高清国产毛片一区二区三区_日韩欧美在线视频观看免费_新怡红院AV在线永久免费_中文字幕日韓高清_視頻黃頻大全視頻免費觀看_国产午夜福利一区二区三区在线_乖宝贝真湿夹得我好爽动态图_色五月东京热无码av_日韩欧美成年人在线_japanese中文字幕无码

      等靜壓工藝——

      *精密的成型工藝

      以石墨為主的碳基新材料產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，擁有廣闊的發(fā)展前景，具有耐高溫、耐腐蝕、抗熱震、易于精密機加工等特性，逐漸成為工業(yè)“寵兒”，被稱為 新材料領(lǐng)域的第四大類材料。

      2021年8月24日，工信部將 碳基新材料納入“十四五”原材料工業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃。目前我國亟待攻克的“卡脖子”碳基材料品種有三大類：一是 碳纖維及其制品（如高性能聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、黏膠基碳纖維、碳纖維預(yù)浸料、復(fù)合材料和碳紙等）；二是 特種石墨（如電火花加工用特種石墨、模具特種石墨、各向同性特種石墨、核石墨等）；三是 功能炭材料（如中間相碳微球、電容炭、硬炭、硅炭、石墨烯導(dǎo)熱膜和導(dǎo)電炭黑等）。

     其中，特種石墨是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.99%的石墨，又稱“三高石墨”(高強度、高密度、高純度)。具有高強度、高密度、高純度、化學(xué)穩(wěn)定性高、導(dǎo)熱和導(dǎo)電率高、耐高溫、耐輻射、潤滑性強和易加工等特點。

特種石墨分類

      按成型方法分類，特種石墨可以分為振動成型特種石墨、模壓成型特種石墨、擠壓成型特種石墨和等靜壓成型特種石墨四類。其中，等靜壓特種石墨產(chǎn)品性能*優(yōu)良、工藝*復(fù)雜，應(yīng)用領(lǐng)域也*高端。

各類型特種石墨制品示意圖

      【等靜壓成型技術(shù)】是指將待壓試樣粉體置于高壓容器中，利用液體或氣體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，當(dāng)液體或氣體介質(zhì)通過壓力泵注入壓力容器時，根據(jù)流體力學(xué)原理，其壓強大小不變且均勻地傳遞到各個方向。此時高壓容器中的粉體在各個方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的。

      通過上述方法使瘠性粉料成型為致密坯體的方法稱做等靜壓法。等靜壓成型制品具備“各向同性”的特點，材料的特性與尺寸、形狀、取樣方向無關(guān)。

等靜壓成型與其他成型方法原理對比圖

      按成型溫度的不同，等靜壓技術(shù)可分為 熱等靜壓(HIP)、溫等靜壓(WIP)及冷等靜壓(CIP)三類。目前， 由于技術(shù)壁壘和成本的原因，等靜壓石墨的生產(chǎn)大多采用冷等靜壓，采用熱等靜壓生產(chǎn)工藝的仍較少。

      1）冷等靜壓技術(shù)（Cold Isostatic Pressing，簡稱CIP）是在常溫下，通常用橡膠或塑料作包套模具材料， 以液體（例如水或油或乙二醇混合液體）為壓力介質(zhì)。一般使用壓力為100~ 630MPa。對于金屬，冷等靜壓技術(shù)可以實現(xiàn)約100%的理論密度，陶瓷粉末可以達(dá)到約95%的理論密度。 主要用以粉體材料成型，為進(jìn)一步燒結(jié)或熱等靜壓工序提供坯體。

冷等靜壓系統(tǒng)示意圖

      冷等靜壓技術(shù)又可以按成型模具是否與介接觸分為【 濕袋法】和【 干袋法】兩種。

濕式和干袋式冷等靜壓成型原理

      目前冷等靜壓技術(shù)被廣泛應(yīng)用于日用陶瓷、建筑陶瓷、特種陶瓷等各個領(lǐng)域。例如盤、碟、氧化鋁研磨球、氧化鋁化工填料球、耐火磚、陶瓷棍棒、火花塞、高頻瓷套、復(fù)合陶瓷等。

      2）溫等靜壓技術(shù)（Warm lsostatic Presses，簡稱WIP），壓制溫度一般在80~120℃下．也有在250~450℃下， 使用特殊的液體或氣體傳遞壓力，使用壓力為300MPa左右。主要用于粉體物料在室溫條件下不能成型的石墨、聚酰胺橡膠材料等，以使能在升高的溫度下獲得堅實的坯體。

