特种有色金属合金制品是指是指以有色金属为基体,通过添加特定合金元素并采用特殊工艺制备的具有特殊性能的一类高性能合金材料由多种金属元素通过特定工艺制成的具有特殊性能的有色金属合金材料。
特种铝合金采用电磁搅拌工艺进行半连续铸造成形,通过电磁场作用强制熔体流动,获得成分均匀、晶粒细化、缺陷可控的超越常规铝合金的高强、耐腐蚀、耐高温等优异性能,广泛应用于航空航天、轨道交通等领域,长期以来一直是全球航空航天领域不可缺少的关键轻质结构材料。根据中国工程院《我国航空铝合金产业发展战略研究》数据,2025 年我国航空铝合金的需求将达到 5~10 万吨/年,到 2035 年将达到 15~20 万吨/年。
特种铜合金是指通过向铜基体中添加镍、锡、锰、镁、钛等元素,并采用水平连铸、强力加工、精准热处理等特定工艺,获得特殊性能(如高强度、高弹性模量、高电阻率等)的一类高性能铜基合金。其核心特征在于通过成分优化设计,突破传统铜合金的性能局限,以满足极端或特定工业应用场景的严苛需求,逐渐成为高端制造领域的核心材料之一。
受益于航空航天、新能源汽车、电工电子等下游领域需求的不断释放,特种铜合金正迎来市场高速增长与技术突破的双重机遇。
航空航天领域是铝合金材料的高端应用领域之一。在航空领域,铝合金被广泛用于飞机机翼、机身框架等部位,其轻质高强的特性可使飞机自重降低,提高燃油效率,降低运营成本。此外,铝合金还可用于制造航空发动机的风扇叶片、机匣等部件,其良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能能够满足航空发动机的苛刻要求;在航天领域,铝合金用于制造火箭的箭体结构、卫星的框架等,其轻质高强的特性有助于提高航天器的运载能力和可靠性。
随着我国国防支出的不断提升与商业航天的兴起,我国航空航天行业发展势头强劲。据高盛预测,未来五年内全球各地将发射多达 70,000 颗低轨道卫星,其中约 53,000 颗来自中国,到 2035 年,全球卫星的市场规模将从目前的 150亿美元增长到 1,080 亿美元。此外,根据前瞻产业研究院数据,2029 年中国商业航天产业市场规模将达到 6.6 万亿元人民币,2024-2029 年年均复合增长率约23%。
随着全球对节能减排和轻量化需求的增长,汽车领域对铝合金的需求激增。铝合金具有较高的强度、良好的铸造性能和塑性加工性能,使其成为汽车轻量化的理想材料。据中国汽车工业协会资料,空载情况下,汽车整车重量降低 10%,燃油效率可提高 6%-8%;整车重量每减少 100kg,其百公里油耗可降低 0.4-1.0L。
因此,铝合金在汽车领域尤其是车体、轮毂等部件上的应用日益广泛。此外,随着新能源汽车的渗透率不断提升,汽车迎来电动化和智能化浪潮。高性能铜合金因其优异的导电性、导热性、高强度和耐腐蚀性,被广泛应用于新能源汽车电流和信号传输、电机和电控系统元器件制造、充电设施等应用场景。
在新能源汽车市场的强力拉动下,我国乘用车销量持续上升。根据中国汽车工业协会数据,2024 年,我国乘用车销量达到 2,756.3 万辆,较 2020 年 2,017.8万辆增长 36.60%,年均复合增长率为 8.11%,其中新能源汽车销量达 1,286.6万辆,同比增长 35.5%。中国汽车工业协会预测 2025 年新能源汽车销量将达到1,600 万辆(含出口)。行业整体呈现出广阔的增长空间与良好的发展韧性,有望带动特种铝合金和特种铜合金的需求快速增长。
特种铜合金因其优异的导电性、导热性、机械强度和耐腐蚀性,在电子器件、能源传输和散热系统中的应用逐步扩大。如特种铜合金的高导电性可以确保高速数据连接器的信号传输稳定,高导热性可以满足高功率充电器的性能需求。新兴领域的快速发展将进一步拉动高性能特种铜合金材料创新和产业链升级。
