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　　超硬材料行业发展规划（三）：指导思想与目标（点击阅读）

　　4 主要任务
　　建立健全技术创新体系，加强创新能力建设；进一步激发行业国家工程中心与重点实验室等国家队活力，加强共性基础研究；推进学术、技术、标准、产品等全方位的国际化网络建设，增强行业的国际话语权；积极推进智能制造及互联网在业内的应用，提高行业的现代化水平；进一步巩固超硬材料单晶、锯切钻进工具等领域的国际优势地位，推进行业产品的国际品牌建设；补足精密磨具、超硬材料功能性应用等短板，堵住进口并开拓国际市场。
　　4.1 加强市场细分工作
　　以市场为导向，以技术创新为基础，对超硬材料及其制品应用目标市场进行深入细分，特别是国防军工、抢险救灾等国家重大需求领域的细分，按照应用领域的系列需求，发展系列化的配套超硬材料及其各种各类专尖特工具，注重开发高技术、高附加值、尖端小众市场，推动行业各子领域强者更强，弱者渐强。加快市场细分相对应的国家、行业、团体及地方标准的制定，力争能为任何一个细分市场提供完整的符合标准的切磨抛解决方案。
　　4.2 推进智能制造
　　要推进智能制造，必须大力开发具有感知、分析、推理、决策、控制功能的高度自动化装备，把先进制造技术、信息技术、自动化和智能技术进行高度集成与深度融合。
　　对于超硬材料行业，材料生产的自动化水平相对较高，金刚石锯片、线锯生产自动化水平相对较高，首先鼓励和支持这些领域大力推进智能设计与制造；其他制品领域自动化水平相对较低，有些主要工序单机自动化还没有实现，连机成线实现自动化应成为“十三五”期间的主要目标，力争2025年前即“十四五”末能够部分实现设计与制造智能化。大力推进行业专用设备与检测仪器的自动化与智能化水平，这是各种各类产品制造智能化的前提与基础；大力推进各类超硬材料制品的混料、成型、烧结、后加工等各工序的高度自动化；大力推进数字化车间、数字化工厂、数字化企业的建设。
　　4.3 加快推进互联网+的应用
　　互联网与物联网的发展异常迅猛，大大改变了人们的生活。但互联网+的概念提出不久，互联网+制造业才刚刚起步，真可谓方兴未艾！我们首先要解放思想，研究开发互联网与产业的深度融合、与用户及用户行业的深度融合。在国家“互联网行动计划”推动下，以协会网站为主要平台，设置足够能力服务器（包括云存储），建立建全本行业与相关行业及企业网络平台挂靠系统，积累并形成行业大数据，逐步建立建全行业技术、经济、贸易等数据全库；大力使用互联网技术，推动移动互联网、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术，逐步建立起教育培训、研究设计、产供销、售前售后服务等各个环节与互联网的深度融合，努力打造超硬材料+互联网+物联网=无坚不摧、攻无不克的光辉典范。
　　4.4 加强行业基础与应用科研平台建设
　　国家及地方政府越来越多地支持产学研用相结合的大型科研攻关及基础研究项目，对单部门小型研发项目支持力度越来越小，为了适应新时期的新形势。“十三五”期间可考虑尝试由行业协会组织拟定未来基础研究项目，招标研究团队，发挥现有国家重点实验室、国家工程中心及高校、地方及企业重点实验室的作用，向政府争取行业大项目资金支持，向企业争取研发条件支持。制定相关管理办法及条例，建立科研机构及企业与协会的项目合作关系、成果分成等政策。成果接产单位对协会支持的有应用价值的成果进行有偿使用。
　　4.5 开发研究方向
　　（1） 超粗（宝石级，粒径﹥5mm）及超细（≦5nm）粒度金刚石单晶，粗粒度（粒径﹥0.5mm）CBN单晶，金刚石与CBN多晶，大块体（粒径≧10mm）纳米超硬材料聚晶（NPD，NPCBN），高端微米及亚微米超硬材料聚晶，高端CVD、PCVD超硬材料膜，新型复合超硬材料；
　　（2） 支撑国家重大工程和战略性新兴产业需求的高端超硬材料切磨抛工具，替代传统工具、推动应用领域智能化改造与节能减排环保生产的新型超硬材料工具，替代进口的高精高效高速新型超硬材料工具；抢险救灾等特殊细分专业应用复杂形状、特殊性能超硬材料工具；
　　（3） 产品生产工艺技术升级改造、节能减排、提高效率、提高制造精度等新技术，3D打印及精密增减材制造新技术；
　　（4） 各种超硬材料工具的在线监测诊断、可靠性评价技术,
　　（5） 生产装备及生产过程自动化智能化升级改造技术，基于互联网的装备远程诊断、监测控制、预警等新技术；
　　（6） 利用互联网、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术，建设行业技术、经济、贸易等数据库及公共服务平台。

　　5 重点发展的应用领域
