十二五專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃(超硬材料及制品)

1、 十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃（超硬材料及其制品）一、概述超硬材料及制品主要是指金剛石和立方氮化硼（CBN）以及以這兩種材料為主要成分的復(fù)合材料，金剛石是目前最主要的超硬材料，由于天然金剛石價(jià)值昂貴，因此工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用人造金剛石。金剛石因其具有最高強(qiáng)度、最高硬度、高耐磨性而廣泛的應(yīng)用于石材開(kāi)采工具、機(jī)床加工工具、建筑裝修工具、高速公路施工工具、煤田、油田挖掘工具、精密儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域。金剛石及其工具是迄今為止人類(lèi)發(fā)明的最堅(jiān)硬的材料及工具，層出不窮的各種硬質(zhì)新型材料只能用它們才可加工，它們對(duì)高新技術(shù)材料及各類(lèi)制成品的發(fā)展提供強(qiáng)力支撐，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有數(shù)百倍的杠桿撬動(dòng)作用。金剛石及工具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、

2、國(guó)防建設(shè)和人民生活不可缺少的重要組成部分，其消耗量成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，西方發(fā)達(dá)國(guó)家甚至將金剛石及工具作為一種戰(zhàn)略性?xún)?chǔ)備物資。在全球經(jīng)濟(jì)一體化條件下，我國(guó)已成為世界人最大的石材、陶瓷生產(chǎn)、消費(fèi)與出口大國(guó)，這些有利條件有力地促進(jìn)了我國(guó)超硬材料一個(gè)最重要分支人造金剛石及工具的迅速發(fā)展，中國(guó)在世界超硬材料工具市場(chǎng)中已占有重要地位。但我國(guó)人造金剛石及工具的質(zhì)量與性能和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有一定差距，高品級(jí)率低，品牌少，還不能大量進(jìn)入國(guó)外市場(chǎng)，每年還需進(jìn)口一些優(yōu)質(zhì)的人造金剛石及工具，而出口的只是中低檔產(chǎn)品。因而進(jìn)一步提高與發(fā)展我國(guó)人造金剛石及其工具制品具有非常重要的意義。二、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)

3、情況（一）人造金剛石1、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)狀況據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年我國(guó)的人造金剛石單晶總產(chǎn)量約51億克拉，約占世界總量的80%以上，與2007年比約增長(zhǎng)20%。在品級(jí)方面，以中低檔產(chǎn)品為主；在粒度方面，除5-10%的為超細(xì)顆粒和人造金剛石單晶外，其余為粗顆粒和中粗顆粒的人造金剛石單晶。目前國(guó)內(nèi)人造金剛石年需求量在50億克拉左右，基本都以中低檔需求為主，高品級(jí)人造金剛石較少，約占總量的20%。隨著人造金剛石新的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開(kāi)發(fā)，市場(chǎng)需求量將更加旺盛，專(zhuān)家預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)人造金剛石單晶市場(chǎng)需求一直是持續(xù)以年均增長(zhǎng)率在20%以上快速增長(zhǎng)。而國(guó)外人造金剛石生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)規(guī)模增長(zhǎng)緩慢，在中國(guó)人造金剛石生產(chǎn)廠家的巨大沖擊

4、下，許多不但不擴(kuò)大規(guī)模，甚至轉(zhuǎn)產(chǎn)，因此國(guó)內(nèi)人造金剛石出口量也將迅速增長(zhǎng)，國(guó)外市場(chǎng)相對(duì)國(guó)內(nèi)需求量增長(zhǎng)是5倍以上的放大效應(yīng)。所以在這種國(guó)際背景下，我國(guó)人造金剛石的需求年均增長(zhǎng)率即使在國(guó)際金融危機(jī)沖擊下，也將在20%以上?，F(xiàn)中國(guó)超硬材料及制品直接出口的國(guó)家和地區(qū)已達(dá)104個(gè)，若加上經(jīng)香港等地的轉(zhuǎn)口貿(mào)易，幾乎遍及世界各地。這充分說(shuō)明中國(guó)超硬材料及制品被越來(lái)越多的國(guó)家所接受，國(guó)際市場(chǎng)越來(lái)越好。中國(guó)金剛石已占美國(guó)進(jìn)口總量的59%、占日本進(jìn)口總量的40%。金剛石材料應(yīng)用的大門(mén)尚未真正打開(kāi)，隨著金剛石產(chǎn)品品牌增多和品級(jí)提高，作為新材料的一個(gè)重要分支，其未來(lái)極具發(fā)展?jié)摿?。?jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)5年對(duì)優(yōu)質(zhì)粗顆粒和中粗顆

5、粒人造金剛石單晶的需求日益增加，其需求量占市場(chǎng)份額的40%以上。2、項(xiàng)目產(chǎn)品的市場(chǎng)定位和確定目標(biāo)市場(chǎng)本項(xiàng)目采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的屮650mm缸徑鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)合成人造金剛石，可根據(jù)市場(chǎng)需求調(diào)整粒度，生產(chǎn)以30#100#為主峰和優(yōu)質(zhì)粗顆粒和中粗顆粒人造金剛石單晶；產(chǎn)品用于地質(zhì)、石油、天然氣等能源產(chǎn)業(yè)和石材、建筑、汽車(chē)制造、航空航天及精密加工行業(yè)。3、市場(chǎng)中主要競(jìng)爭(zhēng)者及其產(chǎn)品情況、產(chǎn)業(yè)格局及競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)國(guó)外人造金剛石生產(chǎn)以GE公司和ElementSix公司（元素六公司）為領(lǐng)軍。GE公司人造金剛石單晶的質(zhì)量和產(chǎn)量在西方國(guó)家中名列前茅；ElementSix公司是包括英國(guó)、南非、愛(ài)爾蘭、瑞典、德國(guó)等國(guó)在內(nèi)的世界