根据思瀚咨询数据,2023 年中国电子级铜合金市场规模为 456 亿元,随着新能源汽车产业快速发展,5G 基站建设持续推进,物联网、人工智能等新兴技术的应用推广使得通信设备领域对高性能电子级铜合金的需求持续旺盛,2025年中国电子级铜合金市场规模将进一步扩大至 678 亿元。
特种铝合金与特种铜合金作为高端制造的核心基础材料,正加速向战略性新兴产业渗透。在航空航天、高速铁路、新能源汽车等领域,特种铝合金凭借高比强度、耐热耐蚀等特性,成为轻量化机身、高载荷结构件的首选材料,市场需求随全球高端装备升级持续攀升。
与此同时,特种铜合金在新能源、5G 通信及集成电路中的关键作用日益凸显:新能源汽车充电系统、储能电路连接依赖其高导电与抗腐蚀性能;5G 基站天线、数据中心散热模块则亟需铜合金在高频信号传输与高效热管理中的稳定表现,推动电工电子用特种铜合金规模快速扩张。未来特种合金技术发展将聚焦性能突破与生产效能的协同提升。
针对特种铝合金,通过合金成分优化设计、大规格整体成形技术及精密热处理工艺创新,重点开发兼具超高强度、耐损伤容限及耐热性能的 7xxx/2xxx 系高端合金,满足航空航天大尺寸构件高效精密制造需求。
特种铜合金则致力于导电性、机械强度与抗环境腐蚀的多性能平衡,优化高强高导铜基复合材料在极端工况下的稳定性,并开发高频高速场景专用铜合金,以适配 5G 通信与集成电路的微型化、高可靠性要求。两者均通过智能制造装备升级与工艺革新,实现从单一性能突破向综合效能跃升的跨越。
铝合金熔铸制备技术及配套设备是铝合金发展的基础。高综合性能的铝合金微结构需要配套的加工设备和工艺实现,例如大规格高强韧特种铝合金材料的制备需要发展系列制备技术,以达到组织细化、均匀化、亚稳化以及高综合性能化的目标。
欧美国家除了在成分设计和合金体系建设方面拥有百年的积累外,在铝合金熔铸方面也处于领先地位,其掌握的先进技术包括高洁净熔体净化熔炼技术、铸锭均匀化设备和技术、大规格铝合金材料的均匀化加工和组织精细调控技术等。国内在铝合金熔铸方面大量吸收国外经验并引进先进设备,如美国 wagstaff和挪威海德鲁等公司的先进熔铸设备和技术。此外,通过国内高校、研究院所和企业的不断投入和创新,我国大规格铝合金铸锭的熔铸技术实现突破。
例如通过中南大学的超声辅助半连续铸造技术和中国有研的电磁搅拌半连铸铸造等技术制备的大规格铝合金材料在组织和性能控制方面有明显提升,部分产品已经实现国产化替代,应用在航空航天等关键装备领域。
特种铜合金行业技术升级遵循材料创新+工艺突破的双轮驱动发展路径。在材料体系创新方面,行业重点围绕功能导向型合金设计展开突破。例如高强高导系列铜合金通过微合金化技术(添加 Mg、Ag、Zr、Cr 等元素),实现抗拉强度≥500MPa 与导电率≥80%IACS 的协同提升,成功应用于时速 350 公里级高铁接触线系统;高强高弹系列铜合金采用多元合金化策略(Ti、Ni、Zn、Si、Al复合添加),开发出无铍环保型合金,其抗拉强度≥1000MPa、弹性模量≥200GPa,成为精密仪器核心元器件的优选材料。
在先进制备技术领域,行业着力突破高合金化材料的成形瓶颈。例如针对高镍白铜(Ni 含量≥30%)因液相线℃导致的传统连铸坯锭缺陷难题,厦门火炬特材率先实现关键工艺突破:自主研发的水平连铸系统通过熔体保护、定向凝固等技术创新,成功制备出组织致密的高品质白铜坯锭,其关键性能指标达到国际先进 Monel 400 合金标准。该技术自2000 年产业化以来,累计形成年产万吨级的生产能力,不仅填补了国内高端铜合金制备技术空白,更带动我国特种铜合金产业进入国际先进行列。
未来特种铜合金将沿着高性能需求驱动技术进步发展路线,开发导电与强度的平衡、极端环境适应性、高精度制造和低成本绿色可回收技术,在高端合金材料领域实现国产化替代。通过技术迭代和装备升级,攻克强度-导电率矛盾、成本偏高、长寿命需求等行业共性难题,在纳米结构铜合金、海洋工程耐蚀铜合金、复合铜合金材料方面取得重要突破。