      3）熱等靜壓技術(shù)（Hot Isostatic Pressing，簡稱HIP），是一種利用高溫高壓同時作用使金屬或陶瓷制品經(jīng)受各向同等壓力從而使制件得以燒結(jié)和致密化的工藝技術(shù)。它具有化學(xué)成分穩(wěn)定、力學(xué)性能各向同性、結(jié)構(gòu)適應(yīng)性好、成本較低的優(yōu)點。

      在熱等靜壓中， 一般采用氬、氨等惰性氣體作壓力傳遞介質(zhì)，包套材料通常用金屬或玻璃。工作溫度一般為1000~2200℃ ，工作壓力常為100~200MPa。 2021年，北美熱處理協(xié)會將熱等靜壓技術(shù)與氫燃燒技術(shù)、增材制造技術(shù)列為*具發(fā)展?jié)摿Φ娜蠹夹g(shù)和工藝。

      熱等靜壓設(shè)備由高壓容器、加熱爐、壓縮機、真空泵、儲氣罐、冷卻系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成，其中高壓容器為整個設(shè)備的關(guān)鍵裝置。

熱等靜壓系統(tǒng)示意圖

      根據(jù)待加工產(chǎn)品需求，可以將熱等靜壓技術(shù)應(yīng)用分為以下三類：

      01

      致密化處理

      熱等靜壓技術(shù)目前*主要的、*成熟的應(yīng)用是 對已成形的合金鑄件，如鋁合金、鈦合金、高溫合金鑄件，進(jìn)行致密化處理，*其內(nèi)部由于在成形過程中各區(qū)域冷卻速度不均勻?qū)е碌娜毕?，使?終使用性能提高到該種材料的*高標(biāo)準(zhǔn)。

鑄件熱等靜壓前后對比圖

      02

      擴(kuò)散連接

      熱等靜壓可以通過高溫高壓的作用， 將兩種或兩種以上的金屬材料或陶瓷材料之間通過接觸面原子間的相互擴(kuò)散原理，實現(xiàn)固-固、固-粉、粉-粉連接，使多種材料整體化。與其他連接技術(shù)相比，兩種材料的交界處緊密結(jié)合，無缺陷，交界處性能與母材無差別。

擴(kuò)散連接工藝過程示意圖

      03

      粉末冶金成形

      熱等靜壓粉末冶金是指利用熱等靜壓工藝，將粉末狀原材料灌裝于特殊設(shè)計的包套中，在高溫高壓和等靜壓力作用下直接燒結(jié)成指定形狀的產(chǎn)品。 建立在粉末冶金優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，熱等靜壓技術(shù)可以使粉末狀材料固結(jié)成更加致密，性能更高的成品。

熱等靜壓粉末冶金示意圖

      使用該項技術(shù)成形的 零件內(nèi)部組織均勻，同時 力學(xué)性能與同材質(zhì)鍛件相當(dāng)。結(jié)合了模具控形技術(shù)和計算機模擬技術(shù)，制品尺寸精度較高，且材料利用率超過90%，可謂*具發(fā)展?jié)摿Φ某尚渭夹g(shù)。與其他成型方法相比，該工藝具有設(shè)計靈活、性能優(yōu)異、材料內(nèi)部均一致密、實現(xiàn)雙金屬材料錠坯料的制備等優(yōu)點。

熱等靜壓粉末冶金成形的優(yōu)點

      二

      等靜壓石墨技術(shù)突破實現(xiàn)

       產(chǎn)能供應(yīng)不及需求增長

      作為特種石墨（高純石墨）中*重要、可以獲得各向同性度*高產(chǎn)品的一類石墨，利用等靜壓工藝成型的石墨被稱為【 等靜壓石墨】，其具有 耐高溫、耐腐蝕、高強度、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率良好、自潤滑性、熱膨脹系數(shù)低以及高溫狀態(tài)下仍保持良好的強度等性能，被廣泛應(yīng)用于機械、化工、電子、航空航天和核工業(yè)等高科技領(lǐng)域。等靜壓石墨的生產(chǎn)工藝主要包括：細(xì)磨、篩分、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化和提純等。

等靜壓石墨工藝示意圖

      當(dāng)前等靜壓石墨正廣泛應(yīng)用于光伏、半導(dǎo)體、新能源電池、核電、電火花（EDM）加工、冶煉、稀土等領(lǐng)域。 等靜壓石墨需求與下游應(yīng)用行業(yè)景氣度密切相關(guān)。

等靜壓石墨和模壓石墨的具體應(yīng)用領(lǐng)域

      由于高昂的進(jìn)口成本及部分國家的對高端特種石墨（如大規(guī)格、細(xì)粒度的核石墨、航空航天石墨）進(jìn)行的技術(shù)封鎖，我國特種石墨進(jìn)口量增長緩慢。

