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粉末冶金:高端材料,千億市場
 
1、粉末冶金發(fā)展歷程
粉末冶金作為一種既古老又充滿活力的先進材料制備和成形技術(shù),起源于古代陶瓷制備 技術(shù)和煉鐵技術(shù),為人類社會的發(fā)展做出了重要貢獻。據(jù)《粉末冶金原理》,18世紀中葉,粉末冶金制鉑技術(shù)在歐洲的興起,開啟了古老粉末冶金技術(shù)的復(fù)興時代。直至1909年,粉末冶金法延性鎢的問世標志著近現(xiàn)代粉末冶金時代的來臨。隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品需求的提高,20世紀70 年代粉末注射成型工藝出現(xiàn),20世紀90年代末金屬增材制造技術(shù)得以研究和發(fā)展,粉末冶金技術(shù)的飛速發(fā)展為整個工業(yè)界帶來了巨大的變革。100多年來,粉末冶金技術(shù)蓬勃發(fā)展,各種重要新型材料和關(guān)鍵性制品不斷涌現(xiàn), 成為當今國民經(jīng)濟和科學技術(shù)不可或缺的重要工程技術(shù)之一。



2、粉末冶金工藝
粉末冶金是最先進的金屬成形工藝粉末冶金技術(shù)是將金屬粉末制成復(fù)合材料以及各種類型制品的核心技術(shù)工藝,其將金屬 粉末或者復(fù)合粉末作為原材料,經(jīng)過成型和燒結(jié)等工藝加工成金屬制品。作為一門新興的材料制備技術(shù),粉末冶金技術(shù)能耗低,具備近凈成型的優(yōu)勢,材料利用率高達95%, 是最先進的金屬成形工藝。
粉末冶金技術(shù)所帶來的重要變革主要體現(xiàn)在兩個方面:1)開發(fā)新型材料和關(guān)鍵制品的先進技術(shù)。1909 年開發(fā)出的粉末冶金延性鎢絲,為人類社會帶來了光明。1923 年硬質(zhì)合金的問世,將金屬切削加工效率提高幾十倍甚至上百倍,為切削加工、采掘鉆探以及其它加工業(yè)帶來革命性變革。20 世紀 30 年代以來,基于粉末冶金技術(shù)開發(fā)的難熔金屬、電觸頭材料和磁性材料(包括稀土永磁材料),為電氣化系統(tǒng)和通訊設(shè)備提供關(guān)鍵器材和元件。2)生產(chǎn)高性能金屬機械零件的先進成形工藝。由于粉末冶金技術(shù)能實現(xiàn)材料的近凈成型,具有原材料利用率高(約 95%)、生產(chǎn)效率高、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢,能夠直接生產(chǎn)形狀復(fù)雜高精度的高性能粉末冶金產(chǎn)品。世界范圍內(nèi)的粉末冶金機械零件產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,確立其作為現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成地位。


粉末冶金是一種綠色、低能耗、高材料利用率的技術(shù),符合高質(zhì)量發(fā)展趨勢粉末冶金工藝優(yōu)勢突出,為可持續(xù)發(fā)展帶來巨大空間。相比鑄造、鍛造等其他冶金工藝,粉末冶金是最先進的金屬成形工藝,也是最綠色低碳的工藝。與傳統(tǒng)冶金工藝相比,粉末冶金材料利用率最高(95%以上,傳統(tǒng)機加工只有 50%)、能耗最低,根據(jù) EPMA,用于制造粉末冶金部件的原材料中約 80%來自回收廢料,在某些情況下,將鑄造或鍛造部件轉(zhuǎn)換為粉末冶金可節(jié)省 40%或更高的成本。除此之外,利用粉末冶金還可加工形狀復(fù)雜的零件,生產(chǎn)難熔的金屬以及化合物等。當使用粉末冶金技術(shù)對統(tǒng)一形狀數(shù)量眾多的產(chǎn)品進行生產(chǎn)時,例如齒輪等費用較高的產(chǎn)品,可以極大降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。粉末冶金
這些優(yōu)勢為它的可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的空間。粉末冶金的高材料利用率促進了原材料的有效利用,降低了能源消耗,提高了勞動效率。這些特性使其在汽車、電氣、能源、航空航天、醫(yī)療、國防、工業(yè)和消費市場的應(yīng)用中穩(wěn)固地確立了自己的地位。



