陣列不斷擴大、性能更顯精準的金屬新材料正逐步打破現有材料領域存在的諸多困局。高性能金屬新材料不斷涌現，成為各個產業領域能級提升的關鍵要素。但金屬新材料發展仍需闖過“創新關”“成本關”“應用關”，才能助力相關產業深度拓掘出高附加值。

高端金屬新材料是全球新材料產業發展的重要方向之一，是能源、海洋和交通等高端裝備不可或缺的關鍵結構材料。然而隨著中國科學技術的快速發展，發達國家逐漸對中國的全球化進程采取了符合其國家利益的技術封鎖限制，一些高精尖科技被發達國家限制出口，例如制造業發展的核心要素——高端金屬材料，其目的就是為降低中國在相關領域對其的競爭威脅。

一、高端金屬材料分類

金屬新材料按功能和應用領域可劃分為高性能金屬結構材料和金屬功能材料。高性能金屬結構材料指與傳統結構材料相比具備更高的耐高溫性、抗腐蝕性、高延展性等特性的新型金屬材料，主要包括鈦、鎂、鋯及其合金、鉭鈮、硬質材料等，以及高端特殊鋼、鋁新型材等。金屬功能材料指具有輔助實現光、電、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金屬能源材料、催化凈化材料、信息材料、超導材料、功能陶瓷材料等。

與其他材料相比，稀土具有優異的光、電、磁、催化等物理特性，近年來在新興領域的應用急速增長，其中永磁材料是稀土應用領域最重要的組成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消費總量的57%。在國家新興產業政策的推動下，新能源汽車、風力發電、節能家電等領域將拉動稀土永磁材料釹鐵硼磁體的需求出現爆發式增長。

從世界上新材料的發展趨勢看，鋼鐵材料和有色金屬材料的生產一直在向短流程、高效率、節能降耗、潔凈化、高性能化、多功能化的方向發展。結構材料其主要功能是承擔負載（如火車、汽車、飛機）。汽車用鋼近年來已從一般鋼鐵發展為使用高強合金鋼、鋁合金或特殊的高強Mg基合金，高強Ti合金在高強鋼中有重要位置，不銹鋼則有取代碳鋼的趨勢。用于軍用飛機的Al合金及一般鋼材則被先進的Ti合金及高分子基復合材料所取代。進一步還需要發展碳纖維增強復合材料或Al基復合材料。結構材料的主體有：

（一）鋼鐵

鋼鐵材料，特別是具有多相結構和復雜成分的優質鋼具有重要的應用前景和潛在優勢，需要開展相應的基礎研究。聯系微米和納米技術的納米層間結構、織構以及晶界和界面都可視為改善鋼鐵材料的重要途徑。

（二）鋁合金

鋁基材料及相應的沉淀硬化效應導致高強鋁合金的出現，相關技術工藝已發展為“沉淀科學”，它涉及“相”間晶體結構的匹配性以及合金的穩定性，特別是時效合金的穩定性直接影響航空或空間應用，因此可視為Al合金基礎研究中的重要問題。

（三）鎂合金

鎂及鎂合金廣泛應用于冶金、汽車、摩托車、航空航天、光學儀器、計算機、電子與通訊、電動、風動工具和醫療器械等領域。鎂合金是最輕的工程結構材料，以其優良的導熱性、減振性、可回收性、抗電磁干擾及優良的屏蔽性能等特點，被譽為新型“綠色工程材料”、21世紀的“時代金屬”。

（四）鈦合金

鈦合金在軍用或民用航空工業的發展中有重要位置，多相納米尺度層狀微結構問題對高強Ti基合金的特性具有重要意義，它將成為設計新Ti基合金的關鍵因素。

 

二、高端金屬材料之爭

從2018年起，美國商務部就陸續將一個個中國制造公司加入無法從美國購買原材料、零部件、軟件與技術產品的黑名單，之后類似的科技霸凌事件依舊時有發生。面對民用市場的禁運，中國無疑會受到很大影響，因為該領域市場不同于特殊領域市場，只能依賴于進口。

因此，我們一面要尋求方式突破西方的技術封鎖，一面又要警惕西方市場競爭中的價格戰，其難度不容小覷。成績有目共睹，差距依舊存在。高端金屬材料是一個需要技術沉淀與持續創新的行業，發達國家在該領域技術沉淀已有上百年。小編重點整理了四項發達國家限制出口的高端金屬材料，我們可以更加了解我國高端金屬材料技術封鎖現狀。

（一）鎢合金

鎢合金是以鎢為基加入其他元素組成的合金。在金屬中，鎢呈銀白色，熔點3400℃，是熔點最高的金屬，密度與黃金相當，為鋼的2.5倍，除大量用于制造硬質合金和作合金添加劑外，鎢及其合金廣泛用于電子、電光源工業，也在航天、鑄造、武器等部門中用于制作火箭噴管、壓鑄模具、穿甲彈芯、觸點、發熱體和隔熱屏等。

