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2020年稀土热障涂层材料产业政策、规模以及竞争格局分析[图]

2021年04月02日 13:25:41字号:T|T

    稀土(Rare Earth),是化学周期表中镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称。自然界中有250 种稀土矿。

    热障涂层利用陶瓷的隔热和抗腐蚀的特点来保护金属材料,不仅可以提高油料的燃烧效率,而且可以极大地延长发动机的寿命,在航空、航天、海面船舶、大型火力发电和汽车动力等方面具有重要的应用价值,是现代国防尖端技术领域中的重要技术之一。

    热障涂层(Thermal Barrier Coatings)是一层陶瓷涂层,它沉积在耐高温金属或超合金的表面,热障涂层对于基底材料起到隔热作用,降低基底温度,使得用其制成的器件(如发动机涡轮叶片) 能在高温下运行,并且可以提高器件(发动机等)热效率达到60%以上。

    随着航空、航天及民用技术的发展,热端部件的使用温度要求越来越高,已达到高温合金和单晶材料的极限状况。以燃料轮机的受热部件如喷嘴、叶片、燃烧室为例,它们处于高温氧化和高温气流冲蚀等恶劣环境中,承受温度高达1100℃,已超过了高温镍合金使用的极限温度(1075℃)。将金属的高强度、高韧性与陶瓷的耐高温的优点结合起来所制备出的热障涂层能解决上述问题,它能起到隔热、抗氧化、防腐蚀的作用,已在汽轮机、柴油发电机、喷气式发动机等热端材料上取得一定应用,并延长了热端部件的使用寿命。

    热障涂层材料分类包括

资料来源:智研咨询整理

    1、产业链分析

    稀土热障涂层材料行业上游原材料包括稀土和氧化锆等,下游领域包括航空发动机、燃气轮机等等。

    稀土热障涂层材料产业链构成

资料来源:智研咨询整理

    2、稀土热障涂层材料行业主要法律法规

    稀土热障涂层材料行业近年来受到政府的多个政策鼓励,同时,下游行业也同样受到国家的政策鼓励和扶持。

    主要政策情况:

名称
颁布机构
颁布时间
主要相关内容
《中国制造2025》
国务院
2015.5
新材料为重点发展领域,其中功能性高分子材料、先进复合材料、高性能结构材料等为发展重点。
《轻工业发展规划(2016-2020)》
工信部
2016.8
重点发展应用于新能源、生物医药、信息等领域新产品,多功能、高性能塑料新材料及助剂;重点发展光学膜、新型柔性/液晶显示屏、高阻隔多层复合共挤薄膜等功能性膜材料及产品;大力发展超小型、超高精度、超高速、智能控制的塑料高端加工设备,加大对塑料加工设备精密化、智能化改造,加快高精度塑料检测设备及仪器研发及应用。
《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》
国务院
2016.11
推动新材料产业提质增效,面向航空航天、电力电子、新能源汽车等产业发展需求,扩大新型显示材料、动力电池材料等规模化应用范围。
《新材料产业发展指南》
工信部、国家发改委、科技部、财政部
2016.12
进一步健全新材料产业体系,下大力气突破一批关键材料,提升新材料产业保障能力,支撑中国制造实现由大变强的历史跨越。加大前沿新材料(石墨烯、金属及高分子增材制造等材料为重点)领域知识产权布局,围绕重点领域开展应用示范,逐步扩大前沿新材料应用领域。
《信息化产业发展指南》
工信部、国家发改委
2017.1
重点发展面向下一代移动互联网和信息消费的新型智能手机、平板电脑、车载智能设备以及人工智能等终端产品,提升产品的研发应用能力、产业配套能力和品牌竞争力。
《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》(2016版)
国家发改委
2017.2
将“高效密封剂、密封胶和胶带;动力电池用复合膜、涂布膜,其他功能膜材料。”列为国家重点支持的新材料产业。
《产业结构调整指导目录(2019年本)》
国家发改委
2019.10
高新、数字、智能印刷技术及高清晰度制版系统开发与应用等属于国家鼓励类项目。改性型、水基型胶粘剂和新型热熔胶,功能性膜材料等新型精细化学品的开发与生产属于国家鼓励类项目。
资料来源:智研咨询整理

