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[摘 要]本文介绍了21世纪以来新型材料的兴起，新型材料逐渐占领了工具制造业的市场。首先分析介绍了有哪些种可用于工具制造业的新型材料；接着阐述了新型材料对工具制造业的影响，这种影响主要分为三个方面：一是新型材料在工具制造业中的角色；二是新型材料的改变对工具制造业带来的影响；三是新型材料呈现的特征及企业的策略。最后总结了本论文的中心思想。
[关键词]新材料 工具制造业 新特征 影响
中图分类号：U283.5 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）25―0491―02
1.引言
21世纪以来，随着我国的国民经济快速稳步发展，各种各样的新型材料[1]进入了人们的视线，这些新型材料为我国的工具制造业带来了新的发展机遇与助推力。那么面对新的机遇与挑战，我们该如何认识这些新型材料，又该如何使其在工具制造业中发挥出巨大的经济效益，是当今最热门的话题和科研方向。
2.新型材料的兴起
随着科技的进步，新型材料也应运而 生，它对工具制造业的振兴与影响，不再是传统工具制造业的复兴，而是新兴工具制造业的兴起与发展，材料科学为基础的新型材料产业是工具制造业的重点发展方向。2011年6月，美国总统奥巴马首次宣布了一项 “先进制造业伙伴关系”计划[2]，这项计划期望能够通过政府、高校和企业的联合使美国的制造业更好地发展。其中的“材料基因组计划”[3]则是该计划中的重要组成部分之一，由此可见材料对于制造业的重大意义。
2.1新型材料介绍
高性能轻型合金[4]：该材料主要是钛和钛合金、镁和镁合金和铝和铝合金，其中，钛、镁合金目前的应用规模相对来说还较小，然而由于航空工业和汽车工业的迅猛发展，这些材料正逐步成为最有潜力的合金材料。如金属钛的强度是各种金属中强度最大的，另外它的延展性、耐腐蚀性和无磁性等特性都表现得非常优秀，被广泛应用于军事、航空航天、石油化工、电力电子、海水淡化、体育休闲等领域，它被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。
高性能钢铁材料[5]：高性能钢材是新型材料领域值得关注的行业，高端装备工具制造业的发展将大力推动特种钢需求的提升。据悉，《钢铁行业的十二五规划》中指明了特种钢铁的重点方向是：城市轨道交通、海洋工程和海上石油开采、高速铁路、大型和特殊性能船舶和舰艇、环保汽车、特高压电网等高端装备制造领域，高性能钢材现在已开发出了微合金钢、超细晶粒钢、氮合金不锈钢、高质量特殊钢等。在工具钢类型中有不变形模具钢、易切削模具钢、防震模具钢、少偏析或无偏析高速等。
碳纤维复合材料[6]：碳纤维指的是含碳量高于90%的无机高分子的纤维。碳纤维的分类有聚丙烯腈纤维[7]、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化[8]，碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，碳纤维复合材料都颇具优势。世界碳纤维的需求每年将以13%的速度增长着，因此前景十分看好[9]。
3.新型材料对工具制造业的影响
随着我国国内整个经济的扩张和上台阶，传统工具制造业也向现代新型工具制造业升级，新型材料对现代工具制造业的兴起、发展，担当起了越来越重要的角色；材料的改变，也对下游制造产生了一系列的连锁反应；在新的工具制造行业中，新型材料的发展会呈现许多特征，这就要求企业在针对下游供应链的过程中做出相应的调整。
3.1新型材料在工具制造中的角色