6、最大的金剛石跨國(guó)集團(tuán)，控制著全世界天然金剛石的80%以上，又是人造金剛石單晶和立方氮化硼最大的科研和生產(chǎn)公司之一，采用兩面頂壓機(jī)，合成腔體其人造金剛石單晶生產(chǎn)周期長(zhǎng)，質(zhì)量?jī)?yōu)但生產(chǎn)成本昂貴。國(guó)內(nèi)人造金剛石單晶生產(chǎn)多采用鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)，人造金剛石單晶產(chǎn)量約占世界總量80%。國(guó)內(nèi)兩大產(chǎn)業(yè)巨頭為中南金剛石有限公司和黃河旋風(fēng)股份有限公司。中南公司現(xiàn)有六面頂液壓機(jī)約1700臺(tái)，主打機(jī)型為屮500mm和屮550mm缸徑，人造金剛石單晶年產(chǎn)量約15億克拉，在國(guó)內(nèi)超硬材料行業(yè)占據(jù)龍頭地位。河南黃河旋風(fēng)股份有限公司是上市公司，有1200臺(tái)左右的六面頂液壓機(jī)，機(jī)型以屮460mm缸徑為主，人造金剛石單晶年產(chǎn)量約8

7、億克拉，位居國(guó)內(nèi)第二。國(guó)內(nèi)第三位為山東昌潤(rùn)集團(tuán)，現(xiàn)六面頂液壓機(jī)約160余臺(tái)，機(jī)型以屮460mm和屮500mm缸徑為主，人造金剛石單晶年生產(chǎn)能力2億克拉以上。本項(xiàng)目采用的屮650mm缸徑六面頂液壓機(jī)，是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)規(guī)格最大、控制方式最先進(jìn)的設(shè)備，其單位產(chǎn)出效率是屮460mm缸徑壓機(jī)的5倍多，屮500mm缸徑壓機(jī)的近3倍，屮550mm缸徑壓機(jī)的2倍多，具有十分顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，隨著項(xiàng)目屮650mm缸徑大噸位壓機(jī)的投入，國(guó)內(nèi)人造金剛石單晶制造裝備格局將會(huì)被更新，在未來(lái)5年，預(yù)計(jì)屮500mm缸徑以下的小缸徑、小噸位壓將被逐步淘汰，轉(zhuǎn)向屮650mm缸徑大噸位壓機(jī)的投入是超硬行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和

8、必然。（二）金剛石工具1、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)狀況金剛石工具由于充分利用并有效發(fā)揮了金剛石本身超硬、超耐磨、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異的綜合工具材料性能，已成為切割與保工花崗巖、大理石等各尖礦石，磚、耐火材料等各種建筑材料及鋼筋混凝土建筑、瀝青路面、機(jī)場(chǎng)跑道等不可替代的新型工具。目前全球金剛石工具約為100億美元，其中金剛石鉆、切工具的應(yīng)用最為廣泛，約占市場(chǎng)容量的70%。隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，特別是亞洲地區(qū)中國(guó)與印度經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能源的需求日益增長(zhǎng)，油田鉆井格外繁榮，PDC鉆頭供不應(yīng)求，全世界鉆井工業(yè)約需使用3億美元的PDC鉆頭，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)僅石油鉆井和天然氣田鉆探就有約4億元人民幣的市場(chǎng)需求。切削用刀具復(fù)

9、合片是金剛石工具的另一個(gè)重要分支，主要用于生產(chǎn)各種切削工具，包括車(chē)刀、銑刀和鏜刀等，用來(lái)加工銅、鋁等有色金屬及其合金、硬質(zhì)合金以及碳、石墨、塑料、橡膠、陶瓷、玻璃鋼等非金屬材料切削加工。不僅是加工高硬度材料的理想刀具，而且適用于高速、精密和自動(dòng)化加工，尤其是在以車(chē)代磨、以銑代磨方面，具有高效、低耗、適應(yīng)性強(qiáng)、制造周期短等優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、航空航天及精密加工行業(yè)，每年有近百億元人民幣的市場(chǎng)需求。2、項(xiàng)目產(chǎn)品的市場(chǎng)定位和確定目標(biāo)市場(chǎng)項(xiàng)目將重點(diǎn)研發(fā)系列優(yōu)質(zhì)鉆井用PDC復(fù)合片和切削用刀具PDC復(fù)合片。優(yōu)質(zhì)鉆井用PDC復(fù)合片應(yīng)用于硬地層、夾層、深井層井位或風(fēng)險(xiǎn)較大的地區(qū)油田及天然氣田的開(kāi)采和