      根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)顯示，2019-2021年中國從海外進(jìn)口的特種石墨約為2.55、2.2、2.8萬噸； 其次，由于高端特種石墨技術(shù)壁壘較高、具備一體化生產(chǎn)能力的規(guī)模以上企業(yè)相對較少，加上特種石墨材料的生產(chǎn)周期較長、周轉(zhuǎn)速度慢，以及生產(chǎn)設(shè)備價格昂貴、投資回報周期較長，我國特種石墨產(chǎn)量增長較慢。

      根據(jù)石墨邦的數(shù)據(jù)，2019-2021年國內(nèi)特種石墨實際產(chǎn)量約為6.0、6.6、8.9萬噸。與此同時， 受下游光伏、半導(dǎo)體、新能源電池、核電等領(lǐng)域快速發(fā)展的影響，我國的特種石墨需求量已從2019年的11.5萬噸增至2021年度15.7萬噸， 供需缺口擴(kuò)大。

2019-2022年中國特種石墨供需情況

      我國的特種石墨行業(yè)起步較晚，對產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)基礎(chǔ)理論研究不夠深入，大部分國產(chǎn)產(chǎn)品與*領(lǐng)先水平尚存在一定的差距。

      國內(nèi)特種石墨長期處于供給不足狀態(tài)，盡管當(dāng)前國內(nèi)特種石墨的產(chǎn)能已經(jīng)大幅上升，但高端產(chǎn)品仍較少，尤其是 大規(guī)格細(xì)顆粒的高端特種石墨產(chǎn)品（如核石墨、航空航天用石墨）目前主要還是依賴國外進(jìn)口，存在國產(chǎn)替代空間。

      我國等靜壓石墨的研制始于20世紀(jì)60年代初，初期主要為科研院所試制。20世紀(jì)80年代，上海碳素廠等企業(yè)首次嘗試批量生產(chǎn)等靜壓石墨，但由于 技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，加之 國外企業(yè)的技術(shù)封鎖，中國等靜壓石墨的整體水平遠(yuǎn)落后于美、德、法、日等國。

      經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)等靜壓石墨市場已形成國產(chǎn)廠商和海外石墨巨頭多極競爭的格局， 以五星新材、成都炭材、賽邁科（原中鋼新型材料）為代表的國產(chǎn)等靜壓石墨龍頭企業(yè)已成功打破國外等靜壓石墨企業(yè)在華壟斷的局面，通過自主研發(fā)不斷突破各類等靜壓石墨產(chǎn)品的核心技術(shù)，部分國產(chǎn)產(chǎn)品的性能參數(shù)和質(zhì)量已不遜色于法國美爾森、德國西格里、日本東洋炭素等國際巨頭。

      目前，由于生產(chǎn)成本更低、生產(chǎn)工序更齊全， 國產(chǎn)廠商在等靜壓石墨的重要下游“光伏熱場”行業(yè)市場競爭力已明顯超過國際巨頭，等靜壓石墨領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代正處于加速期。

      上海有色網(wǎng)SMM的數(shù)據(jù)顯示， 2020-2022年，國產(chǎn)人造石墨和天然石墨價格均處于穩(wěn)定上升的趨勢，高端人造石墨價格從2020年的6.9萬元/噸上升至2022年底的8.3萬元/噸，高端天然石墨價格也從2020年的5.3萬元/噸漲至2022年底的5.9萬元/噸。

      但是到2023年，受鋰電行業(yè)競爭壓力加大的影響，頭部負(fù)極材料廠商的石墨產(chǎn)能及自供比例不斷提升，依靠規(guī)模優(yōu)勢，對中小廠商進(jìn)行價格狙擊，負(fù)極材料行業(yè)正處于“洗牌期”。負(fù)極材料價格的的持續(xù)下跌帶動整體石墨價格出現(xiàn)一定程度的回落，特別是中端人造石墨價格已逼進(jìn)成本側(cè)。

      但與此同時，值得注意的是，2020年等靜壓石墨經(jīng)歷一輪降價后，受下游行業(yè)高景氣度的影響，又于2021年初迅速上漲至7.2萬元/噸左右，并 長期保持穩(wěn)定區(qū)間。截至2023年6月份，等靜壓石墨價格未見下跌，仍保持在7.5-8.5萬元/噸的區(qū)間。

國產(chǎn)人造石墨、天然石墨、

等靜壓石墨近年來價格變化趨勢圖

      四

      中國等靜壓石墨市場格局

      01

      國外企業(yè)

