1000吨年铝基复合材料建设投资项目可行性研究报告

1 1000 吨 /年铝基复合材料建设投资项目 第一章 项目总论 目名称 1000 吨 /年铝基复合材料建设投资项目 目背景 铝 基复合材料（ 近年来迅速发展起来的高新技术新型工程材料，其中低密度 铝 基复合材料以其 低密度、 高的比刚、比强度，高的耐磨性及高温强度等优越性能而得到普遍重视。 铝 基复合材料的研究及应用较为广泛，在空、天飞行器、汽车、轻工产品、建筑等行业有极大的市场开发前景，在军事工业、国防也有重要的应用价值。国外研究及应用 ，除 军事工业方面国外，特别是美国，对 铝 基复合材料的研究非常重视，而且 处于领先地位。它的扩大应用表明它已达到成熟程度，然而为实现它们的全部潜力，这些复合材料应受到更多注意和支持 ”。 80 年 10 月美国成立了金属基复合材料情报分析中心（ 其主要任务是为向从事国防金属基复合材料计划的研究人员提供信息及有关金属基复合材料工艺发展的技术情报分析等。该中心认为：金属基复合材料可使一系列国防用金属结构材料和工程设计产生一次革命性转变，从而大大减轻结构重量并提高其效能。 目建设意义 该项目开发的铝基复合材料是顺应现代工业向 “ 轻质、高强、高速、高性能 ” 方向发展的理想材料，也 是产品更新换代，实现高技术化、高性能化的重要物质基础。我国已成为世界铝轮产量第一大国。但，铝轮出口量很小，主要是随整车出口，部分进入国际维修市场。其原因主要是质量档次太低。颗普铝基复合材料的开发能广泛应用于发动机蛉部件及车轮、刹车盘等，可替代进口，节约外汇，更重要的是提高国内产品档次，提高进入国际市场的竞争力，达到出口创汇。其经济效益显著，社会意义重大。 2 目拟建地区和地点 经综合考虑和调查我们认为西安是最好的建厂地点， 生产场地应尽量傍河而建，尽量利用原有 交通 运输条件，减少该项目的道路及 车场投资 资估算和资金筹措 合作开发，资金入股。 主要是通过银行贷款，及向社会投资士招资。 第 2 章 铝基 复合材料及制品市场分析与建设规模 内市场调查 国内对金属基复合材料的应用研究与开发一般在民用方面寻求产品；军工应用方面，有数家单位对几个产品进行了研究。因此，加快我国轻质高性能金属基复合材料材料在我国汽车、轻工、建筑及军工产品中推广应用，具有重要的战略意义。国内的潜在应用市场（民用）从国内市场调研情况来看，有以下几个方面值得首先加以考虑： 1 各类型材铝基复合材料的最大特点是其性能的可设计性，即根据产品（或构件）的需要设计材料的成分与组织，以满足其所需性能：如可用作轻型自行车、山地车大梁的高比刚（是钢的约 ）、比强度（约为一般结构钢的 3 倍）的各种规格的管材，以及要求轻质（质量密度是钢的 1/3）高耐磨的各类型材（例如门、窗的下滑轨道），其成本与现用铝合金型材基本相当。其市场是巨大的。 2 小型汽油机和摩托车发动机零部件如汽油机缸套、活塞环、连杆等。以单缸汽油机为例，广泛用作摩托车、割草机、喷雾器、油锯、森林灭火机、助力自行车等设备的发动机。目前这类发动机缸体生产有两种途径：一是整体压力铸造， 缸内电镀硬铬。该工艺的主要问题是成品率低，仅达 5070，而且污染环境。二是内镶铸铁缸套，由于两种材料热膨胀率不同，会造成服役过程中松动、脱离，对寿命影响很大。目前国产摩托车（ 50， 70， 80， 90，100， 125）产量超过 2000 万辆 /年，小型汽油机超过 100 万台 /年，也是一个很大的市场。 3 汽车发动机零件近年来，随着我国汽车制造业的迅速发展、国际市场需求的增加，以及小型汽车轻型化高速化的发展趋势，汽车发动机配件，如活塞、活塞环槽、连杆套、曲轴瓦、缸套等的数量及质量、性能要求的不断提高，轻质、高性能 的铝基复合材料将不可避免地成为新一代替代材料 4 其它如交通运输车辆配件行业、农用机械行业、纺织配件行业，均有巨大的潜在市场。 