10、鉆探。如國(guó)內(nèi)新疆油田及四川天然氣田等，地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)國(guó)產(chǎn)PDC復(fù)合片不能滿足其要求，采用部分價(jià)格昂貴的進(jìn)口PDC復(fù)合片。切削用刀具復(fù)合片主要制作成各種車(chē)刀、銑刀和鏜刀，用于汽車(chē)、摩托車(chē)、航空、礦山、電子、玻璃等行業(yè)的高精密和高難度的機(jī)械加工。3、市場(chǎng)中主要競(jìng)爭(zhēng)者及其產(chǎn)品情況、產(chǎn)業(yè)格局及競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)美國(guó)合成公司于1983年進(jìn)入PDC市場(chǎng)，1997年成為了鉆井PDC市場(chǎng)份額的領(lǐng)先者，如今世界上鉆井用高品質(zhì)PDC的主要供貨商是合成公司DI（DiamondInnovations即原來(lái)的GE公司），E6（Element6即原來(lái)的DeBeers）公司，其次是梅加金剛石公司。現(xiàn)國(guó)內(nèi)PDC復(fù)合片生產(chǎn)廠家有鄭

11、州新亞復(fù)合超硬材料有限公司和深圳市兆豐達(dá)復(fù)合片開(kāi)發(fā)有限公司，鄭州新亞復(fù)合超硬材料有限公司是國(guó)內(nèi)最大的，與國(guó)際同行相比，處于第四位，其產(chǎn)品規(guī)格與國(guó)外產(chǎn)品已基本接近，產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性也進(jìn)一步提高，基本上能滿足國(guó)內(nèi)外鉆頭客戶(hù)用于鉆進(jìn)軟中硬地層鉆頭的技術(shù)要求，大大促進(jìn)了我國(guó)能源工業(yè)的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步。4、本企業(yè)在市場(chǎng)中所處的地位湖南航天泰山工業(yè)有限公司（原湖南泰山機(jī)械廠，內(nèi)部代號(hào)7803廠）是O六八基地長(zhǎng)期致力于超硬材料行業(yè)主要裝備六面頂液壓機(jī)和人造金剛石單晶科研和生產(chǎn)重要企業(yè)。自1986年加入超硬材料行業(yè)以來(lái)，其產(chǎn)品和生產(chǎn)能力在超硬材料行業(yè)中有著較高的地位，壓機(jī)制造就素有“南有航天,北有大連”稱(chēng)號(hào)，“

12、華鵬”人造金剛石產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)大型制品單位為免檢產(chǎn)品。公司先后自主開(kāi)發(fā)研究出40余種不同產(chǎn)品投放市場(chǎng)，先后為公司也獲得了不少名譽(yù)，其中“HTDS-0306X8MN六面頂液壓機(jī)”獲得航空航天部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，“CZX928-B車(chē)鉆銑機(jī)床”獲得航空航天部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，粗顆粒高強(qiáng)度人造金剛石單晶合成工藝研究獲航空航天部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，“HTDS-034DM6X21MN較鏈?zhǔn)饺嗽旖饎偸骓斠簤簷C(jī)”通過(guò)了湖南省新技術(shù)、新成果鑒定，并認(rèn)定為新產(chǎn)品，還獲得了省國(guó)防工辦科技成果推廣一等獎(jiǎng)。基地所屬的湖南航天泰山工業(yè)有限公司（原湖南航天7803廠）從事超硬材料已經(jīng)二十多年，是國(guó)內(nèi)較早從事超硬材料及制品制造和鉸鏈

13、式六面頂液壓機(jī)研制生產(chǎn)的企業(yè)之一，生產(chǎn)的人造金剛石單晶及其制品和鉸鏈?zhǔn)搅骓斠簤簷C(jī)在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中具有較高的知名度。人造金剛石單晶生產(chǎn)規(guī)模在國(guó)內(nèi)同行業(yè)名列第九，且單晶質(zhì)量、單位產(chǎn)出和設(shè)備使用挖潛能力一直是國(guó)內(nèi)其他規(guī)?；瘡S家仍無(wú)法超越的。三、國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)（一）人造金剛石1、國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀人造金剛石生產(chǎn)工藝是通過(guò)高溫超高壓條件，使得石墨片層局部形成C-C鍵，完成石墨晶格結(jié)構(gòu)向金剛石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。世界上人工合成金剛石的專(zhuān)用超高壓設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的主要有3類(lèi)：年輪式（環(huán)帶式）兩面頂壓機(jī)，歐美及日韓等各國(guó)在廣泛使用；凹模式（雙面凹）兩面頂壓機(jī)，俄羅斯等獨(dú)聯(lián)體國(guó)家使用；六面頂液壓機(jī)，

14、主要在中國(guó)使用。國(guó)外比較著名的幾大公司多使用大噸位兩面頂壓機(jī)合成人造金剛石，腔體利用空間大（可采用70-80mm合成腔體），單次產(chǎn)量高，高品級(jí)金剛石所占的比例高，可以達(dá)到50%60%左右。但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)操作的技術(shù)要求高，制造成本非常昂貴。隨著我國(guó)科技人員的不斷研究開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，國(guó)內(nèi)人造金剛石制造工藝也突飛猛進(jìn)，人造金剛石的品級(jí)及其性能得到大幅度提高，達(dá)到了世界前列。如最高品級(jí)人造金剛石沖擊韌性TI（ToughnessIndex）值由原來(lái)的85（篩上物:表示未破碎顆粒的百分比）提高到95以上；從TI和TTI（ThermalToughnessIndex）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，水平基本達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)定最高檔產(chǎn)

