一、项目背景
碳化硅(SiC)晶须因其耐磨损,耐腐蚀,抗高温,轻质高强度的优异特性受到特别重视,被认为是最有潜在市场发展前景的先进材料,并首先在陶瓷基复合材料中获得应用。碳化硅晶须是陶瓷基、金属基、树脂基复合材料增强体,其中增强陶瓷基复合材料可广泛应用于汽车部件、金属成型、切割刀具、燃气轮机转子、涡轮定叶片、陶瓷发动机部件、拔丝模具、轴承、表面涂层等领域;增强金属基复合材料可广泛应用于航空、航天等尖端科学领域。
自上世纪60年代以来, 国际上对碳化硅晶须的制备和性能进行了一系列实验研究,并获得了工业应用。我国于八十年代将高温陶瓷晶须的研制列为“863”高科技项目,发展了以稻壳为原料的制备法,使碳化硅晶须的实现到了工业生产。目前世界上只有美国、日本的碳化硅晶须生产达到了高质量稳定生产,因此也形成了行业垄断。但总的看来,碳化硅晶须的产能还远未满足市场需求,因此发展潜力巨大。
二、技术简介
本项目以863研究成果和专利为核心,以稻壳为原料,采用高效绿色工艺,通过预处理、碳化、晶须制备等加工过程生产碳化硅晶须。本项目具有工艺程度高,技术成熟、操作稳定、生产可靠等特点。生产设备力求高效、节能、适用、经济。本项目生产的碳化硅晶须的产品纯度可达99%以上,单根碳化硅晶须的拉伸强度几乎达到碳化硅理论计算强度6.9GPa。用碳化硅晶须增强陶瓷和铝合金可显著提高制品强度。本项目的中试产品在与国外产品在尺寸、分布、高温抗氧化性、对复合材料力学性能等的技术指标对比中,均证明达到了国外同类产品的先进水平。
为实现原料的综合利用,我们还设计了一系列集成产品,可生产国家产业政策所鼓励的超细高纯白炭黑、超高比表面积活性炭和制备高技术材料碳化硅晶须及其晶须增强增韧复合材料,生产过程中又充分利用了稻壳燃烧所产生的热能,最大限度地利用了稻壳资源,如下图所示:
三、市场分析
目前,世界范围内碳化硅晶须的年需求量在几百吨以上。由于碳化硅晶须为美国垄断,限量出口,所以我国每年的进口量非常有限。我国市场对碳化硅晶须的潜在需求旺盛,以机械加工业所使用的陶瓷刀片为例,目前我国年消费陶瓷刀片250多万片,其中碳化硅晶须增韧陶瓷刀片皆为进口。如以每个刀片重20g计算,其中碳化硅晶须含量15%~20%,则每片增韧陶瓷刀片中含3g 碳化硅晶须, 250万片这样的刀片则需要7500kg碳化硅晶须。若考虑碳化硅晶须今后在刀具、磨具、钻具等前述各行业中的使用,碳化硅晶须的国内市场就已经十分巨大了。现在市场已经呈现供不应求局面。美国航天局研究称,碳化硅晶须表面涂层技术的成功将使其需求大幅度增加,故投资碳化硅晶须市场的风险极低。
四、投资规模
新建年产10吨的碳化硅晶须生产厂,需厂房面积约2000平方米,投资(含设备投资和初期流动资金)约3000万元,其中关键设备为国外进口。
五、效益分析
碳化硅晶须定价参考国际市场行情约5000元/kg,年产10t碳化硅晶须的产值约为5000万元,其年生产成本约为800万元,年利润可达4000多万元。
六、合作模式
根据客户需求运用自有技术,向客户提供碳化硅晶须生产解决方案。在该方案的基础上,提供设备的选型、生产厂房的建设检验、设备安装指导、技术支持以及生产运营人员的培训等系统技术服务工作。
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