目前，我国尚无增强铝基复合材料的工业化生产。而在国外，民用级增强铝基复合材料主要由几家大公司生产，如加拿大铝业，价格十分昂贵。军用级增强铝基复合材料主要由洛克希德马丁公司， 公司生产，由于这些公司都与美国国防部签有协议，对我国没有销售。增强铝基复合材料可应用的领域和市场包括：飞机，高速列车，汽车，电子，电力，军工，市场十分广阔。 司供应美国国防部的增强铝基复合材料，价格在 16元磅不等，毛利率高达 300% 500% 外市场调查 3 美国国防部每年用于金属基复合材料的研究约 2000 万美元，并逐年增加。美国在航空、航天及其它武器装置上研究和应用的最多的是纤维及晶须增强的铝基复合材料，其中 合材料研究最早，历史最长。颗粒或短纤维、晶须增强金属基复合材料以及近年来出现的自生增强体复合材料虽然出现较晚，但由于制备工艺简单、成本低廉，加之良好的二次成型（锻、轧、挤压）性能，可用一般的加工方法方便的制造出板、线、管材及形状复杂的构件。就目前所知，美国、英国、加拿大 等国已将非连续增强金属基复合材料用于制造轻型武器的托架、弹匣、枪托、军用直升机脚架， 司用 粒增强铝制造机翼，英国航天公司从 80年代起研究用颗粒和晶须增强铝合金制造三叉戟导弹元件。美国 P 公司已制造出专门用于飞机和导弹的复合材料薄板、型材等。另外，坦克潜望镜、反射镜、坦克车导向轮、履带板以及其它兵器构件也有应用。民用工业方面民用工业应用主要集中于汽车发动机零部件、自行车构架、体育器材等。1）发小型汽油机和摩托车发动机零部件 2）汽车发动机零件 3）各类型材 4）也可根据企业需要进 行新产品开发，均有潜在市场开发。 第 3 章 产品技术方案 品介绍 颗粒增强铝基复合材料具有良好的力学性能和耐磨性能 ， 在航空航天 、 汽车 、 电子封装和体育用品产业等方面得到广泛应用 1 目前 ， 复合材料制备的常用方法有粉末冶金法 ， 喷射沉积法 ， 浸渗法和搅拌铸造法等 4 采用粉末冶金法制备的复合材料性能优异 ， 但其工艺流程长 ， 工序复杂 ， 金属粉末成本高 ，增强相与粉末混合易产生爆炸 ， 同时制品的尺寸也受到限制 7。 压力浸渗法是将颗粒增强相制成预制块 ， 然后在压力作用下将熔体渗入预制件间隙中 ， 颗粒增强相在复 合材料中体积百分数可达 50%。 该工艺存在的问题是 ： 预制块在压力作用下易变形 ， 制得的复合材料微观结构不均匀 ， 晶粒尺寸也比较大 ， 有害界面反应难以控制 8。 喷射沉积法制备的颗粒增强金属基复合材料有许多优点 ：几乎避免了有害界面反应 ， 材料含氧量及夹杂物含量少 ， 被公认为是一种极有前景的复合材料制备方法 ， 缺点是工艺不够成熟 ， 增强体含量受到一定限制 9。而采用搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料的研究比较多 ， 此法对设备要求低 ， 工艺简单 ， 可以满足规模生产需要 。 因此 ， 铸造法制备颗粒增强金属基复合材料越来越引起人们的重视 。 项目采用搅拌铸造技术制备 061 并在注模前对该铝基复合材料的组织及性能进行鉴定 ， 分析采用最佳搅拌铸造技术工艺； 对 行预热 , 排除表面吸附气体 ; 真空保护下熔化和搅拌 ; 控制 量 ,改善 铝合金的浸润性和界面结合质量 ; 选择合理的搅拌器形状和搅拌速度、搅拌温度、搅拌时间等工艺参数 .。 采用喷射沉积或粉末冶金工艺，制备颗粒（ 包括纳米级微粒）增强铝合金为基体的复合材料锭坯，增强体类型及体积分数可根据使用要求调整，主要目的是提高铝合金 弹性模量，锭坯制备工艺可防止增强体与基体的有害界面反应，可保证增强体分布基本均匀。 可加工成棒材，管材及锻件，应用于航空、航天、航海兵器及汽车等领 4 域。强度及弹性模量比基体材料提高 20% 30%。 