15、品指標(biāo)，TI-TTI值W3%，次高檔產(chǎn)品的TI-TTI值W10%;最高品級(jí)金剛石的靜壓強(qiáng)度（單顆粒靜壓破碎負(fù)荷值）已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)100kg（原來(lái)是50kg）；合成腔體由18mm到現(xiàn)有的52mm，產(chǎn)次單量由原來(lái)的40克拉提高到現(xiàn)在的250克拉。這些粗粒度、高韌性、高強(qiáng)度的重要指標(biāo)都達(dá)到了美國(guó)MBS900系列和英國(guó)、德國(guó)的SDA系列、SDB系列、和DSN系列產(chǎn)品的水平。這一變化引起了全世界超硬材料行業(yè)的極大關(guān)注。之所以取得歷史性進(jìn)展，其主要原因在于，在裝備（壓機(jī)大型化智能化）、原材料（石墨和合金觸媒的成分和含氧量、合成塊的組裝結(jié)構(gòu)）、合成工藝（高壓高溫的控制方式）等3個(gè)最基本、最重要的方面都取得了全方

16、位的長(zhǎng)足進(jìn)步，解決了以前長(zhǎng)期存在的的問(wèn)題，突破了技術(shù)的瓶頸。但現(xiàn)六面頂噸位仍趕不上兩面頂，所以合成腔體利用空間也與國(guó)外兩面頂有一定的差距。人造金剛石制造技術(shù)其源頭材料產(chǎn)業(yè)與國(guó)外相比也有差距，主要制造控制和檢測(cè)技術(shù)也有待進(jìn)一步提高。所以國(guó)內(nèi)高品級(jí)人造金剛石所占的比例不高，約占總量的20%左右，與國(guó)外相比有一定的差距2、發(fā)展趨勢(shì)（1）進(jìn)一步提高六面頂液壓機(jī)噸位和控制精度，并使其更智能化，將是國(guó)內(nèi)外人造金剛石單晶專(zhuān)用制造技術(shù)設(shè)備的發(fā)展方向和趨勢(shì)。中國(guó)六面頂及其成套技術(shù)的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展，將使其成為未來(lái)人造金剛石生產(chǎn)的主要專(zhuān)用設(shè)備。預(yù)計(jì)金剛石單晶的發(fā)展存在這樣一種可能，即兩面頂壓機(jī)可以做的工作用六面頂壓機(jī)來(lái)做

17、也可以全部實(shí)現(xiàn)。隨著我國(guó)科技人員的不斷研究開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，六面頂液壓機(jī)已經(jīng)超越國(guó)外先進(jìn)的兩面頂液壓機(jī)。主要表現(xiàn)為：壓機(jī)主機(jī)和高壓模具的結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，有效解決了國(guó)外兩面頂壓機(jī)存在的不可避免的高壓變形難題；同時(shí)，具有造價(jià)低廉、操作方便、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，致使六面頂壓機(jī)生產(chǎn)的超硬材料產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅度降低，遠(yuǎn)低于兩面頂壓機(jī)的生產(chǎn)成本，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力超過(guò)兩面頂產(chǎn)品。（2）原材料檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步完善。（3）人造金剛石生產(chǎn)將集約化確。人造金剛石單晶生產(chǎn)，集約化發(fā)展是最適合這種產(chǎn)品的發(fā)展道路的。因?yàn)榻饎偸瘑尉У漠a(chǎn)能主要集在幾個(gè)比較大的企業(yè)，另外集約化發(fā)展在技術(shù)發(fā)展方面也是非常有利的，對(duì)企業(yè)在行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)方面

18、也就更加有利。（4）提高批生產(chǎn)控制技術(shù)，擴(kuò)大單次產(chǎn)量的提高高品級(jí)人造金剛石比例，是金剛石生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和追求目標(biāo)。人造金剛石生產(chǎn)工藝技術(shù)，因其制約的因素過(guò)多，其生產(chǎn)工藝技術(shù)控制一直采用較原始的現(xiàn)場(chǎng)“面對(duì)面”控制，效果還往往背道而弛，實(shí)得其反。未來(lái)發(fā)展將通過(guò)現(xiàn)代化信息中心的現(xiàn)場(chǎng)信息采集對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行遠(yuǎn)程有效控制，不僅能提高控制效率，而且有效提高控精度。3、當(dāng)前產(chǎn)業(yè)、技術(shù)存在的問(wèn)題現(xiàn)國(guó)內(nèi)粉末原材料與國(guó)外相比仍存在一定的差距，石墨和合金觸媒的成分和含氧量，合成柱的成型處理方式和過(guò)程控制、粉末一體化塊的各組裝結(jié)構(gòu)件材料選擇等等都有待進(jìn)一步改進(jìn)和提升。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)技術(shù)存在的主要問(wèn)題是對(duì)原材料的檢測(cè)手

19、段和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不完善，影響批生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，這也是國(guó)內(nèi)人造金剛石批生產(chǎn)中存在的瓶頸問(wèn)題。金剛石高檔產(chǎn)品比例低、名牌少、難以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求。（二）pdc復(fù)合片1、國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀最早pdc復(fù)合片是由美國(guó)的通用電器（G.E）公司于1972年研制成功的，應(yīng)用于機(jī)械加工工具，其商品名稱(chēng)為“Compax”。1973年美國(guó)克里斯坦森（Christensen）公司與G.E公司合作研制成功PDC石油鉆頭。隨后，日本、前蘇聯(lián)也相繼在八十年代前后研制成功PDC,并在國(guó)際市場(chǎng)上銷(xiāo)售。我國(guó)對(duì)復(fù)合片的研究是從上世紀(jì)六十年代開(kāi)始，1982年鄭州磨料磨具磨削研究所與第二砂輪廠合作研制成功PDC材料，1987年通過(guò)部級(jí)鑒定