可以这样说，在某种程度上，没有新型材料技术的出现、发展与繁荣，就没有现代工具制造业的兴起与发展，新型材料技术水平决定着现代工具制造业发展的方向、规模、速度和水平，新型材料产业在现代工具制造业发展的过程中，扮演着催化剂、发动机、加速器以及方向盘的作用。如在显示制造业中，由于新型显示材料的产生，导致整个视频产业和产品的结构、市场需求的结构发生着根本性的改变。随着新型显示机面板材料的出现和技术方面发生的革命性的变化，使日渐下滑的显示产业重新焕发出生机。显示材料与显示技术变化的方向、发展的速度、产业的规模，都成为决定了新型显示产品不断更新换代的方向和成长规模的关键因素。由此可以看出，新型材料业的发展与整个行业的组织结构和行业前景息息相关。
3.2材料改变对工具制造业的影响
随着材料的改变，材料业对下游工具制造业的影响主要体现在以下两方面：
一、二者之间存在联动效应。过去，材料是被动地为其下游工具制造业服务，也就是存在着制造业决定所使用的材料的现象，体现为下游的工具制造业对上游的材料产业有明显的拉动效应。而现在的关系是在工具制造业不仅仅决定了材料产业，工具制造业还有部分决定于材料的现象，材料产业对工具制造业起了积极的推动效应。如果单纯从价值链的构成上分析，过去，材料在整个工具制造品中的价值一直是从属地位，占15%～36%。而现在的价值链构成已经颠倒过来了，材料在整个工具制造品中的价值处在主导地位，达到75% ～95%。
二、两者之间存在融合效应。体现为材料与工具制造品合二为一或不可分的特性，即材料就是产品、材料不仅仅决定功能、性能，材料甚至就是整体。因此，产品性价比因为材料的关系影响是非常大的。例如现在的有机高分子材料制造的元器件尽管售价要提高2～3倍，但产品的寿命和使用性能同时会提高5～8倍，这还会极大地降低因产品更换对生产造成的损失，材料的更替在这里起到了最为积极的作用。
3.3新型材料的特征及企业的调整措施
新型材料与工具制造技术的发展不仅仅是针对材料的某种性能进行改善，而是在一定程度上让材料生产的工具实现多功能化、环保、复合化、长寿命及满足用户的需求。比如，结构材料正在向着尺寸更加小，功能更加强大的方向发展，这主要通过其结构的复合化得以实现的，所以复合材料才能够成为发展最为迅速的材料领域之一。其次，新型材料的开发的周期正在缩短，创新性不断成为新材料得以发展的灵魂。同时新型材料不断的开发与应用联系得更加紧密，具有某些特定的目的的开发可以使研制速度加快数倍，使材料的使用性能提高，也使得新型材料更快投入到实际应用当中。 另外，由于经济全球化日益的加强，各国材料及其产品标准的不一致必然会导致低效且增加成本，不利于市场的应用国际化。对材料供应商和用户来说，不同的国家能以相同的方式测试新材料的特性是非常重要的，对于新材料，这种要求尤其强烈。美国的材料试验协会（ASTM）正在考虑采取行动促进美国与中国的工业标准能最终一致化[10]。2004年8，两国就加强相互之间的橡胶及轮胎工业的联系签署：一旦中国的汽车工业采用了ASTM的橡胶及轮胎工业的标准，必将有利于美国的轮胎公司开辟中国的轮胎新的市场。为了缓解资源、环境与人口的增长所带来的巨大压力，各国都在不断地加大生态的环境材料及其相关的领域研究与开发的力度，并从政策和资金等方面给予更大支持。
其次，材料的生态环境化是材料及其产业在资源和环境问题制约下，满足经济可承受性，实现可持续发展的必然选择。生态环境的材料具备两个特征，第一、性能优异并节省资源，第二、减少污染、再生利用，其目的是能够实现资源和环境的统一和优化配置，以达到资源能够高度综合的利用，从而获得最大的资源效益与环境效益。随着国内外对生态环境及资源协调发展重视程度的进一步提升，其在新型材料产业发展过程中所受的重视程度将更加突出。
最后，新型材料优异的产品性能和广泛的应用领域使其产品市场需求一直保持着较高的增长。并且今后的几年，中国的汽车、电子信息、化工、计算机、航空航天、船舶、交通等产业随着国民经济的发展，必然会进入一个比较长时间的持续快速增长时期，对上游的新型材料产业和工具制造业来说就意味着一个长期的巨大发展前景，我们必须要有清醒地认识。
参考文献
[1] MENG Xiangping GAO Yan. Electric systems analysis[M]. Beijing：Higher Education Press，2004.3-21.