产工艺流程 原理：项目采用搅拌铸造技术制备 061 并在注模前对该铝基复合材料的组织及性能进行鉴定 ， 分析采用最佳搅拌铸造技术工艺； 对 行预热 , 排除表面吸附气体 ; 真空保护下熔化和搅拌 ; 控制 量 ,改善 铝合金的浸润性和界面结合质量 ; 选择合理的搅拌器形状和搅拌速度、搅拌温度、搅拌时间等工艺参数 . 先将 粒在真空电阻炉里进行加热预处理 ， 其加热温度为 650 ， 保温 3.5 h，并随炉冷却至室温 。 然后 ， 使用 埚电阻炉采用液态机械搅拌铸造法制备 061合材料。 熔炼过程 ： 熔化铝锭 添加合金元素 精炼 静置 边搅拌边加 继续搅拌 静置 浇注 。 本项目用氩气作为保护气氛 ， 并用氩气将 粒输送到基体合金液中 。 当 即搅拌温度为 760 ， 搅拌速度为 2 水平 1200 r/搅拌时间为 3 水平 25 粒的分布均匀性好 、 铸造缺陷少 。 材料组织及性能分析 材料的显微组织观察在 式金相显微镜及及 环境扫描电镜进行 。 试样经机械打磨 、 抛光并用 剂腐蚀液腐蚀 。 采用子万能拉伸试验机测试材料的拉伸性能 。 试复合材料的布氏硬度 ， 测试中试验载荷为 1 839 N， 加载时间为 30 s， 选用直径为 2.5 淬火钢球压头 。 每个试样测量 3 个试验点 ， 处理数据时 ， 取 3 个测量值的平均值作为最终的测定结果 。 基于阿基米德原理测试复合材料及基体试样的密度 。 复合材料复合质量的快速检验 材料制备质量的炉前快速检验和评判是保证复合质量、提高生产效率的重要手段 . 建立炉前快速质量检验和判断措施具有重要的实际意义 . 通过炉前快速检测复合材料的断口形貌、孔隙率和金相组织 ,可及时判断复合材料的 布状况、孔隙率大小、变质和细化效果 . 一旦发现 6061 复合材料复合质量问题 , 可以迅速采取措施 , 改进复合质量 , 确保获得质量良好的 6061 热处理： 时效温度对 强铝硅合金复合材料的机械性能起主要作用 , 其次是固溶温度。热处理前后 强铝硅合金复合材料的硬度增加了 39% 46%。以固溶温度 500 、固溶时间 2h、时效温度为 175 、时效时间为 12h 的工艺处理后 , 复合材料的硬度最佳。 5 铝基复合材料制备工艺流程 要工艺设备选择 设备仪器：，电阻坩埚熔炉及相关组件如图 1，在 式金相显微镜及及 环境 扫描电镜，采用 子万能拉伸试验机，机械打磨 、 抛光机，采用布洛维硬度计 具，储气装置。 卧式热处理炉、 密温度控制装置、 携带式直流电位差计 ， 喷射共沉淀法 、粉末冶金 法 、 渗透法 、固态扩散法 、 半固态搅 熔复合法等。 各种方法的介绍详见附录 2。 虽然 压力铸造法 、 喷射共沉淀法 、粉末冶金 法 、 渗透法 、 固态扩散法 也能得到 l 基复合材料 ，但其生产条件苛刻，不是需要高温高压，就是生产仪器过于复杂，很难实变质 孕育 重熔 升温出气 变温 搅拌 加入 注 调整 g 含量 回收 熔化 铝合 金 质检 冷却 开模 毛坯 修整 加热回火处理 产品 整形 成品检验 成品出库 6 现工业化生产，而 半固态搅熔复合法 ，生产条件较为合适，无需过高的温度和压力，而且实验设备也相对简单，易于工业化生产，因此选用 半固态搅熔复合法 。其制备方法如图 2示。 要原材料及辅助材料 原料： 强颗粒粒径大小为 10 m 25 m， 颗粒加入量为 10% 基体合金选用 6061 铝合金，主 要辅助原料有煤粉和硅粉。 表 1 6061金的化学成分 (质量分数 ， %) e g n l 2 增强相 物理性质 增强相 晶系 密度 /(g 强度 / 性模量 / 点 / 热膨胀 系数 /10角 70 2730 料及动力供应 本产品的生产过程从 原料到成品所用的燃料及动力均是工业用电。 第四章 成本核算 要价格的数据 铝锭 18000 元 /吨 ; 碳化硅微粉 9500 元 /吨。