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。 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 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 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 金属陶瓷刀具适用于钢材料精加工，刀具厂商积极布局，未来市场提升空间广阔。以Ti(C,N)基为代表的金属陶瓷与被加工材料的亲和性极低，故不易产生粘刀和积屑瘤现象，使加工表面非常光洁平整。其刀具寿命较WC基硬质合金提高数倍，但抗弯强度和韧性比WC基硬质合金差，因此主要用于高速精加工或半精加工碳钢、不锈钢、球墨铸铁等，不适宜于重切削及断续切削。市场结构方面，2018年陶瓷刀具在我国切削刀具市场占比仅为8%，提升空间广阔。产业化进展方面，刀具厂商积极布局：欧科亿“数控刀具产业园项目”包含新建500万片金属陶瓷刀片，产能将于2024年进入产能投放阶段；华锐精密IPO募投项目建成达产后将拥有500万片金属陶瓷数控刀片产能；中钨高新子公司株钻公司开发金属陶瓷车刀片新产品；新锐股份金属陶瓷产品目前处于开发和推广阶段。 图3：我国切削刀具产品市场结构（2018） 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。 3.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。