事件：稀土、鉬鎢等稀有資源均涉及武器、高科技制造，中國對那些以關系國家安全為由禁止向中國出口武器、高科技的國家，禁止出口稀土、鉬鎢等稀有資源。

應用：在工業上，鎢主要用于硬質合金、鎢材、鎢化工和鎢鋼，被譽為“工業的牙齒”；而在國防領域，鎢主要應用于制造鎢合金鋼，其為制作現代兵器的主要鋼種，由于密度較高，即使在惡劣的環境條件下也能夠很好的保持其形狀，備用做槍彈中集束箭彈的小箭，聚能彈中的“火藥性罩”，例如散彈、子母彈、穿甲彈，具有很大的殺傷威力；在環保性上，在使用和生產加工過程中不會產生有毒物質，因此鎢合金的環保性使得它在軍事上是個不二選擇。

現狀：中國鎢儲量豐富，國內已探明儲量占比達到60%以上，全球大部分鎢供應來自中國；但是中國鎢企業深加工產品與技術創新能力與國外大型鎢企業相比差距還是很大，硬質合金產品以中低檔為主，且多數還是燒結態產品，高性能、高精度的高檔硬質合金數控刀片等高技術含量、高附加值的鎢制品仍需依賴國外進口。

（二）超高純鈦

超高純鈦被廣泛應用于超大規模集成電路制造、高端新型鈦合金等產業，對航空航天、國防建設起著至關重要的作用，市場價高達100萬元/噸。

事件：之前，由于中國沒有自己的超高純鈦，受原材料源限制，一直采用其他替代金屬，綜合性能一直未能達到最佳狀態。隨著國產超高純鈦的誕生，這一關鍵零部件可望在不久的將來實現巨大的技術突破。

應用：超高純鈦是配制生產高端鈦合金材料的重要基礎材料，而鈦合金是飛機制造的關鍵材料之一，因此，超高純鈦對于生產制造性能穩定的優質高端鈦合金至關重要。超高純鈦自身極高的純凈度，大大降低了由于微量成分波動而導致的高端鈦合金機械性能不穩定。這對于從根本上提高飛機零部件的整體性能穩定性，在確保安全的前提下，最大化延長零部件的使用壽命意義重大。

現狀：超高純鈦屬于國家戰略性新材料，之前很長一段時間都由美國霍尼韋爾、日本東邦和大阪鈦業3家公司壟斷，并對我國嚴格出口。不過該局面在2014年由寧波創潤新材料所打破，其“年產250噸電子級低氧超高純鈦項目”的正式投產標志著我國成為繼美日后第三個可自主生產超高純鈦材料的國家。

（三）馬氏體時效鋼

馬氏體時效鋼是一種以無碳（或微碳）馬氏體為基體的，時效時能產生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。與傳統高強度鋼不同，它不用碳而靠金屬間化合物的彌散析出來強化。這使其具有一些獨特的性能：高強韌性，低硬化指數，良好成形性，簡單的熱處理工藝，時效時幾乎不變形，以及很好的焊接性能。因而馬氏體時效鋼已在需要此種特性的部門獲得廣泛的應用。

現狀：中國從20世紀60年代中期就開始研制馬氏體時效鋼。最初以仿制18Ni（250）和18Ni（300）為主。到70年代中期又開始研究強度級別更高的鋼種和無鈷或節鎳鈷馬氏體時效鋼，還開發出用于高速旋轉體的超高純、高強高韌的馬氏體時效鋼，研制出高彈性的馬氏體時效鋼和低鎳無鈷馬氏體時效鋼。

（四）金屬磁性材料

磁性材料是金屬功能材料的重要分支，具有轉換、傳遞、處理、存儲信息和能量等功能，是重要的基礎功能材料，應用范圍廣泛，如電聲、選礦、能源、家用電器、醫療衛生、汽車、自動控制、信息技術等領域對金屬磁性材料都有著不可替代的需求。

現狀：在軍工上，美國磁性材料公司占有60%的市場；而在工業上，韓國企業占據70%。

 

三、主要國家金屬材料及技術發展狀況

（一）國外金屬材料及技術發展概況

目前世界上已有50萬種材料，而新材料正以每年大約5%的速度增長，現今全世界已有800多萬種人工合成的化合物，而且每年還以25萬種的速度遞增，其中有相當一部分將成為新材料。新材料在新興技術中的產值居于首位，2000年全世界12項新興技術的市場總營業額達到10000億美元，其中新材料占40%。鋼鐵業是全球最大金屬產業和第二大人造材料產業，其年產量達7.5億噸，位居水泥的11億噸之后。