20、。近年來(lái)，我國(guó)復(fù)合片在數(shù)量上迅速增長(zhǎng)，而質(zhì)量上的提高并沒(méi)有得到充分重視。國(guó)產(chǎn)PDC鉆井復(fù)合片相對(duì)國(guó)外復(fù)合片相比，主要的磨耗比、抗沖擊強(qiáng)度性能不穩(wěn)定，價(jià)格只有進(jìn)品PDC復(fù)合片的一半，產(chǎn)品質(zhì)量基本處于中低檔次，在技術(shù)含量高的復(fù)合片產(chǎn)品方面與國(guó)外存在較大差距。同時(shí)PDC復(fù)合片直徑的差異表明了超高壓技術(shù)及PDC材料復(fù)合機(jī)理方面的研究水平的距離。現(xiàn)在的PDC尺寸規(guī)格，其外徑主要有8mm、10mm、13.44mm、16mm、19.5mm以及25.4mm。目前國(guó)外最大的金剛石復(fù)合片的直徑已超過(guò)50mm，投放市場(chǎng)的主流產(chǎn)品的直徑為1040mm；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的PDC最大直徑已達(dá)到37mm，PDC高度主要有4mm、8

21、mm、13.2mm、16.31mm、19mm等，硬質(zhì)合金厚度的增加，提高了PDC整體的抗折斷強(qiáng)度，抗沖擊強(qiáng)度及鉆頭上的焊接強(qiáng)度。在PDC復(fù)合片刀具方面目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)比較成功的生產(chǎn)企業(yè)，可以說(shuō)在國(guó)內(nèi)尚是空白，國(guó)外以美國(guó)G.E公司與美國(guó)合成公司等復(fù)合片刀具在技術(shù)較為領(lǐng)先。2、國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)PDC產(chǎn)品性能不斷改進(jìn)，在過(guò)去的幾年間，由于混合工藝與制造工藝的變化，根據(jù)使用中所暴露的PDC性能不足之處以及市場(chǎng)的新要求，歸納起來(lái)鉆井用復(fù)合片和刀具用復(fù)合片技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個(gè)趨勢(shì)：(1)非平面界面的PDC通過(guò)模擬計(jì)算分析，優(yōu)選出金剛石層殘余應(yīng)力相對(duì)較小和分布相對(duì)合理的非平面的齒槽結(jié)構(gòu)。金剛石層與硬質(zhì)合金層

22、通過(guò)非平面界面結(jié)合，有效降低了因金剛石層與硬質(zhì)合金層熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力基本解決了殘余應(yīng)力所引起的分層，有效提高了PDC的抗沖擊、抗疲勞強(qiáng)度。(2)規(guī)格尺寸日益大型化隨著裝備的大型化，其PDC的規(guī)格尺寸也日益在型化，充分滿足了鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。(3)金剛石層的厚度增加金剛石層厚度增加，可明顯提高其耐磨性，對(duì)于強(qiáng)磨蝕性地層臺(tái)致密的泥沙巖、膠質(zhì)沙巖的鉆井特別有利。（4）金剛石層結(jié)構(gòu)的多樣化采用表層為較細(xì)粒度的金剛石，下層即與硬質(zhì)合金層接觸的采用相對(duì)較粗粒度的金剛石。這種產(chǎn)品表層更耐磨，而下層更耐沖擊。（5）金剛石晶粒細(xì)化、質(zhì)量?jī)?yōu)化、性能均一化增加耐磨性和減少鉆進(jìn)地層時(shí)其PDC與地層的摩

23、擦，提高進(jìn)尺速度。（6）形狀結(jié)構(gòu)的多樣化可滿足不同地質(zhì)和不同鉆井要求。3、當(dāng)前產(chǎn)業(yè)、技術(shù)存在的問(wèn)題目前，國(guó)內(nèi)PDC產(chǎn)品跟歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距是多方面的，包括PDC燒結(jié)理論的研究、大腔體高精度的壓機(jī)、高溫高壓腔體的控制技術(shù)、PDC毛坯的切割和加工技術(shù)、高精度的機(jī)床、焊接技術(shù)和PDC刀具切削理論方面的研究等等。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技水平的不斷提高，我國(guó)PDC刀具產(chǎn)業(yè)的外部環(huán)境不斷改善，除了與超硬材料行業(yè)直接相關(guān)的前三個(gè)因素外，在其它方面都得到了快速的發(fā)展。換句話說(shuō)，目前制約PDC刀具發(fā)展的關(guān)鍵因素還是在超硬材料行業(yè)的自身。在尺寸上，國(guó)外最大的復(fù)合片直徑已超過(guò)100mm,目前的主流產(chǎn)