    3、我国稀土热障涂层材料行业发展阶段

    我国热障涂层技术起步相对较晚,应用领域较为有限,但随着技术的发展,应用领域逐渐拓宽。最早我国的热障涂层主要用于航空发动机燃烧室、火焰筒等部件,主要为军用领域,并逐步扩展,向燃气轮机、发电机组高温叶片等领域持续扩张,市场需求也呈现出逐步扩张的态势。

    从行业的发展阶段来看,我国的稀土热障涂层材料行业发展与下游的航空发动机以及燃气轮机等行业发展基本同步,建国以来主要依靠苏联的技术体系,自主研发,技术水平总体稳定提升,但发展较为缓慢。改革开放后,相关下游的行业的自主创新体系有所停滞,稀土热障涂层行业发展也趋于停滞。2008年以来,随着国内对核心技术地位有了更加明显的认知,燃气轮机、航空发动机等核心技术自主研发开始高速发展,热障涂层行业也逐步进入高速发展阶段,企业数量持续增加,规模化量产能力逐步提升,2015年后,随着军民融合的深度推进,军品定价改革机制完善,我国稀土热障涂层行业发展体系更加完善,行业逐步进入稳定发展阶段。

    我国稀土热障涂层材料行业发展阶段概况

资料来源:智研咨询整理

    目前以高性能Y2O3等稳定剂稳定的氧化锆热障陶瓷涂层材料,已主要应用于高性能涡轮航空发动机中。发电机的高温叶片上,用等离子喷涂ZrO2涂层后,可提高工作温度50~100℃。ZrO2涂层已扩展到内燃机或高汽轮机的燃烧室金属内壁上,可提高工作温度,节省燃料,应用领域有了很大的拓宽。

    4、我国稀土热障涂层材料行业市场规模

    材料技术的进步对整个航空发动机产业意义巨大,随着国家层面对航空发动机材料与制造技术发展的大力支持,近年来我国在新型材料的研制与制造技术上取得多方面进展。例如,北京航空航天大学在发动机涡轮叶片热障涂层技术上取得了重大突破,航材院目前已经在粉末高温合金、单晶高温合金等方面取得阶段性进展。随着国内航天航空事业的持续发展,稀土热障涂层材料行业市场规模总体呈现出明显的上升态势。

    根据智研咨询发布的《2021-2027年中国稀土热障涂层材料行业市场研究分析及投资战略规划报告》显示:2020年中国稀土热障涂层材料行业市场规模达到了2.89亿元。

    2014-2020年中国稀土热障涂层材料行业市场规模走势

资料来源:智研咨询整理

    随着稀土热障涂层材料应用逐渐广泛,行业市场细分也逐渐明显。目前热障涂层材料主要用于航空发动机与燃气轮机的热端部件的热防护,能够有效提供工作温度。这一领域对稀土热障涂层材料性能要求较高,不仅要有足够强的隔热能力,同时还需要较高的耐磨损力。

    此外稀土热障涂层材料还可以用与内燃机,精密电子元器件等、发电机高温叶片等领域,这一领域需求较为广泛,产品具体的性能需求差异较大,但总体而言低于航空发动机与燃气轮机领域,价格也相对较低。

    2019年我国稀土热障涂层材料市场规模达到了2.36亿元,其中航空发动机及燃气轮机领域规模2.3亿元,其他领域规模约为0.06亿元。2020年我国稀土热障涂层材料市场规模达到了2.89亿元,其中航空发动机及燃气轮机领域规模2.82亿元,其他领域规模约为0.07亿元。

2014-2020年稀土热障涂层材料细分市场规模走势

资料来源:智研咨询整理

    5、稀土热障涂层材料主要企业

    我国涉及稀土热障涂层材料企业数量逐渐增加,但形成了规模化生产能力企业的数量相对较少,同时行业内企业多以军品为主,但居民融合的特点突出。

我国稀土热障涂层材料行业主要参与者

序号
名称
1
北京矿冶研究总院
2
湖南益阳先导等离子粉末有限公司
3
辽宁硅酸盐研究所
4
北京航空材料研究院( 621所)
5
北京航空航天大学
6
中科院长春应用化学研究所
7
北矿新材科技有限公司
8
北京钢研高纳科技股份有限公司
9
广东新劲刚新材料科技股份有限公司
10
包头稀土研究院
11
三祥新材股份有限公司
资料来源:智研咨询整理

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