模具费 (设计 ,制作 )， 500 元 /套 (砂 7 模 )，包装费 300 元 /吨，电能消耗 2000 度 /吨，其它加工费用 2000 元 /吨 0%。 销售价 5 8 万 /吨 , 根据铸件的形状 ,加工模具的难易程度 ,后加工的难易程度等来确定。而销售价由铸件的形状、性能等因素决定，故分配如下：销售价为 6 万 /t 的年产 300t，销售价为 7 万 /t 的年产 300t，销售价为 8 万 /t 的年产400t。 编号 设备名 称 型号 数量 备注 总价钱 1 电阻炉 10L 2 个 一个用作加热熔融，一个用作加热回火处理。 200 万 2 模具浇注 不限 10套 根据市场的需要选择不同形状的模具，亦可自己设计，注意保证平均日产量达标。 3 叉车 辆 用于运输成品。 4 配料罐 台 用于盛放 体、铝锭。 5 其他 不限 1 套 用于毛坯休整、产品整形、成品检验、循环换水、除尘设备等，注意保证平均日产量达标。 6 子万能拉伸试验机 1 台 测试材料的拉伸性能 7 式金相显微镜 1 台 及时判断复合材料的 布状况、孔隙率大小、变质和细化效果 8 可调速搅拌机 1 台 搅拌铝浆调整粘度，和使原料充分混合 9 机械打磨 、 抛光机 1 台 毛坯修整 10 1 台 测试材料的硬度性能 8 11 卧式热处理炉 1 台 热处理 工岗位的设定 主要由以下人员组成：总经理 1 人，副总经理 1 人，经营部（销售 3 人，采购 2人），生产部（车间主任 1 人，技术开发 2 人，生产 15 人，环保 2 人 ，质检 2 人），财务部（会计 1 人，出纳 1 人），办公室（人事调动 1 人，行政 1 人，后勤 2 人），公司合计人员 35 人。 序 号 岗 位 人 数 月工资 备 注 1 总经理 1 8000 奖金 +提成 2 副总经理 1 5000 奖金 +提成 3 经营部 5 2000 奖金 +提成 4 财务部 2 2000 奖金 +提成 5 办公室 4 2000 奖金 +提成 6 车间主任 1 3000 奖金 +提成 7 技术骨干 2 2500 奖金 +提成 8 普通工人 15 1500 奖金 +提成 产成本的估算 表 4生产成本的估算表 序号 项目 单位 年耗量 /t 单价 /元 总价 /万元 副总经理 总经理 经营部 生产部 财务部 办公室 销售 采购 开发 生产 环保 质检 会计 出纳 人 事 行政 后勤 9 1 原材料 . 锭 t 600 18000 化硅微粉 t 200 9500 加剂 t 200 4420 装费 个 900 300 燃料及动力 千度 2000 300 他加工费 t 1000 2000 工资及福 利 人 制造费用 旧费 年 修费 年 生产成本 度销售收入的估算 序号 项目 年度值（万元） 生产符合 100% 1 销售收入 万 /t 的复合材料 300t 万 /t 的复合材料 300t 万 /t 的复合材料 400t 万 /t 的废品 100t 增值税 项税 项税 附加税 增值税和附加税 10 注：本项目主产品为 中 副产品。 益估算 序号 项目 年度值（万元） 生产符合 100% 1 销售收入 销售税金及附加 成本总费用 利润总额 所得税 税后净利润 可供分配 的利润 余公积金 取公益金 全部税金及附加 11 第五章 效益分析 从表 4663万元，而公司的总投资为 1000万，虽然有差距，但公司可以通过资金回笼合理的流动起来，建立稳定的资金链。从表 4以看出年效益初步估算在 2600 万左右，可以说未来发展情景相当理想。随着社会不断的发展和进步，市场对新型复合材料的需要很大，公司建立在稳定的基础上可以继续扩大生产，在今后按照市场需求比例相应的增加设 备扩大生产，加大在技术开发方面的力度，拥有自己的核心技术，保护自己的知识产权。