作為結構材料，鋼鐵產品在社會生活中應用非常廣泛，無論是當前還是今后較長時間內鋼鐵材料都將占主導地位。世界鋼鐵工業技術進步的主流是縮短流程、減少工序、降低能耗降低成本、提高質量、提高效率，使鋼鐵工業從粗放式向集約化方向發展。目前鋼鐵技術的發展主要涉及到鋼鐵冶煉新技術，鋼鐵生產新工藝流程的開發，鋼鐵材料的連鑄連軋技術、鋼鐵用能新技術、軋鋼技術、冷軋產品的高質和高功能化以及計算機系統在鋼鐵工業中的應用等幾個方面。現代科技發展表明，每一項重大的新技術產生，往往都依賴于新材料的發展，由于新材料在發展高技術、改造和提升傳統產業、增強綜合國力和國防實力方面起著重要的作用，世界各發達國家都非常重視它的研究開發工作，并制定了相關發展計劃，例如美國、日本、歐盟、俄羅斯、韓國等。

美國材料科技的戰略目標是保持本領域的全球領導地位，支撐信息技術、生命科學、環境科學和納米技術等的發展，滿足國防、能源、電子信息等重要部門和領域的需求。美國把生物材料、信息材料、納米材料、極端環境材料及材料計算科學列為主要前沿研究領域。美國正在執行的材料相關規劃比較多，分為國家層次及部門層次兩種。這些規劃主要包括：未來工業材料計劃、國家納米技術計劃（NNI）、21世紀納米技術研究開發法案、美國氫燃料電池研究計劃、光電子計劃、光伏計劃、下一代照明光源計劃、先進汽車材料計劃、建筑材料計劃。其中與金屬新材料有關的有：納米材料、極端環境材料、先進汽車材料計劃、建筑材料計劃。

日本材料科技戰略目標是保持產品的國際競爭力，注重實用性，在尖端領域趕超歐美。日本科學技術基本計劃重點是生命科學、信息通信、環境、納米技術與材料等四大領域。日本注重于已有材料的性能提高、合理利用及回收再生，并在這些方面領先于世界。日本對新材料的研發與傳統材料的改進采取了引進的策略，在結構材料的研究主要集中在超級鋼、高性能鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅合金、鋅合金、高性能陶瓷、超細陶瓷粉體、高性能高分子材料、復合材料方面；材料技術上的發展重點為高純度化、薄膜化、纖維化、微粒化、氣孔化、致密化、復合化、非晶化、梯度功能化、精密成形化等技術。主要規劃有：科學技術基本計劃；納米材料計劃；21世紀之光計劃；超級鋼鐵材料開發計劃等。

歐盟材料科技戰略目標是保持在航空航天材料等某些領域的競爭領先優勢。2003年歐盟科研部門指出歐盟準備大力發展的十大材料領域是催化劑、光學材料和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生學、納米生物技術、超導體、復合材料、生物醫學材料以及智能紡織原料，并認為未來新材料學的研究將體現三大技術特征：①制作技術，新的加工工藝和制造方法將使材料的生產實現從實驗室走向工業化；②模仿技術，從材料的自然特性仿制到材料混合特性的研究；③預測技術，開發新的模型和試驗方法，從而縮短材料的試驗周期。

俄羅斯發展新材料的戰略目標是：一方面力求繼續保持某些材料領域在世界上的領先地位，如航空航天材料、能源材料、化工材料、金屬材料、聚合材料等；另一方面大力發展促進國民經濟發展和提高國防實力有影響的領域，如電子信息工業、通訊設施、計算機產業等所用的關鍵新材料。俄羅斯在新材料發展中采取的基本策略是：在處理發展高新技術和傳統產業關系的同時，做到研發新材料與有效使用傳統材為有機結合，在注重研發高新技術所需新材料的同時，對于現有的一般技術所需要的材料進行優選和更新，進而提高利用率。使研發新材料有的放矢、重點突出、周期縮短、效果顯著。俄羅斯新材料的主要研發方向是結構材料和功能材料，具體為金屬材料、陶瓷材料、復合材料、高分子材料、高純度材料以及生物材料、超導材料和納米材料等。俄羅斯在航空航天以及與國防有關的材料方面投入很大，以期保持在國防與空間技術方面與美國抗衡的實力。