3、粉末冶金產(chǎn)業(yè)鏈
粉末冶金廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子、機械和建筑等領(lǐng)域,在產(chǎn)業(yè)升級和綠色制造的大時代背景下,各領(lǐng)域?qū)Ω呔群洼p量化組件的需求正在快速增長。汽車和航空航天行業(yè)在提高對輕量化零部件的需求方面走在前列,為消費者提供節(jié)能解決方案。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法無法生產(chǎn)這種輕量化且高精度的部件,但先進的粉末冶金工藝,如金屬粉末注射成型MIM)、粉末冶金增材制造(3D 打?。┑裙に嚹芤韵鄬^低的生產(chǎn)成本高效地生產(chǎn)此類非標組件。
粉末冶金技術(shù)的不斷提升,推動粉末冶金產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向高端市場拓展。新能源汽車、光伏、風電、儲能、航空航天、通信、醫(yī)療等新興領(lǐng)域快速發(fā)展,又對高性能、低成本的定制化、個性化的新材料及部件需求大幅提升。而粉末冶金技術(shù)的進步可以助力低端同質(zhì)化產(chǎn)品的規(guī)?;a(chǎn)向高端定制化產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)升級。所謂的規(guī)?;a(chǎn)不僅是產(chǎn)能規(guī)模的擴大,而是生產(chǎn)效率的提升,進而節(jié)約能源并降低成本。金屬粉末是實現(xiàn)非標冶金產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)的基礎(chǔ)。
 


4、粉末冶金市場規(guī)模
據(jù) PMR 公司(Persistence Market Research),盡管遭遇了 2019 新冠疫情,粉末冶金全球銷售在 2017-2021 年期間依然維持 3.4%的復(fù)合增長率,2021 年全球市場規(guī)模達到 89億美元。由于新能源汽車、光伏、儲能、航空航天等領(lǐng)域更喜歡先進的制造工藝,減少時間、成本和勞動力,同時提高生產(chǎn)效率,需求預(yù)計將在 2022-2032 年經(jīng)歷更高的增長,預(yù)計全球市場規(guī)模將從 2022 年的 95 億美元增至 2032 年的 193 億美元,年均復(fù)合增長率(CAGR)為 7.4%。
美國是粉末冶金最大的消費國,其次是中國。PMR 預(yù)計 2022 年美國的市場規(guī)模將達到 27億美元,北美市場占比達 30.9%。隨著各種技術(shù)進步和尖端制造技術(shù)的迅速采用預(yù)計將促進美國金屬粉末需求快速增長。由于對高精度、耐用性和高強度組件的需求,3D 打印預(yù)計將在醫(yī)療保健和國防部門經(jīng)歷高速增長。中國是世界第二大經(jīng)濟體,同時是全球制造業(yè)大國,金屬粉末在電子、汽車、航空航天、新能源、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用空間廣闊,疊加產(chǎn)業(yè)升級和進口替代,中國的金屬粉末市場規(guī)模有望進入加速擴張階段。
從粉末冶金工藝來看,增材制造(3D打?。⑹俏磥硎袌鰸摿ψ畲蟆⒃鏊僮罡叩墓に嚰夹g(shù)。據(jù) BCC Research,全球增材制造粉末冶金市場規(guī)模 2022 年預(yù)計為 4.119 億美元,到 2027年達到 11 億美元以上,復(fù)合年增長率(CAGR)為 22.6%。其中北美地區(qū) 2022-2027 年從1.562 億美元增長至 3.434 億美元(CAGR 17.1%),亞太地區(qū) 2022-2027 年從 1.091 億美元增長至 3.71 億美元(CAGR 27.7%
 
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