24、品直徑為6080mm左右，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品由于設(shè)備的限制，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，很難達(dá)到國(guó)外的水平。四、產(chǎn)業(yè)政策研究超硬材料及制品不僅能解決普通磨料磨具無(wú)法勝任的各種新型難加工材料的加工問(wèn)題，而且是高效、高精、節(jié)能、綠色環(huán)保型產(chǎn)品，完全符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。逐步取代高耗能、重污染的傳統(tǒng)剛玉和碳化硅磨具是世界新興的發(fā)展方向，而且在多方面取得了重大成就。例如：轎車(chē)曲軸、凸輪軸等零部件的先進(jìn)加工，數(shù)控機(jī)床已超硬材料磨具化；飛機(jī)制造業(yè)的有色金屬及復(fù)合材料加工已向金剛石（PCD）刀具化發(fā)展；國(guó)家正在建設(shè)的高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線的軌基加工，同樣也非金剛石砂輪莫屬。超硬材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國(guó)家安全息息相關(guān)，超硬材料在軍事工業(yè)中必不可

25、少，廣泛應(yīng)用，因此被稱(chēng)為戰(zhàn)略物資。金剛石工具用于加工導(dǎo)彈頭罩，實(shí)現(xiàn)精確的紅外或激光制導(dǎo)；金剛石工具還可用于加工坦克防彈裝甲多層復(fù)合板，加工太陽(yáng)能電池板，加工原子能反應(yīng)堆的反應(yīng)速度控制棒，還有飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭的一些部件也只有用超硬材料工具才能加工。超硬材料及制品是世界范圍的熱門(mén)研究領(lǐng)域，新技術(shù)新產(chǎn)品層出不窮，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，被稱(chēng)為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，方興未艾。五、項(xiàng)目的優(yōu)劣勢(shì)分析（一）金剛石湖南泰山工業(yè)有限公司是一家國(guó)有中型改制企業(yè)，是O六八基地長(zhǎng)期致力于超硬材料行業(yè)主要裝備六面頂液壓機(jī)和人造金剛石單晶科研和生產(chǎn)的重要企業(yè)?，F(xiàn)有一條國(guó)內(nèi)領(lǐng)先成熟的人造金剛石和六面頂液壓機(jī)制造生產(chǎn)線。有一支高素質(zhì)經(jīng)驗(yàn)的研

26、發(fā)團(tuán)隊(duì)。公司現(xiàn)有50余臺(tái)屮450mm（含）缸徑以上六面頂液壓機(jī)，并選用公司自行研制的屮650mm缸徑六面頂液壓機(jī)，該壓機(jī)是國(guó)內(nèi)用于批生產(chǎn)噸位最大，控制精度最高的設(shè)備，并采用超高壓泵實(shí)現(xiàn)超壓功能，進(jìn)一步提高了壓力控制精度，用于人造金剛石單晶生產(chǎn)，提咼了人造金剛石單晶生產(chǎn)的穩(wěn)定性和一致性，2008年咼品級(jí)人造金剛石占總產(chǎn)量的26.3%，為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。項(xiàng)目設(shè)計(jì)選用屮50mm腔體，設(shè)備負(fù)荷在92%左右，安全性能較高。粉末棒芯高徑比接近1：1，確保合成時(shí)粉末棒芯軸向、徑向溫度梯度基本一致，能有效提高單位產(chǎn)量和質(zhì)量。并按環(huán)境溫度、濕度設(shè)計(jì)制定了對(duì)應(yīng)葉蠟石和加熱、絕緣件的焙燒工藝，同時(shí)選用框架式焙燒設(shè)備，

27、保證氣流的通透性，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)整個(gè)焙燒工藝過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程有序控制，提高組裝塊的穩(wěn)定性和質(zhì)量。湖南泰山工業(yè)有限公司是一家國(guó)有中型改制企業(yè)，是O六八基地長(zhǎng)期致力于超硬材料行業(yè)主要裝備六面頂液壓機(jī)和人造金剛石單晶科研和生產(chǎn)的重要企業(yè)?，F(xiàn)有一條國(guó)內(nèi)領(lǐng)先成熟的人造金剛石和六面頂液壓機(jī)制造生產(chǎn)線。有一支高素質(zhì)經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。公司現(xiàn)有50余臺(tái)屮450mm（含）缸徑以上六面頂液壓機(jī)用于人造金剛石單晶生產(chǎn)，自主創(chuàng)新完成對(duì)所有與壓機(jī)配套的組裝結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)，產(chǎn)品質(zhì)量高，2008年高品級(jí)人造金剛石占總產(chǎn)量的26.3%，為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。項(xiàng)目采用的人造金剛石單晶生產(chǎn)技術(shù)屬自主創(chuàng)新技術(shù)，人造金剛石單晶生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)過(guò)程可控、節(jié)

28、能環(huán)保，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)化政策，其生產(chǎn)技術(shù)為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。項(xiàng)目能按市場(chǎng)和客戶(hù)需求提供各粒度和型號(hào)產(chǎn)品，并對(duì)人造金剛石產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)磁化率、抗靜壓強(qiáng)度、TI、TTI檢測(cè)、形貌分析檢測(cè)，形成內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)穩(wěn)定，一級(jí)品率高，與國(guó)際接軌。人造金剛石生產(chǎn)，從環(huán)保和能源來(lái)講一直是個(gè)老大難的問(wèn)題。人造金剛石生產(chǎn)是個(gè)高溫壓過(guò)程，電耗高；人造金剛石提純需用大量的酸、堿，并消耗大量的水，能耗高且環(huán)保方面一度成為各地產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸。項(xiàng)目人造金剛石生產(chǎn)采用旁熱式加熱，其電耗只有傳統(tǒng)的直接加熱的1/3，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程采用信息采集遠(yuǎn)程監(jiān)控，可有效降低人為頂錘和其他原材料消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。項(xiàng)目提純化學(xué)處理采用電解和反應(yīng)