对于开发出来的创新产品应申请相关专利，以保障我们产品的唯一性，避免公司的利益受损。电磁感应炉增加到 4 个，模具 20 套，叉车 2 辆，配料罐 4 台，总设备投入为 1000 万。工厂进行年产 2000 吨 复合材料的生产，则年效益也将会达到 3500 万左右。 市场的发展不会以个人的意志而改变，它有自己的规律。外部市场更是变幻莫测的，因此公司领导层必须及时掌握市场发展的最新信息，读懂国家政策，了解竞争对手状况，知道客户所求。根据市场的变化而调整公司的 战略计划，打好信息战。公司要避免通货膨胀所带来的经济泡沫，而对于主要原料涨价因素，公司可以分批量先后购入，尤其是见行情有大涨的趋势时，应大量买入囤积，相信产品销售价格会随着主要原料的涨价而涨价，这是必存在的连锁反应。在公司降低成本的前提下可以对客户实行优惠政策从而在激烈的竞争中增加产品的销售额，实现利益的最大化。若出现销售量下降因素，公司首要任务是弄清楚产生的原因，如果是产品质量问题而引起的公司信誉下降，后果将是不堪设想的，公司必须从以下两方面着手，第一：生产过程保证产品质量。第二：重新与客户商谈，修复公司 的公关形象。如果是经济萧条，就得减少产量，降低生产成本和公司费用支出。 12 国整体市场规模及增长速度 求量及其增长分析 13 求地域结构分析 品结构分析 14 量及其增长分析 产区域结构分析 供需平衡分析 15 国出口及增长情况 2006铝基复合材料出口数量及增长率 16 2006铝基复合材料出口金额及增长率 口分析 2006我国铝基复合材料类产品进口数量及增长率 17 2006我国铝基复合材料类产品进口金额及增长率 类产品竞争群组分析 由于市场对新型复合材料的需要很大，我们还可以继续扩大生产，第二年多投放设备，电磁感应炉增加到 4 个，模具 20 套，叉车 2 辆，配料罐 4 台，总设备投入为 1000 万。工厂进行年产 2000 吨 复合材料的生产，则年效益也将会达到 3100 万左右。另外我们也可以设计自己的模具，并申请相关专利，以保障我 18 们产品的唯一性，这样带来的效益难以估计，也便于公司以后的发展。而复合材料氧气瓶市场很大，开发此类产品则有重大的经济效益，复合材料制品的毛利均在 50以上。国外缠绕机制造厂商为 推销其制造设备，首次转让产品技术时价格很低（随生产线转让十几至几十万美元），但产品再改型换代则价格非常昂贵。而开发代用燃料液化气气瓶，推动代用燃料摩托车、助力车发展，降低空气污染有巨大的社会效益和经济效益；而复合材料氧气瓶市场很大，贵（单独转让几十万美元甚至上百万美元），这恰为我们技术开发创造了机会；因此自主开发复合材料缠绕产品技术不仅会有好的经济效益，对推动技术进步将有重大的社会效益。 第六章 销售渠道 铝基复合材料产品属新兴产业，生产销售才刚刚起步，目前普遍存在的渠道模式主要有两种：一是以国内大多数 企业为代表的代理制，他们一般经历了销售渠道的发展过程，积累了一定的经验和教训；一是以台资企业为代表的分公司制，他们一般有成熟的生产技术，科学的管理模式，雄厚的资金力量。 作为小公司，研发上不去、打不起广告、信誉度不行、做不起促销、投不起钱，甚至养不起像样的人 才等一系列不利因素。因此 公司要维持生存，首要的任务就是先做好销售，找好客户，搞好资金回笼，占领市场，打开产品出口渠道，然后再伺机谋求更大的发展 。必须 管理好我们的销售团队，充分激发潜能，实现团队力量最大值 。必须保证有固定的销售单，销售以客户为导向，按照客户 所提出的要求进行生产，降低公司销售方面的风险，让公司有更多的流动资金。生产出的产品必须符合客户要求的标准，绝不弄虚作假，偷工减料，无论付出多少，都要打好第一枪，建立自己的品牌，赢得客户的信任。 