欧美等发达国家在特种铝合金材料的开发与应用上积累了深厚的历史底蕴,美国铝业公司(Alcoa Corp.)、加拿大铝业(Alcan)和俄罗斯铝业公司(Rusal)等行业龙头在铝合金材料的研发方面起步较早,自 20 世纪 50 年代起便布局航空航天铝合金研发,已形成完整的产业链体系,成功申请了众多铝合金牌号,并广泛应用于航空航天、船舶制造等多个领域,在航空航天、军工等高端领域占据主导地位。例如美国铝业公司(Alcoa)研发的第三代铝锂合金可减轻飞机重量,已批量应用于波音 787 和空客 A350。
据 S&P Global 统计,2022 年全球航空航天铝合金市场规模达 82 亿美元,其中欧美企业合计掌控 68%的高端市场份额。我国特种铝合金行业整体起步较晚,主要参与者有山东南山铝业股份有限公司、南南铝业股份有限公司、西南铝业(集团)有限责任公司和中国有研等企业,行业内企业的整体技术水平与国际优势企业相比尚存在一定的差距,部分高端铝合金仍然需要进口,并受到国外的出口限制。
经过几十年的发展,国内科研院所和企业不断攻克技术难题,技术实力和竞争力持续提升,产品性能与国外领先水平的差距不断缩小,并在某些细分市场突破“卡脖子”技术,实现进口替代。西南铝业研制的 7050 铝合金预拉伸厚板打破国外技术垄断,成功应用于国产 C919大飞机。有研复材在特种铝合金材料制备方面创新地引入电磁搅拌工艺,并克服了电磁场在熔体处理中的趋肤效应,将电磁搅拌技术和半连续铸造创新集成,解决了高强韧铝合金大规格铸锭铸造开裂、晶粒粗大、成分偏析等问题,制备的特种铝合金材料在应用过程展现出良好的加工性能和综合力学性能,在航空航天锻件领域实现了国产替代。
特种铜合金领域,欧美国家起步早,技术领先、产业链成熟,在高端市场占据主导地位,代表企业有美国的 Wieland Group、Ampco Metal、MaterionCorporation 等公司,主要代表产品为高导电铜合金(如 CuCrZr)、铜镍合金(如CuNi10Fe1Mn)、耐磨铜合金(铝青铜、铍铜)等;欧洲代表企业为德国 KMEGroup、Aurubis 公司,代表产品为铜镍合金、铜铁合金。上述公司处于引领行业发展地位,技术领先,产品主要用于航空航天、汽车、电子等领域。
我国在特种铜合金领域虽然起步较晚,但近十来年发展迅速,部分企业在特种铜合金的研发和生产上已接近或达到国际先进水平,尤其在5G通信、新能源半导体等领域的需求推动下,涌现出一批技术领先的企业。
国内龙头企业有博威合金、中铝洛阳铜加工有限公司和中国有研等企业,重点围绕高强、高导、高弹、高纯特种铜合金开展技术攻关和产业化,在精密电阻铜合金、超高纯铜合金、高强高弹铜合金等细分领域,我国产品替代进口材料并获得广泛应用。例如中国有研旗下子公司厦门火炬特种金属材料有限公司研发的锰铜精密电阻合金系列在智能电表领域取代德国 Isabellenhtte 产品获得较大发展,研发的铜镍锌合金取代法国 KRAL(Craley Group)产品在高端眼镜和乐器配件获得广泛应用。
多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网,同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告(立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会)、产业规划、园区规划、商业计划书(股权融资、招商合资、内部决策)、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。