韓國材料科技的戰略目標是繼美國、日本、德國之后，成為世界產業第四強國，材料科技被認為是確保2025年國家競爭力的6項核心技術之一，也是為其他領域技術實現突的破鋪路技術。與材料相關的主要規劃為：韓國科技發展長遠規劃--2025年構想；新產業發展戰略；納米科技推廣計劃；NT（納米技術）綜合發展計劃（2001-2010年）；韓國的G7計劃及2025構想提出了針對高新材料的發展方向，在新材料產業戰略中對鋼鐵、化工材料的發展制定了明確目標；生物工程科學發展計劃；原子能技術開發計劃等。

（二）國內金屬新材料及技術發展概況

國家高度重視金屬新材料的發展

高性能金屬材料產業是高新技術發展的重要基礎和先導產業，前沿技術不斷突破，新產品開發不斷加快，在新材料領域中占有重要的戰略地位。目前，高性能金屬材料技術正處于加快發展的關鍵時期，作為當今科技創新和產業化的重要前沿領域，高性能金屬材料產業的發展水平成為一個國家和地區經濟社會發展、科技進步和綜合實力的重要標志之一。

據科技部火炬中心統計，2000年全國高新區的新材料產品有2661種，年銷售收入達到676.79億元，占主要技術領域合計的12%。到2000年底，省級認定的以新材料為主導產業、銷售收入過億元的高新技術企業有661家，占銷售收入過億元的高新技術企業總數的25.9%。到2001年止，科技部認定的以新材料為主導產業的重點高新技術企業221家，占重點高新技術企業總數的28.3%。國家“十五”規劃中明確地指出要有選擇加快信息技術、生物工程和新材料等三個高新技術產業，新材料列為最重要的發展領域之一。根據有關機構預測，近幾年內，新材料產業市場需求平均年增長約在10%以上，我國新材料產業正處于強勁的發展態勢。

“863”計劃，是國家的中長期高技術研究與發展計劃，其中的7個高技術研究領域中，新材料研發被作為重點之一。一是光電子材料及器件主題：二是特種功能材料技術主題；三是高性能結構材料技術主題：以國民經濟建設中的重大需求為導向，發展具有自主知識產權的高性能結構材料及其先進制備、成形與加工技術，重點開發輕質、高強度的結構材料，第一批課題安排了45個項目。

“973計劃，是國家重點基礎研究計劃，選擇的30個重大課題中有7個與材料有直接關系，包括改造傳統材料產業涉及的基礎問題；發展高技術新材料涉及的基礎問題；材料設計、制備、成型、改性及使用中的基礎問題。

國家自然科學基金，是國家為支持自然科學基礎性研究而設立的專項基金，它大力支持具有重要應用前景，特別是具有新思想，新方法以及可能產生新成果的材料方面的基礎性研究。國家自然科學基金委員會資助的研究課題，與材料有關的約占四分之一。目前，已建和在建的150個重點實驗室中，有關材料工藝、組織、結構、表征與測試的達35個，超過總數的1／5。

高端金屬新材料：“需求高增速”+“產業升級”

目前金屬材料的發展已從純金屬、純合金向更復雜的加工及材料體系發展。隨著材料設計、工藝技術及使用性能試驗的進步，傳統的金屬材料得到快速發展，新的高性能金屬材料開始被市場認可，如快速冷凝非晶和微晶材料、高比強和高比模的鋁鋰合金、有序金屬間化合物及機械合金化合金、氧化物彌散強化合金、定向凝固柱晶和單晶合金等高溫結構材料、金屬基復合材料以及形狀記憶合金、釹鐵硼永磁合金、貯氫合金等新型功能金屬材料，已分別在航空航天、能源、機電等各個領域獲得了應用，并產生了可觀的經濟效益。

高端制造將帶來關鍵材料和高端產品發展機遇。金屬材料在國民經濟中占據重要地位，2021年億元以上商品交易市場金屬材料類成交額超過2萬億元，根據中國工程院《面向2035的新材料強國戰略研究》數據，2021年中國鋼鐵、有色金屬、稀土金屬、特種不銹鋼等百余種材料產量位居世界第一。但目前高端金屬材料技術壁壘凸顯，大型跨國公司以技術、專利等作為壁壘，在大多數高技術含量、高附加值的新材料產品中占據主導地位。制造業要邁向全球價值鏈高端，從制造大國轉向制造強國，離不開高端關鍵材料技術及產業的突破，這給中國新材料產業的發展帶來了新的歷史機遇。隨著高端制造領域不斷發展，在國產高端金屬材料有效產能尚未能滿足下游應用市場需求的情況下，掌握關鍵材料技術和高端產品者將具備較強競爭力。

光伏、新能源車、儲能、風電等高增速領域，以及火箭噴管、CT球管、工業母機等高端制造領域的金屬新材料具備長期發展空間。主要的金屬材料包含永磁材料（釹鐵硼永磁等）、軟磁材料（合金軟磁粉芯、非晶帶材、納米晶等）以及光伏鎢絲、銀包銅等其他金屬材料。

