术的迅速发展，以及在下游市场的不断开发和推广，层状金属复合材料替代传统材料的进程将不断加快。
（2）技术水平不断提高，从实现国产替代走向具备国际竞争力：2004年之前，国内只能生产单张面积12m2以下的钛-钢复合板，电站用15m2以上大面积钛-钢复合板全部依赖进口，其市场基本被美国DMC和日本旭化成两家公司所垄断。此外，PTA、湿法冶金、氯碱工业、环保等行业用高端层状金属复合材料也存在类似问题：高端产品大部分依赖进口，具有价格高昂、交货周期长的弊端。航空航天、核工业等领域使用的层状金属复合材料更是被国外公司长期封锁。国内层状金属复合材料制造企业经过长期研发和积累，技术水平不断提高，当前，以天力复合为代表的国内金属复合企业不但完成了多种层状金属复合材料的进口替代，也在复合面积、制备技术水平上不断突破，在高端产品上逐步具备了较强的国际竞争力。
（3）下游行业发展为层状金属复合材料提供需求增长点：层状金属复合材料的应用主要集中在石化及精细化工、电力、冶金、新能源、海洋工程、环保、航空航天等领域。其中，化工、冶金作为传统应用领域具有单项目用量高、需求相对稳定的优势；核电，光伏、氢能等新能源市场以及半导体是国家未来重点发展的产业之一，这些领域的投资建设将为层状金属复合材料行业提供持续的发展机会。
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