　　随着高硬韧耐热合金，碳纤维等复合难加工材料的不断出现，节能减排、环保生产要求的不断升级，新工艺技术不断创新应用，高速、超高速、高效、精密、超精密、高可靠性、长寿命以及绿色化生产成为加工制造领域的新要求，对加工工具的性能要求也日益提高，具有极端性能的超硬材料及其各种各类加工工具迎合了这种需求，为高技术加工制造领域提供着不可多得的加工手段。超硬材料类产品已经越来越多地应用到国民经济的各个领域，包括航空航天、国防军工、电子信息、清洁能源、汽车、家电、生物工程、建筑建材等涉及国家安全及战略性新兴产业等领域。本行业将要在这些重点应用领域突破一批关键技术。
　　5.1 航空航天领域
　　在航空航天领域钛合金、高温合金、碳纤维复合等新型难加工材料应用越来越多，它们的高效加工难题突出。超硬材料行业要支撑航空航天领域的发展，必须突破技术难关，为该领域开发并提供高精高效切磨抛工具及隐身防腐材料。国内目前主要采用的是传统磨具和刀具进行加工，存在加工效率低，工具损耗快，加工工件精度低等问题，国外已采用超硬材料工具替代传统工具对上述材料进行高效精密加工。“十三五”期末国内超硬材料磨具和刀具（含刀具用复合超硬材料）要在该领域大面积应用，市场占有率力争达到50%以上。
　　5.2 国防军工领域
　　国防军工领域具有超大、超微、超精、高可靠性、长寿命等特殊要求，所用材料也具有特殊性，超硬材料行业有责任和义务持续为这些领域开发特殊切磨抛工具及隐身防腐材料，如航母发动机、飞机发动机、飞机刹车片、导弹整流罩等专用加工工具，军机与导弹等隐身防腐材料，以满足国防建设的需要。
　　5.3 电子信息领域
　　半导体芯片的制造采用金刚石磨具实现芯片背面硅材料的纳米级精度和表面粗糙度的高效超精密加工，采用金刚石超薄砂轮进行切割封装；为进一步提高生产效率，越来越多地将单片金刚石超薄砂轮加工改为多片甚至上百片砂轮成组加工。“十三五”期间要持续提高该类工具水平，更广泛地替代进口产品，期末要能为该领域提供成套微细精密切磨抛工具，直至提供切磨抛解决方案。
　　5.4 清洁能源领域
　　水电、风电、核电、光伏发电、LED照明等均属清洁能源领域，任何一种清洁能源均用到超硬材料工具，其中光伏发电和LED照明行业所用切磨抛金刚石工具最为微细精密。目前这些领域所用发达国家进口工具占主要部分，国内工具处于次要地位。“十三五”期间要实现成套工具技术国产化，期末国内工具要处于主导地位，国内市场占有率达到70%以上。
　　5.5 汽车制造领域
　　超高速磨切削技术在汽车关键零部件的制造中得到推广应用。为避免超高速条件下基体对机床主轴带来负荷过大以及基体本身径向膨胀过大对加工效果的影响，要求超高速CBN砂轮实现轻质化；汽车发动机关键零部件之一的凸轮轴，出现由单一材料的整体式向装配式（主轴与凸轮分别为不同材料）方向发展的趋势，要求CBN砂轮实现工件一次装夹完成不同材料的数毫米大余量的高速、超高速、高效加工；汽车连杆的双端面磨削，采用陶瓷CBN砂轮替代普通磨具加工，不但磨削效率大幅提高，而且实现免修整加工；汽车发动机壳体铸件毛坯，采用超硬磨具替代普通磨具实现低粉尘高效去毛刺加工。“十三五”期末国内超硬材料磨具和刀具（含刀具用复合超硬材料）要在该领域大面积应用。
　　5.6 家用电器制造领域
　　家电领域也是超硬材料工具的传统服务领域，随着人们生活水平的提高，对家电质量提出了更高要求，节能、环保、低噪音、长寿命是家电业追求的更高目标，新工艺也不断出现，如空调、冰箱压缩机主要零部件缸套、滑片用固结磨具双端面磨削技术替代了传统加工工艺，对磨具的平面度、平行度、耐用度提出了比普通磨具高几个数量级的要求。“十三五期间”要持续加强跟踪该行业的日益提高的高新要求，突破该领域高端产品制造技术并能够为其提供新型成套磨削服务。
　　5.7 生物工程等功能性应用领域
　　利用纳米金刚石的生物相容性、低毒性、荧光效应等特性,在药物载体材料、生物成像工具、蛋白质组学质谱测定法、荧光探针材料以及量子探针等生物医药领域突显出其愈来愈重要的作用；金刚石膜生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理、化学传感器的有机结合，主要应用于生物科学、临床医学、生物工程和环境保护等领域。
　　纳米金刚石微粒尺寸远小于红外和雷达波波长，它对这种波长的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率；此外它的比表面积比常规粗粉大了3~4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很弱，因此很难发现被探测目标，起到了隐身作用。美国等国家多年前已将超微细金刚石制成吸波材料应用在隐身飞机上，我国也在超硬材料行业的支撑下，强力推进着该技术。