金屬新材料多以金屬粉末為基礎制備，金屬粉末通常為小于1mm的金屬顆粒的集合體。金屬粉末制備工藝主要有霧化法、機械粉碎法、還原法、電解法、羰基法等。其中，電解法和還原法在工業上通常用于單質金屬粉末的生產，對于合金粉末生產較少使用；羰基法通常用于高純度金屬粉末的生產；霧化法是目前粉末冶金工業中應用最廣泛的工藝之一，也是金屬增材制造合金粉末最主要的制備方法。

從主要企業的基本情況及業務布局來看，主要企業重視研發投入及股權激勵，并且積極擴充產能，拓展新業務布局，在高端金屬材料需求快速增長的情況下，未來增量空間可觀。

磁材：汝鐵硼需求具備成長性，稀土價格企穩利好經營利潤釋放

圖：磁性材料分類

永磁材料又稱硬磁材料，其特點是各向異性場高，矯頑力高，磁滯回線面積大，磁化到飽和需要的磁化場大，去掉外磁場后它仍能長期保持很強的磁性，常見的永磁材料包括金屬永磁、鐵氧體永磁以及釹鐵硼永磁。

釹鐵硼需求仍有持續釋放的動力：稀土永磁在變頻空調、節能電梯等領域已形成穩定的供應基數，在新能源汽車確定性較高及消費電子邊際改善的情況下，以及風電、工業電機、工業機器人等前景可期的領域加持下，釹鐵硼需求有望持續釋放，我們預計2025年全球高性能釹鐵硼磁材需求量將達到22.4萬噸。

稀土價格有望維持較高景氣度，利好中游利潤釋放：我國在稀土資源儲備及產能供給上具備優勢，特別是工信部多次強調“稀土要賣出稀的價格”，以及政策層面持續的整合預期下，鐠釹產能的釋放或趨于有序，預計2023-2025年國內配額年度同比增速維持15%。另外海外由于建設周期、開采成本及冶煉分離產能不足等因素影響，預計短期供給釋放或有限。基于對于釹鐵硼需求的預期，鐠釹系供需有望長期維持緊平衡，鐠釹價格有望維持較高景氣度，而磁材企業一方面可以合理轉移成本至下游，也可以通過技術的優化降低稀土用量從而賺取更多的差價。

軟磁材料：電子電路核心材料，光儲車催生可觀需求

軟磁材料是磁性元件的重要原材料，磁性元件在電子電路起著變壓、隔離、整流、變頻、倒相、阻抗匹配、逆變、儲能、濾波等作用，為各類電子、電氣設備所必需，也是電源裝置的核心元件之一。

軟磁材料發展經歷了四個發展階段，依次為金屬軟磁、鐵氧體軟磁、非晶及納米晶、金屬軟磁粉芯。由于軟磁材料的作用趨同，主要作用均為控制和轉換電能，而目前磁性元器件的發展趨勢為高頻化、小型化、高可靠性及磁集成，軟磁材料或需滿足在一定功率及電流頻率下，達到磁損耗和成本的最優解。

合金軟磁粉芯：磁芯是電感元件的核心部件之一，合金軟磁粉芯是指將符合性能指標的合金軟磁粉采用絕緣包覆、壓制、退火、浸潤、噴涂等工藝技術所制成的磁芯。金屬合金軟磁粉是指含有鐵、硅及其他多種金屬或非金屬元素的粉末，其成分、純度、形貌等關鍵特性決定了磁芯的性能。

光伏逆變器：逆變器為光伏發電系統中的核心設備，其中逆變電感及升壓電感將帶來軟磁需求。光伏逆變器中Boost升壓電感及濾波電感需要使用軟磁材料。光伏逆變器的市場規模隨著光伏市場的強勁增長而不斷擴大，而光伏逆變器中，將光伏電池板發出的不穩定的直流電升壓成穩定的直流電壓的電路中Boost升壓電感是其關鍵核心磁元件，其后將穩定的直流電壓通過逆變電路轉換成50Hz正弦波交流電，輸入電網時，需要使用重要的大交流輸出濾波電感。合金軟磁粉芯是組串式逆變器的標配。傳統集中式逆變器所處環境為低頻、高功率應用場景，因此采用硅鋼材料；而組串式逆變器相對高頻、高功率應用場景，硅鋼片難以滿足頻率需求，金屬軟磁粉芯是更好的選擇，而微型逆變器功率較低，適合使用磁通密度偏低的鐵氧體軟磁材料。