[2] Gibson I；Rosen D；Stucker B Additive manufacturing technologies：rapid prototyping to direct digitalmanufacturing 2009
[3] Hague R；Reeves P Rapid prototyping，tooling and manufacturing 2000
[4] 江泽慧.任海青.费本华.张东升.岳永德.陈晓红 竹炭及SiC陶瓷材料的结构与性能[期刊论文]-新型炭材料2006（1）
[5] 4.江茂生.黄彪.高尚愚 杉木间伐材炭化物特性及其对挥发性有机污染物吸附性能的研究[期刊论文]-福州大学学报（自然科学版）2005（3）
[6] Kruth J；Mercelis P；Van Vaerenbergh J Binding mechanisms in selective laser sintering and selective lasermelting 2005
[7] Mercelis P；Kruth J Residual stresses in selective laser sintering and selective laser melting 2006
[8] Thijs L；Verhaeghe F；Craeghs T A study of the microstructural evolution during selective laser melting of Ti-6Al-4V 2010
[9] Harrysson O；Cansizoglu O；Marcellin-Little D Direct metal fabrication of titanium implants with tailoredmaterials and mechanical properties using electron beam melting technology 2008
[10] Li Yu，Liu Jingsen，Mechanism and Improvement of Direct Anonymous Attestation Scheme[J]，Journal of Henan University，2007，37（2），P195-197（Ch）.
[关键词]新材料 工具制造业 新特征 影响
中图分类号：U283.5 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）25―0491―02
1.引言
21世纪以来，随着我国的国民经济快速稳步发展，各种各样的新型材料[1]进入了人们的视线，这些新型材料为我国的工具制造业带来了新的发展机遇与助推力。那么面对新的机遇与挑战，我们该如何认识这些新型材料，又该如何使其在工具制造业中发挥出巨大的经济效益，是当今最热门的话题和科研方向。
2.新型材料的兴起
随着科技的进步，新型材料也应运而 生，它对工具制造业的振兴与影响，不再是传统工具制造业的复兴，而是新兴工具制造业的兴起与发展，材料科学为基础的新型材料产业是工具制造业的重点发展方向。2011年6月，美国总统奥巴马首次宣布了一项 “先进制造业伙伴关系”计划[2]，这项计划期望能够通过政府、高校和企业的联合使美国的制造业更好地发展。其中的“材料基因组计划”[3]则是该计划中的重要组成部分之一，由此可见材料对于制造业的重大意义。
2.1新型材料介绍
高性能轻型合金[4]：该材料主要是钛和钛合金、镁和镁合金和铝和铝合金，其中，钛、镁合金目前的应用规模相对来说还较小，然而由于航空工业和汽车工业的迅猛发展，这些材料正逐步成为最有潜力的合金材料。如金属钛的强度是各种金属中强度最大的，另外它的延展性、耐腐蚀性和无磁性等特性都表现得非常优秀，被广泛应用于军事、航空航天、石油化工、电力电子、海水淡化、体育休闲等领域，它被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。
高性能钢铁材料[5]：高性能钢材是新型材料领域值得关注的行业，高端装备工具制造业的发展将大力推动特种钢需求的提升。据悉，《钢铁行业的十二五规划》中指明了特种钢铁的重点方向是：城市轨道交通、海洋工程和海上石油开采、高速铁路、大型和特殊性能船舶和舰艇、环保汽车、特高压电网等高端装备制造领域，高性能钢材现在已开发出了微合金钢、超细晶粒钢、氮合金不锈钢、高质量特殊钢等。在工具钢类型中有不变形模具钢、易切削模具钢、防震模具钢、少偏析或无偏析高速等。