      目前，國外特種石墨核心廠商主要有日本東洋炭素、德國西格里、法國美爾森、美國步高。上述4家廠商的大尺寸、高純度、細(xì)結(jié)構(gòu)的高端等靜壓石墨產(chǎn)品在全球市場上占據(jù)絕對領(lǐng)先地位。

特種石墨國外代表企業(yè)

      02

      國內(nèi)企業(yè)

      根據(jù)公開渠道數(shù)據(jù)整理， 目前國內(nèi)規(guī)模以上特種石墨企業(yè)主要有五星新材、成都炭材、賽邁科、寧新新材、東方碳素、新成新材、平頂山博翔、河南卡博斯8家。2021年，8家企業(yè)總銷售收入約為32億元，同比增長55%。

      與此同時，收入規(guī)模TOP3企業(yè)（五星新材、成都炭材、賽邁科）在8家企業(yè)的總銷售收入中占比逐年遞增，從2019年的44%增長至2021年的58%。隨著頭部企業(yè)所建的產(chǎn)線逐步投入使用， 預(yù)計我國頭部特種石墨廠商市場占有率將進(jìn)一步上升。

中國主要規(guī)模以上特種石墨企業(yè)（TOP8）

2019年至2021年銷售收入情況

      基于以下判斷，我方認(rèn)為當(dāng)前我國等靜壓石墨市場存在【 具備一體化生產(chǎn)能力的規(guī)模以上的特種石墨企業(yè)將會搶占更多的市場份額】和【 等靜壓石墨存在較高市場增長空間】兩大趨勢：

      1）技術(shù)、資金、人才壁壘顯著：

      ①技術(shù)壁壘：由于下游應(yīng)用多元化，不同行業(yè)客戶對特種石墨的性能要求不同，產(chǎn)品指標(biāo)呈現(xiàn)差異化特點；其次，特種石墨生產(chǎn)周期較長，燒制過程的穩(wěn)定性要求高，當(dāng)前我國大規(guī)格細(xì)顆粒的高端特種石墨產(chǎn)品僅有少數(shù)頭部廠商能生產(chǎn)。

      ②資金壁壘：特種石墨屬于資金密集型行業(yè)，生產(chǎn)周期較長、周轉(zhuǎn)速度慢，需要生產(chǎn)企業(yè)具備較大的投資規(guī)模特種石墨的生產(chǎn)設(shè)備價格昂貴，投資回報周期較長，，對企業(yè)的資金實力和資金流動性要求較高。

      ③人才壁壘：特種石墨材料制造行業(yè)由于工藝復(fù)雜、生產(chǎn)步驟較多，并對產(chǎn)品不斷更新和研發(fā)的需求較大，需要擁有高專業(yè)技術(shù)水平的研發(fā)生產(chǎn)團(tuán)隊，能夠把握行業(yè)發(fā)展趨勢，不斷研發(fā)新的石墨材料，適應(yīng)下游石墨制品行業(yè)的需求。

      2）高端特種石墨/等靜壓石墨供不應(yīng)求的狀態(tài)短期內(nèi)難以扭轉(zhuǎn)：

      ①供給側(cè)：由于 高昂的進(jìn)口成本及 部分國家的對高端特種石墨（如大規(guī)格、細(xì)粒度的核石墨、航空航天石墨）進(jìn)行的技術(shù)封鎖，我國等靜壓石墨進(jìn)口受限；加上高端特種石墨技術(shù)、資金、人才壁壘較高，具備一體化生產(chǎn)能力的規(guī)模以上企業(yè)較少，我國特種石墨產(chǎn)能增長較慢。整體供給量增長緩慢。

      ②需求側(cè)：受下游光伏、新能源電池、核電、冶煉、稀土等行業(yè)高速發(fā)展的影響，我國特種石墨的需求量持續(xù)提高。

      3）新型特種石墨材料在半導(dǎo)體（集成電路）領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)一步拓寬。

      4）地緣政治緊張、全球經(jīng)濟(jì)下行的宏觀背景下，各國追求能源獨立步伐加速，光伏熱場、半導(dǎo)體、新能源電池、核能安全等需求的激增將帶動特種石墨市場快速增長。

      參 考 文 獻(xiàn)

      [1] 復(fù)雜金屬零件熱等靜壓整體成形技術(shù)，史玉升，華中科技大學(xué)出版社，2018

      [2] 特種陶瓷（第2版），王零森 ，中南大學(xué)出版社，2005

      [3] 東方碳素：招股說明書（上會稿）

      [4] 熱等靜壓——不僅僅是一種*的成型技術(shù)，中國粉體網(wǎng)

      [5] 等靜壓成型技術(shù)，無機非金屬材料科學(xué)

      （來源鏈接：https://it.sohu.com/a/709731753_121123888）