金属与材料行业研究周报：兼具金属与陶瓷性能优势，金属陶瓷应用前景广阔

行业报告 | 行业研究周报 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 金属与材料 证券研究报告 2024 年 02 月 04 日 投资评级 行业评级 强于大市(维持评级) 上次评级 强于大市 作者 刘奕町 分析师 SAC 执业证书编号：S1110523050001 liuyiting@tfzq.com 资料来源：聚源数据 相关报告 1 《金属与材料-行业专题研究:AI 算力时 代 下 ， 哪 些 金 属 材 料 受 益 ？ 》 2024-01-28 2 《金属与材料-行业研究周报:宏观情绪 向 好 ， 基 本 金 属 价 格 走 高 》 2024-01-28 3 《金属与材料-行业研究周报:海外宏观情绪施压，金属价格有所回调》 2024-01-21 行业走势图 兼具金属与陶瓷性能优势，金属陶瓷应用前景广阔 事件：2024 年 2 月 1 日，由国家发展委牵头会同相关部门共同修订形成《产业结构调整指导目录（2024 年本）》正式实施，金属陶瓷入选鼓励类目录。 金属陶瓷兼具金属与陶瓷性能优势 金属陶瓷，是由金属/合金与一种或多种陶瓷所组成的非均质复合材料，其中陶瓷占比 15%~85%（体积分数）。组织结构方面，金属陶瓷理想结构为弥散且均匀分布的陶瓷颗粒表面被连续薄膜形态的金属相包裹；特性方面，金属陶瓷既保持了陶瓷高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有良好的金属韧性与可塑性，是一种介于高温合金与陶瓷材料之间的高温材料；制备工艺方面，金属陶瓷的制备工艺主要包括热压法、粉末烧结法和浸渍法，前期都需要将陶瓷基和金属合金或粉末粉碎研磨，得到粒径＜5μm 的细粉。根据金属陶瓷中主要非金属相种类，金属陶瓷主要分为六种类型：氧化物基、碳化物基、碳氮化物基、氮化物基、硼化物基、硅化物基。 综合性能优异，金属陶瓷应用前景广阔 金属陶瓷综合性能优异，具有硬度高、红硬性好、耐磨性强、化学稳定性好的特点，与金属间的摩擦系数低，已在诸多领域得到广泛应用：1）航空航天：发动机叶片、小轴瓦、火箭喉衬、内衬等；2）装备制造：涂层、导向辊、耐磨衬板、PCB 钻头、模具、高温轴承、触头等；3）建材采矿：粉碎机锤头、钻井设备钻头、耐磨部件工作面、风机等；4）切削加工：车刀、镗刀、轴承刀、各类砂轮等。刀具方面，金属陶瓷刀具适用于钢材料精加工，2018 年陶瓷刀具在我国切削刀具市场占比仅为 8%，近年来欧科亿、华锐精密、中钨高新、新锐股份刀具厂商积极布局，金属陶瓷刀具潜力可期。 政策引导发展，金属陶瓷有望加速拓展应用领域。 2 月 1 日，由国家发展委牵头会同相关部门共同修订形成《产业结构调整指导目录（2024 年本）》正式实施，金属陶瓷入选鼓励类目录。金属陶瓷综合性能优异，我们认为在政策驱动下，伴随材料成分的优化设计与增材制造等制备新工艺的不断探索，金属陶瓷有望持续拓展在金属加工、模具制造、交通运输、电子工业以及军工等领域的应用，建议关注行业及公司相关进展。 风险提示：技术发展不及预期风险；下游需求不及预期风险；产业政策推进不及预期风险。 -40%-34%-28%-22%-16%-10%-4%2023-022023-062023-10金属与材料沪深300 行业报告 | 行业研究周报 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 1. 金属陶瓷：兼具金属与陶瓷性能优势的复合材料 金属陶瓷兼具金属与陶瓷性能优势，是一种介于高温合金与陶瓷材料之间的高温材料。金属陶瓷，是由金属/合金与一种或多种陶瓷所组成的非均质复合材料，其中陶瓷占比 15%~85%（体积分数）。组织结构方面，金属陶瓷理想结构为弥散且均匀分布的陶瓷颗粒表面被连续薄膜形态的金属相包裹；特性方面，金属陶瓷既保持了陶瓷高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有良好的金属韧性与可塑性，是一种介于高温合金与陶瓷材料之间的高温材料；制备工艺方面，金属陶瓷的制备工艺主要包括热压法、粉末烧结法和浸渍法，前期都需要将陶瓷基和金属合金或粉末粉碎研磨，得到粒径＜5μm的细粉。 图 1：金属陶瓷刀片实物图 图 2：金属陶瓷组织结构示意图 资料来源：金属加工公众号，天风证券研究所 资料来源：新锐股份《碳氮化钛基金属陶瓷》，天风证券研究所 根据金属陶瓷中主要非金属相种类，金属陶瓷主要分为六种类型：氧化物基、碳化物基、碳氮化物基、氮化物基、硼化物基、硅化物基。其中，Ti(C,N)基金属陶瓷是在 TiC 基金属陶瓷基础上发展起来的一种具有高硬度、高强度、优良的高温和耐磨性能、良好的韧性以及密度小、导热率高的新型金属陶瓷，独特的理化性能可使其广泛用作数控刀具、3C 模具、各类高温耐磨零部件以及电缆和化纤行业用特殊切断刀等。 表 1：金属陶瓷分类、特点及应用 类型 基质 金属粘结剂 特性 具体应用 氧化物基金属陶瓷 Al2O3、ZrO2、MgO、BeO 等 W、Cr、Co 耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高 导弹喷管衬套、切削刀具 碳化物基金属陶瓷 TiC、WC、SiC 等 Co、Ni、Cr、W、Mo等 高硬度、高耐磨性、耐高温 高温轴承、密封环、叶片 碳氮化物基金属陶瓷 Ti(C,N)，其他碳化物为添加剂 Co-Ni、Mo 等 高硬度、高耐磨性、耐腐蚀、抗高温氧化、较好的韧性 切削刀具、3C 模具、高温耐磨零件 氮化物基金属陶瓷 TIN、BN、Si3N4等 - 超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性 应用较少 硼化物基金属陶瓷 TiB2、CrB2、ZrB2等 Fe、Mo、Cr 等 耐高温、耐腐蚀 火箭鼻锥、超音速飞机机翼前沿、涂层 硅化物基金属陶瓷 Ti-Si、Zr-Si、Mo-Si系等 部分或微量金属材质复合 优异的高温抗氧化性和导电导热性 硅化钼金属陶瓷工业应用广泛，如高温结构件、电阻加热元件等 资料来源：新材料在线，新锐股份《碳氮化钛基金属陶瓷》，新材料导读公众号，特种陶瓷联盟公众号，机械工程材料公众号，粉体网公众号，天风证券研究所 行业报告 | 行业研究周报 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 2. 综合性能优异，金属陶瓷应用前景广阔 金属陶瓷综合性能优异，具有硬度高、红硬性好、耐磨性强、化学稳定性好的特点，与金属间的摩擦系数低，已在诸多领域得到广泛应用：1）航空航天：发动机叶片、小轴瓦、火箭喉衬、内衬等；2）装备制造：涂层、导向辊、耐磨衬板、PCB 钻头、模具、高温轴承、触头等；3）建材采矿：粉碎机锤头、钻井设备钻头、耐磨部件工作面、风机等；4）切削加工：车刀、镗刀、轴承刀、各类砂轮等。 表 2：金属陶瓷应用前景广阔 应用领域 具体应用 应用图示 航空航天 发动机叶片、小轴