圖：金屬磁粉芯在光伏逆變器的主要應用場合

據TrendForce預計，2023、2025年國內光伏新增裝機量依次達到130GW、237GW，2022-2025年復合增速達39.7%，同時預計2023、2025年全球光伏新增裝機量依次達到351GW、593GW，2022-2025年復合增速達43.7%。在此假設下，預計2023、2025年國內光伏領域合金軟磁粉芯依次達到32604、63022噸，2022-2025年復合增速達43.7%；2023、2025年全球光伏領域合金軟磁粉芯依次達到87981、157699噸，2022-2025年復合增速達41.1%。

非晶帶材：配電變壓器提效，非晶帶材需求可觀

非晶合金主要制品非晶合金薄帶是采用急速冷卻技術將合金熔液以每秒百萬度的速度快速冷卻，得到厚度約0.03mm的非晶合金薄帶，其物理狀態表現為金屬原子呈長程無序的非晶體排列。得益于上述極端生產工藝形成的特殊原子結構，使得非晶合金具有低矯頑力、高磁導率、高電阻率等良好的性能。

政策支持節能變壓器，非晶滲透率有望提升：國內配電變壓器市場格局中呈現以硅鋼變壓器為主、非晶合金變壓器為輔的結構。綜合國家電網和南方電網的招標數據情況，2021年國內非晶合金變壓器的市場份額占比約為25%。其中，南方電網的非晶變壓器招標采購占比更高，主要是由于南方電網主要覆蓋廣東、廣西、貴州、海南、云南等地區，其所覆蓋區域用電負荷和集中度相對偏低，非晶變壓器節能降耗的作用更為明顯。工信部、市場監管總局和國家能源局2020年12月聯合印發的《配電變壓器能效提升計劃（2021-2023）》要求加快高效節能變壓器推廣應用，明確要求禁止未達標變壓器接入電網，“自2021年6月起，新采購變壓器應為高效節能變壓器。到2023年，高效節能變壓器在網運行比例提高10%，當年新增高效節能變壓器占比達到75%以上；開展非晶合金等高效節能變壓器用材料創新和技術升級，加強立體卷鐵芯結構等高效節能變壓器結構設計與加工工藝技術創新”。

非晶降低空載損耗，運營成本優勢明顯：非晶合金薄帶的低矯頑力、高磁導率、高電阻率等特性使得材料更易于磁化和退磁，可顯著降低電磁轉換損耗，據云路股份公告，非晶變壓器空載損耗較硅鋼變壓器降幅約為60%-80%，在軌道交通、數據中心等高可靠性用電、低負載率的運行場景下，節能優勢更為顯著。

需求快速提升，非晶帶材放量可期：我們預計2025年非晶帶材需求將達到17.42萬噸，2022-2025年年均復合增速為23.2%。其中2025年配電變壓器帶來的非晶帶材需求將達到13.37萬噸，由于政策層面節能變壓器的要求以及非晶變壓器在運營成本上的優勢，我們預計配電變壓器中非晶變壓器的滲透率呈現快速提升的趨勢，預計2025年國網、南網招標中非晶變壓器的占比分別達到45%、65%。

納米晶：性能優良，或替代部分鐵氧體市場

納米晶材料的主要成分是鐵、銅、硅、硼等，這些特定成分的合金，先利用急冷技術制造成為非晶態材料，再經過熱處理使其產生晶粒尺寸為納米級的結晶。納米晶材料具有優異的磁性能，及優異的溫度穩定性，特別是在20kHz-50kHz等頻率使用時，可以取代鐵氧體。我們假設納米晶可以一定比例替代鐵氧體，假設2022-2025年替代比例依次為1%、1.5%、2%、2.5%，預計2023年、2025年全球納米晶需求依次可以達到0.6、1.1萬噸。

鎢絲&銀包銅：光伏降本疊加技術升級，上游原料有望快速放量

鎢絲：替代碳鋼金剛線趨勢確定性高，市場空間可觀。金剛線主要用于硅片切割，鎢絲金剛線指的是母線基體為鎢絲的金剛線，被認為是碳鋼金剛線的替代品。鎢絲作為一種新型材質，在強度方面具有天然優勢，目前國內量產的光伏用切割鎢絲已做到35μm以下，并逐步向30μm研發。中短期來看，鎢絲金剛線在替代碳鋼金剛線上存在一定的成本優勢。成本對比方面，由于出片量=硅棒長度/槽距（硅片厚度+金剛線線徑+砂徑），因此金剛線線徑下降及硅片厚度減小將使得出片量增加，從而降低硅料損耗。

長期來看，由于光伏鎢絲對前代碳鋼絲產品具有顯著性能優勢，符合下游硅片加工薄片化、大片化的發展趨勢。薄片化意味著碎片率上升，而相同切割工藝下，線徑更細的鎢絲在切割加工時對硅片的表面損傷更小，能夠帶來良品率上升。大尺寸化則對金剛線的切割能力、抗拉強度有更高要求，鎢絲抗拉強度高、斷線率低，能夠跟隨硅片大尺寸化的發展趨勢。