29、釜，電解應(yīng)用大型電解槽和電解極板，并采用FR-2環(huán)保電解液，一是可以縮短電解周期，提高生產(chǎn)效率；二是其電解電壓低，電耗也低；三是可有效提高金屬觸媒的回收率。在環(huán)保方面一是其電解過(guò)程添加起泡劑，在電解液表面形成約20mm厚的泡沫層，有效減少了電解廢氣排放；二是電解槽上加裝槽蓋，兩邊帶風(fēng)道，將電解廢氣抽入室內(nèi)噴淋塔處理成含弱酸的廢水，廢水再由噴淋塔返回電解池，實(shí)現(xiàn)電解液的右循環(huán)再使用。項(xiàng)目化學(xué)凈化處理采用反應(yīng)釜，在節(jié)能方面一是單次生產(chǎn)效率約提高5倍，而電耗減少2/3；二是酸的利用率高，耗酸量減少3/4。在環(huán)保方面用硝酸鹽代替硝酸對(duì)金剛石進(jìn)行化學(xué)凈化處理，產(chǎn)生的廢氣用噴淋裝置處理成弱廢酸，產(chǎn)生的三酸

30、廢液更少，一部分可用鈉鹽中和處理，一部分也可用消石灰中和處理，經(jīng)壓濾機(jī)過(guò)濾，化學(xué)凈化處理用水即可循環(huán)利用，唯一的廢渣是石膏粉硫酸鈣，可以用做建筑材料，真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣零排放，工業(yè)用水可循環(huán)使用，既節(jié)能又環(huán)保。3、項(xiàng)目劣勢(shì)分析公司現(xiàn)有的超硬材料生產(chǎn)場(chǎng)地狹小，廠房破損陳舊，空間及工藝布局受限，嚴(yán)重制約了新項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須拓展新的發(fā)展空間。（二）六、項(xiàng)目發(fā)展思路及發(fā)展目標(biāo)1、項(xiàng)目發(fā)展思路堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，圍繞建設(shè)國(guó)際一流的航天防務(wù)公司的戰(zhàn)略目標(biāo)，以高新技術(shù)為先導(dǎo)，以新材料產(chǎn)業(yè)企業(yè)為主體，以先進(jìn)制造業(yè)為基礎(chǔ)，做大現(xiàn)有新材料企業(yè)規(guī)模，提升傳統(tǒng)材料技術(shù)、品質(zhì)和用途，努力延伸新材料產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)傳統(tǒng)

31、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，提高經(jīng)濟(jì)效益，打造全國(guó)一流的、面向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)新材料產(chǎn)業(yè)帶。2、發(fā)展目標(biāo)到“十二五”期末，新材料的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化水平總體處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平；基地形成區(qū)域經(jīng)濟(jì)新材料產(chǎn)業(yè)帶；加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，建成一批裝備良好的產(chǎn)學(xué)研一體化的新材料應(yīng)用企業(yè)技術(shù)中心和新材料創(chuàng)新平臺(tái)，建成一批服務(wù)社會(huì)的技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)中心。在高新材料產(chǎn)業(yè)帶中，建成一批有技術(shù)含量、有生產(chǎn)規(guī)模和較高市場(chǎng)占有率、有特色的新材料產(chǎn)業(yè)基地；完善技術(shù)創(chuàng)新的投入機(jī)制、運(yùn)行機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制，應(yīng)用新技術(shù)、新裝備、全面推動(dòng)新材料與傳統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造，促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)基地打造軍民融合、自主創(chuàng)新的“50億企業(yè)”戰(zhàn)略目標(biāo)，進(jìn)

32、一步加快基地整體產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提升自主創(chuàng)新能力。七、項(xiàng)目發(fā)展實(shí)施方案及措施主要闡述項(xiàng)目發(fā)展戰(zhàn)略定位、項(xiàng)目發(fā)展的經(jīng)營(yíng)措施及運(yùn)作模式。1、項(xiàng)目發(fā)展戰(zhàn)略定位項(xiàng)目將新建一條中粗顆粒人造金剛石生產(chǎn)線，并建有信息化控制中心、研發(fā)中心、檢測(cè)中心，項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)人造金剛石單晶年產(chǎn)量15億克拉，年銷(xiāo)售收入6.8億元的經(jīng)營(yíng)規(guī)模，位居國(guó)際超硬材料前三。項(xiàng)目引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，計(jì)劃發(fā)展PDC鉆井復(fù)合片和PDC刀具復(fù)合片生產(chǎn)線，拉大產(chǎn)業(yè)鏈。達(dá)產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值2.84億元。年產(chǎn)系列石油鉆井用復(fù)合片30萬(wàn)片，產(chǎn)值0.84億元；年產(chǎn)系列切削刀具用PDC復(fù)合片40萬(wàn)片，產(chǎn)值2億元。項(xiàng)目后期計(jì)劃新建一條上游制棒產(chǎn)業(yè)，成為南部人造金剛石單晶