第七章 环境保护 铝基复合材料产品的生产过程中主要有碳化硅粉和铝粉的粉尘污染，针对于大气污染建议，防治措施如下： （ 1）首先安排好工厂厂房的建设，应达到规定的通风要求。 （ 2）生产过程中添置 粉尘除尘设备 19 粉尘除尘设备分类有很多种目前国内最普遍的为袋式除尘设备，其处理效果高，收尘效果好，维护方便。 系列脉冲 袋式除尘器是解决大气污染的一种有效设备，主要用于净化含有粉尘的空气，它具有处理能力大、工作稳定、净化效率高、维修工作量小等优点。该产品以 12 个滤袋为一组，主要品种有： 24 袋， 36 袋、 48 袋、 60 袋、72 袋、 84 袋、 96 袋、 108 袋、 120 袋等九种 ，考虑到我企业粉尘少，所以选用48 袋的。 尘器采用脉冲喷吹的清灰方式，具有清灰效果好、净化效率高、处理风量大、滤袋寿命长、维修工作量小、运行安全可靠的优点。 (3) 生产过程中有 10%的废料，亦可按市场价格出售，实现废料的集中回收和再利用，避免其浪费和污染。 第八章 未来发展 当前，中小企业面临着改革深化、经济转型、产业升级、竞争加剧的现实形式，发展的外部环境发生了根本的变化，自身缺乏独立的市场开拓和技术创新能力等先天缺陷亦充分暴露，中小企业面临着兴与衰、生于死的考验。本公司应认清自己发展的背景，从单纯期望和依赖政策的扶持帮助，转眼到着眼于宏观经济环境的变化及由此引起的社会经济中各种主体间关系的调整，切实完成自身的转变；从当前生存发展和未来发展提高的结合上，主动理顺关系准确找到自身在新的经济秩序中的位置，走出一条新的发展之路。 在未来十年内，公司要根据市场需求不断改进生产方案，提高企业的生产能力，首先在国内站稳脚跟，等到充分了解市场以后再拓展新的销售渠道，从我们产品的自身特点出发，主推我们的高技术产品，打出品牌，扩大规模生产，提高企业的竞争力，将我们的产品打出国际品牌，推向海外，走向世界。 致谢 从课程设计论文定题开始，我就在不断的遇到困难解决困难中完成了论文设 20 计。这个过程中同组同学给了我很多很好的指导和建议。 在完成论文之际，我谨致以最诚挚的谢意。 还要感谢王正粟老师以及祁利民对我 的指导和辅导。在学习上，无论何时，他们都会对我们的问题做详细的解答。 最后，谨向百忙中抽出宝贵时间评审论文的王正粟老师致谢 ! 参考文献 【 1】马晓春，铝 江工业大学学报， 1996年 12 月，第 24 卷第 4 期， 89 【 2】邢绍美，马建平，碳化硅铝基复合材料的应用与加工，航天返回与遥感， 1998 年 6 月，第 19 卷第 2 期， 9 【 3】朱秀荣 等， l 符合材料制造工艺与颗粒分布研究，中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会论文集， 2001 年， 49 【 4】崔岩，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用，材料工程， 2002年第 6 期， 【 5】朱和祥 等，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的发展概况，材料导报，1995 年， 6 【 6】谢海华 等，半固态法制备 合材料的组织与性能的研究，兵器材料科学与工程， 1995 年 1 月，第 18 卷第 1 期 0 【 7】于建彤，李春志，碳化硅纤维增强铝基复合材料的界面组织研究，北京航空材料研究所， 1995 年第 4 期， 4 【 8】石子源 等，碳化硅颗粒铝基复合材料的制备，兵器材料科学 与工程， 1994 年 7 月，第 17 卷第 4 期， 5 【 9】王威 等， 强铝基复合材料的制备和摩擦磨损性能，黑龙江工程学院学报， 2003 年 6 月，第 17 卷第 2 期， 10】王普毅 等， 10L 下铸式真空感应熔炼炉的研制，工业加热， 2003 年 【 11】汪列隆，