銀包銅粉：HJT放量在即，銀包銅粉需求空間可觀。HJT具備良好的發展前景。HJT技術則是通過增加一層非晶硅異質結來提高VOC開路電壓，從而提高電池片的轉換效率。HJT理論極限效率可高達27.5%，既可以最大程度簡化工藝，而且降本方向明確（硅片切薄、降低銀漿耗量），效率提升空間又較大。

光伏銀漿是光伏電池最重要的輔料，直接影響光伏電池光電轉換效率。另外據2022年11月潤元集團官方公眾號披露，作為光伏電池的核心輔料，光伏銀漿成本占比在10%-11%，在新一代HJT電池中，光伏銀漿成本占比達到24%，光伏銀漿的重要性逐步提升。根據技術路線及工藝流程分類，光伏銀漿可分為高溫銀漿及低溫銀漿。由于HJT電池非晶硅薄膜含氫量較高等特有屬性，要求生產環節溫度不得超過250℃，助推低溫銀漿技術研發及其產業化。銀包銅一般用于低溫銀漿，可以大幅度降低光伏銀漿含銀量，從而降低漿料成本。據晶銀新材公開信息，HJT低溫銀漿降本主要有三個途徑：（1）降低漿料耗量，一是通過主柵采用高拉力漿料，二是通過細柵采用高性能漿料。（2）導入國產銀粉進行降本，最終實現100%的進口粉替代。（3）導入賤金屬，即使用銀包銅粉部分替代銀粉。據晶銀新材公開信息，銀包銅方案降本效果最佳。據聚和材料公告，以正面銀漿為例，成本構成中 98.25%為銀粉，有機原料及包裝材料等合計占比不足1%。

增材制造上游原材料：前景廣闊，高性能對應高利潤

增材制造應用廣泛，相對傳統制造具備成本低的優勢。增材制造行業上游為原材料及零件，包括增材制造原材料、核心硬件和軟件等，中游為設備制造和打印服務，下游則包括航空航天、汽車、醫療、消費及電子產品等應用領域。增材制造作突破了傳統制造業技術的幾個復雜性難題：形狀復雜性、材料復雜性、層次復雜性和功能復雜性，與此同時也能減少成本，加速由設計到實現的過程。

全球增材制造市場規模可觀，我國增材制造市場方興未艾。從下游需求上看，據HUBS，2026年全球增材制造市場規模將達到372億美元，2022-2026年復合增速預計為20.92%，另據賽迪顧問，2022年國內增材制造市場規模將達到348.5 億元。從需求結構上來看，2019年全球增材制造中汽車、消費、航空航天、醫療等領域占比靠前，而國內64%的需求都來自于工業領域。

金屬材料在增材制造原材料中占比最大。從增材制造原材料上看，據HUBS，以及RolandBerger報告中測算增材制造原材料占行業價值量約為25%，預計2026 年全球增材制造原材料市場規模將達到93億美元，2022-2026年復合增速預計為20.92%，另據賽迪顧問，2022年國內增材制造原材料市場規模將達到73.5億元。從材料分類上來看，2019年全球增材制造中金屬材料占比最大約為18.2%，國內增材制造中金屬材料則高達38%。以上述全球增材制造原材料市場規模測算，以其中20%價值量為金屬粉末，則2023年、2025年全球增材制造金屬粉末市場規模預計將依次達到40.4億美元、61.8億美元。

圖：全球增材制造原料市場空間預測（億美元）

增材制造金屬原材料性能高，單位利潤可觀。增材制造要求金屬滿足純度高、球形度好、粒徑分布窄、含氧量低、流動性好等性能，目前增材制造用金屬粉末材料主要集中在鐵、鈦、鈷、銅、鎳等金屬及其合金方面，廣泛用于汽車、航空航天、醫療等領域。

高端銅合金材料：醫療設備高景氣賽道，關鍵零部件國產替代方興未艾。

CT設備及重要組件CT球管市場或存在較大的國產替代空間：CT設備銷售金額口徑，國產品牌占26.52%，進口品牌占72.5%，其原因是在價格上國產CT相比進口品牌偏低。TOP10依次是GE占比27.46%、西門子23.85%、飛利浦16.18%、聯影15.14%、東軟7.91%、Canon（佳能）5.01%、安科1.49%、明峰 1.01%、賽諾威盛0.58%以及康達0.39%。斯瑞新材主營CT和DR球管零組件，具體產品包括管殼組件、轉子組件、軸承套、陰極零件等。管殼組件用于支撐陰、陽極并形成真空，為產生X射線提供條件，因此對無磁性和氣密性要求極高；轉子組件用于承載陽極靶材并使其高速旋轉，防止電子聚集轟擊陽極靶材造成局部融化而失效，因此要求材料具有極低的含氣量、極低的微觀組織缺陷，以及可靠的焊縫質量和機加工精度；軸承套用于支撐軸承，并對高速運轉的軸承起到保護作用，因此軸承套需要具備較高的機械性能。