　　在环保方面，利用掺硼金刚石电极的宽电化学势窗、低背景电流、极好的化学稳定性及强抗表面沾污能力，在废水处理中应用比常规电极具有无可比拟的优异特性。
　　在光学方面，利用金刚石膜的宽光谱透过率高、硬度高、摩擦系数小、化学稳定性好等优点，作为多种光学材料如硅、锗、玻璃、硫化锌、氟化镁、碲镉汞、氯化钾等的增透/保护膜，起到抗磨损、抗腐蚀、抗潮解和抗氧化的作用，已被应用于太阳能硅电池、高功率CO2激光器窗口、潜望镜红外(IR)窗口、飞机前视红外窗口、导弹头罩窗口和宇航探测器等。
　　此外，金刚石在声学、热学、电学等诸多方面均有无可比拟的优越性，而且得到了前期应用。“十三五”期间要加强这些功能性应用领域的开发，努力降低成本，扩大应用面，为高科技大发展奠定良好基础。
　　5.8 先进工具制造领域
　　高端工具制造领域是金刚石工具的传统应用领域，但新型高端先进工具不断出现，对超硬材料砂轮的要求不断提高，如旋转式整体硬质合金刀具加工，目前国外采用金刚石砂轮大切深、快进给一次性完成主槽的高效成型磨削，并不断追求提高加工效率；此外，随着工具精度的不断提高，对砂轮的自锐性、耐磨性也提出了更高的要求。“十三五”期间要持续加强跟踪工具行业日益提高的高新要求，突破该领域高端产品制造技术并能够提供新型刀具、复杂组合刀具的成套磨削服务。
　　5.9 油气田及矿物勘探采掘领域
　　突破井深在4000米以上、定向与水平井的复杂硬质地层、海洋油气田勘探采掘用PDC合成与钻头制造技术。
　　5.10 建筑建材领域
　　建筑领域用锯切钻进工具巩固其世界先进水平地位，开发更高效、更长寿命、加工噪音更低的高新技术产品，进一步扩大发达国家专业级市场占有率。
　　石材矿山开采金刚石工具化，开发出更节能环保的、适合不同矿山开采的更细绳锯、链锯等产品和工艺技术，提高荒料成材率，降低废物排放量。
　　石材、陶瓷墙地砖加工金刚石工具化、特别是精磨抛光工具，最大限度地减少或杜绝具有典型高耗能重污染资源性碳化硅磨块的使用，达到墙地砖生产节能减排的目的。

　　6 产业政策建议
　　如前所述，超硬材料及其各类制品是支撑国家重大需求及高新技术领域发展不可或缺的材料与工具，是绿色环保、高速高效高精类产品，是替代高耗能、重污染、资源性的传统切磨抛工具的绝佳选择，该领域是我国在世界制造业中为数不多的具有强大竞争力的优势产业，理应得到大力支持。
　　期望国家对本行业的支持包括但不限于以下方面：
　　6.1 建议国家将超硬材料及制品明确列入国家“十三五”规划
　　国务院发布的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，在第三部分：重点发展方向和主要任务中明确提出“……积极发展高纯石墨、人工晶体、超硬材料及制品。”工信部发布的《新材料产业“十二五”规划》也明确提出：“巩固人造金刚石和立方氮化硼超硬材料、激光晶体和非线性晶体等人工晶体技术优势，大力发展功能性超硬材料和大尺寸高功率光电晶体材料及制品。”建议国家仍将超硬材料及制品明确列入国家“十三五”规划并加大对该产业的政策性支持力度。
　　6.2 对国产创新应用及替代进口高档超硬材料制品实施税收优惠政策
　　建议政府对用于军工、航空航天、电子信息等领域的拥有中国自主知识产权的替代进口高新技术超硬材料制品实施税收优惠政策，将其增值税率由17%下调为13%（对农机生产企业已有先例），以支持企业对关系到国家安全类产品的科研开发投入及创新成果产业化，支持超硬材料产业的创新发展。
　　6.3 鼓励采用国产高端超硬材料产品
　　建议国家鼓励国防军工及战略性新兴产业采购国产高端超硬材料产品，对军工、航空航天、电子信息、汽车及战略性新兴产业等主要用户采用国产高档超硬材料产品的，实施创新应用补贴政策，补贴额度不低于其采购额的30%。
　　6.4 提高超硬材料产品的出口退税水平
　　2012年国务院发布的“十二五”国家战略性新兴产业发展规划已明确列入超硬材料产业，“十三五”规划建议中仍在重点支持发展之列，但出口退税率却一直很低，只有5%。
　　建议政府将超硬材料类产品出口退税率按战略性新兴产业产品提高到13%，进一步提高超硬材料产品的国际市场占有率，推动出口产品的结构调整升级。
　　6.5 加大对超硬材料行业创新体系建设的支持
　　建议国家积极推进超硬材料类国家重点实验室与工程技术中心等国家队大力开展基础研究，支持行业自主创新及协同创新的体系建设，增强行业发展后劲；支持相关地方、高校、企业重点实验室建设；对已有及在建超硬材料类公共服务平台加大支持力度；优先并加大力度支持技术战略联盟、公共信息等平台建设；优先并加大力度支持产学研用联合攻关项目；优先并加大力度支持成套切磨抛解决方案项目及建设公共切磨抛数据库。（完）