33、生產(chǎn)原料基地，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值1.5億元。2、經(jīng)營(yíng)措施及動(dòng)作模式信息控制中心建設(shè)。進(jìn)行信息化條件建設(shè)，創(chuàng)建生產(chǎn)信息化控制中心，對(duì)人造金剛石及工具制造過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程和集中現(xiàn)代化控制。通過(guò)信息采集、遠(yuǎn)程干預(yù)等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程有序可控化。同時(shí)建立辦公區(qū)域網(wǎng)，提高管理效率和工作效率，確保經(jīng)營(yíng)目標(biāo)順利完成。營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建立銷(xiāo)售辦事處：公司人造金剛石單晶及PDC復(fù)合片主要銷(xiāo)往國(guó)內(nèi)廣西、廣東、福建、浙江、上海、山東、四川及新疆等地，項(xiàng)目將在這些省的主要城市設(shè)立銷(xiāo)售辦事處，完善服務(wù)體系，為客戶(hù)提供本地化的面對(duì)面、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的有效服務(wù)和應(yīng)用支持。成立國(guó)際貿(mào)易部，招聘有經(jīng)驗(yàn)的外貿(mào)營(yíng)銷(xiāo)人員，大力開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)年出口創(chuàng)匯100

34、0萬(wàn)美元以上。創(chuàng)建公司信息網(wǎng)，加強(qiáng)情報(bào)收集。及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品市場(chǎng)及與產(chǎn)品有關(guān)的上游產(chǎn)業(yè)、下游產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀等相關(guān)信息，通過(guò)對(duì)情報(bào)的收集、整理和分析，使市場(chǎng)信息的變化能夠及時(shí)傳遞到公司并且做出快速反應(yīng)，并高效運(yùn)行，形成較強(qiáng)的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)能力。研發(fā)中心建設(shè)。公司通過(guò)引進(jìn)和培養(yǎng)高科技創(chuàng)新人員，建立研發(fā)中心，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，通過(guò)新產(chǎn)品研發(fā)帶動(dòng)技術(shù)、工藝、裝備進(jìn)步，以科研帶動(dòng)發(fā)展，通過(guò)科技進(jìn)步和成本管理，進(jìn)一步提高金剛石的性?xún)r(jià)比。與高校進(jìn)行“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合，借助周邊中南工業(yè)大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等高校在國(guó)內(nèi)材料前沿的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與高校合作，將研究成果工廠化、產(chǎn)業(yè)化。檢測(cè)中心建設(shè)。對(duì)主要原材料進(jìn)

35、行成份檢測(cè)和使用性能分析，對(duì)人造金剛石單晶進(jìn)行形貌分析、TI、TTI檢測(cè)、靜壓強(qiáng)度檢測(cè)、磁性含量檢測(cè)、粒度組成等檢測(cè),建立與國(guó)際接軌的企業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，成為其他生產(chǎn)廠家仿效和追從對(duì)象，徹底改變現(xiàn)國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系混亂、無(wú)序狀態(tài)，將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。八、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析經(jīng)濟(jì)效益分析要預(yù)計(jì)每年銷(xiāo)售收入和主要成本項(xiàng)目；推算年新增長(zhǎng)銷(xiāo)售收入、利潤(rùn)等指標(biāo)；推算盈虧平衡點(diǎn)、投資收益率、投資回收期等。（一）人造金剛石產(chǎn)品銷(xiāo)售入估算項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期年平均銷(xiāo)售收入15億元。產(chǎn)品稅金估算生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期年平均繳納增值稅3493.6萬(wàn)元，年平均繳納城建稅244.4萬(wàn)元，年平均繳納教育費(fèi)附加1

36、57.2萬(wàn)元，年平均所得稅1230.8萬(wàn)元。產(chǎn)品成本估算經(jīng)測(cè)算，本項(xiàng)目生產(chǎn)期內(nèi)平均年經(jīng)營(yíng)成本費(fèi)用3.2124億元。成本費(fèi)用估算經(jīng)測(cè)算，本項(xiàng)目生產(chǎn)期內(nèi)平均年總成本費(fèi)用3.4472億元。產(chǎn)品利潤(rùn)估算本項(xiàng)目生產(chǎn)期內(nèi)平均年利潤(rùn)總額4922.4萬(wàn)元，平均年凈利潤(rùn)3691.8萬(wàn)元。產(chǎn)品投資回收估算項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（所得稅后）=11.07%； 3、社會(huì)效益分析 項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（所得稅后i=10%）=1814項(xiàng)目投資靜態(tài)回收期（所得稅后）=6.6年（含建設(shè)期）項(xiàng)目投資動(dòng)態(tài)回收期（所得稅后i=10%）=9.3年（含建設(shè)期）項(xiàng)目完成后，2012年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)9.6億克拉人造金剛石單晶，年銷(xiāo)售收入4.03億元，凈利潤(rùn)2742萬(wàn)元、繳稅總額4487萬(wàn)元、利稅總額7229萬(wàn)元，位居國(guó)內(nèi)超硬材料前三；2015年，實(shí)現(xiàn)人造金剛石單晶年生產(chǎn)12.1億克拉，年銷(xiāo)售收入5.2億元，凈利潤(rùn)5204萬(wàn)元，繳稅總額7122萬(wàn)元，利稅總額12326萬(wàn)元。項(xiàng)目在收益期內(nèi)共計(jì)上繳稅金5.2億元。（二）PCD復(fù)合片項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年度新增銷(xiāo)售收入2.84億元,利潤(rùn)總額9793萬(wàn)元,上繳稅金3000萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。主要成本計(jì)算表：序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量（片）單價(jià)（元/片）金額（萬(wàn)元）產(chǎn)值（萬(wàn)元）