CT設備市場規模有望穩步增長。據灼熾咨詢，2030年全球CT設備市場規模為242.3億美元，2021-2030復合增速5.8%；2030年中國CT設備市場規模為331.4億元，2021-2030復合增速8.5%。

另外隨著國內CT設備及關鍵零組件自供比例增加，斯瑞新材的銅合金產品銷售規模有望持續提升。據我們測算，預計2023、2025年，國內CT設備保有量依次達到51120臺、61855臺，2022-2025年復合增速為10.0%。在此假設下，國內 2023、2025年CT球管零組件市場規模依次達到8.9、10.8億元，2022-2025年復合增速為9.3%，未來隨著CT球管國內產能供給釋放，相關銅合金零組件國產替代規模可觀。

航空航天市場穩步發展，火箭噴管用銅合金材料需求升級：2022年我國航天發射次數達到64次，位居世界第二位，未來發射次數預期可觀。在航天發射數量再次刷新歷史紀錄的這一年中，我國航天事業取得令人矚目的成就，一批航天重大計劃達成或逐步接近設定目標，更長遠的探索計劃則蓄勢待發。

2022年海外火箭入軌發射共計122次。美國以87次發射位居第一，占全球的46.8%，主要得益于SpaceX獵鷹系列全年發射61次。同時通過增加發動機推力，減少一子級發動機數量對于增加發射可靠性、降低發射費用都有非常積極的意義，大推力火箭趨勢明確，也將帶動火箭噴管需求。

火箭噴管用銅合金材料市場空間廣闊，高端制造產品附加值高。CuCrZr、CuCrNb等高溫銅合金霧化粉末，可用于制備火箭噴管和燃燒室等，隨著商業航天市場逐步發展，國外以SpaceX，Blue Origin 為首的公司已經布局了銅合金增材制造火箭噴管和燃燒室。據我們測算，2025年全球、國內火箭噴管用銅合金材料價值依次合計約10.39、3.89億元，2022-2025年復合增速依次為12%、15%。

四、結語

近年來，國內供給側改革和能耗管控、疫情影響和貿易摩擦等外生擾動、新老產業加快替代等因素，致使新材料領域加速變革。對于工業金屬領域來說，行業發展邏輯已經從需求端轉向供給端。產業升級進程中，衍生出了眾多材料方面供給需求的短期錯配和長期矛盾，這在很大程度上決定了金屬新材料領域的發展走向。綜合市場需求和技術演進程度，業界提出，在產業鏈前端，可面向關鍵金屬資源需求，提升冶金產業創新效率。在產業鏈中端，可將制造過程中的工藝難題轉移到材料上，通過材料與結構方面的創新解決產品制造過程中的問題，突破成型工藝、應力匹配等技術環節。在產業鏈終端，根據產業鏈延伸需要定制符合相關指標的產品，最終應用于大功率微波通信、工業控制功率電子模塊、5G/6G基站電子模塊、高速列車控制器、電力系統功率模塊等高精尖產品。

新材料產業的發展可賦能其他產業的快速躍進，按此思路，跨行業協同式創新將為金屬新材料領域的發展指明路徑。金屬新材料領域的行業壁壘呈日漸加深的態勢，高端金屬材料迭代升級加速，中低端金屬材料在成本線上反復，對不具備資源優勢和技術優勢的我國企業影響較大。在高溫合金、高性能合金、高品質特殊鋼、高純稀有金屬材料、高端稀土功能材料等高端金屬新材料方面，我國尚處于不斷追趕國際水平的過程中，隨著產業升級和戰略轉型，國產化和進口替代的需求迅速放大因而壓力較大；中低端金屬材料則以價格戰的形式掩蓋了行業壁壘的本質，對下游終端應用的相關產業造成困擾。

節約化、增值化和循環利用等實現稀貴金屬高效利用的關鍵方向對于金屬新材料同樣適用，可通過精細化制備技術創新，大力發展高分散、高致密、高純化、高取向等精細化制備技術，在保證金屬新材料的功能屬性前提下，最大程度地節約原料，獲取更高、更穩定的產品性能。此外，金屬新材料的研發存在研發周期過長、研發投入過大的問題，使用AI賦能金屬新材料的研發被視為目前的最優解，但我國相當部分的AI產業資源偏向消費類，專研制造類的不多。