碳纤维复合材料[6]：碳纤维指的是含碳量高于90%的无机高分子的纤维。碳纤维的分类有聚丙烯腈纤维[7]、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化[8]，碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，碳纤维复合材料都颇具优势。世界碳纤维的需求每年将以13%的速度增长着，因此前景十分看好[9]。
3.新型材料对工具制造业的影响
随着我国国内整个经济的扩张和上台阶，传统工具制造业也向现代新型工具制造业升级，新型材料对现代工具制造业的兴起、发展，担当起了越来越重要的角色；材料的改变，也对下游制造产生了一系列的连锁反应；在新的工具制造行业中，新型材料的发展会呈现许多特征，这就要求企业在针对下游供应链的过程中做出相应的调整。
3.1新型材料在工具制造中的角色
可以这样说，在某种程度上，没有新型材料技术的出现、发展与繁荣，就没有现代工具制造业的兴起与发展，新型材料技术水平决定着现代工具制造业发展的方向、规模、速度和水平，新型材料产业在现代工具制造业发展的过程中，扮演着催化剂、发动机、加速器以及方向盘的作用。如在显示制造业中，由于新型显示材料的产生，导致整个视频产业和产品的结构、市场需求的结构发生着根本性的改变。随着新型显示机面板材料的出现和技术方面发生的革命性的变化，使日渐下滑的显示产业重新焕发出生机。显示材料与显示技术变化的方向、发展的速度、产业的规模，都成为决定了新型显示产品不断更新换代的方向和成长规模的关键因素。由此可以看出，新型材料业的发展与整个行业的组织结构和行业前景息息相关。
3.2材料改变对工具制造业的影响
随着材料的改变，材料业对下游工具制造业的影响主要体现在以下两方面：
一、二者之间存在联动效应。过去，材料是被动地为其下游工具制造业服务，也就是存在着制造业决定所使用的材料的现象，体现为下游的工具制造业对上游的材料产业有明显的拉动效应。而现在的关系是在工具制造业不仅仅决定了材料产业，工具制造业还有部分决定于材料的现象，材料产业对工具制造业起了积极的推动效应。如果单纯从价值链的构成上分析，过去，材料在整个工具制造品中的价值一直是从属地位，占15%～36%。而现在的价值链构成已经颠倒过来了，材料在整个工具制造品中的价值处在主导地位，达到75% ～95%。
二、两者之间存在融合效应。体现为材料与工具制造品合二为一或不可分的特性，即材料就是产品、材料不仅仅决定功能、性能，材料甚至就是整体。因此，产品性价比因为材料的关系影响是非常大的。例如现在的有机高分子材料制造的元器件尽管售价要提高2～3倍，但产品的寿命和使用性能同时会提高5～8倍，这还会极大地降低因产品更换对生产造成的损失，材料的更替在这里起到了最为积极的作用。
3.3新型材料的特征及企业的调整措施
新型材料与工具制造技术的发展不仅仅是针对材料的某种性能进行改善，而是在一定程度上让材料生产的工具实现多功能化、环保、复合化、长寿命及满足用户的需求。比如，结构材料正在向着尺寸更加小，功能更加强大的方向发展，这主要通过其结构的复合化得以实现的，所以复合材料才能够成为发展最为迅速的材料领域之一。其次，新型材料的开发的周期正在缩短，创新性不断成为新材料得以发展的灵魂。同时新型材料不断的开发与应用联系得更加紧密，具有某些特定的目的的开发可以使研制速度加快数倍，使材料的使用性能提高，也使得新型材料更快投入到实际应用当中。 另外，由于经济全球化日益的加强，各国材料及其产品标准的不一致必然会导致低效且增加成本，不利于市场的应用国际化。对材料供应商和用户来说，不同的国家能以相同的方式测试新材料的特性是非常重要的，对于新材料，这种要求尤其强烈。美国的材料试验协会（ASTM）正在考虑采取行动促进美国与中国的工业标准能最终一致化[10]。2004年8，两国就加强相互之间的橡胶及轮胎工业的联系签署：一旦中国的汽车工业采用了ASTM的橡胶及轮胎工业的标准，必将有利于美国的轮胎公司开辟中国的轮胎新的市场。为了缓解资源、环境与人口的增长所带来的巨大压力，各国都在不断地加大生态的环境材料及其相关的领域研究与开发的力度，并从政策和资金等方面给予更大支持。
其次，材料的生态环境化是材料及其产业在资源和环境问题制约下，满足经济可承受性，实现可持续发展的必然选择。生态环境的材料具备两个特征，第一、性能优异并节省资源，第二、减少污染、再生利用，其目的是能够实现资源和环境的统一和优化配置，以达到资源能够高度综合的利用，从而获得最大的资源效益与环境效益。随着国内外对生态环境及资源协调发展重视程度的进一步提升，其在新型材料产业发展过程中所受的重视程度将更加突出。
最后，新型材料优异的产品性能和广泛的应用领域使其产品市场需求一直保持着较高的增长。并且今后的几年，中国的汽车、电子信息、化工、计算机、航空航天、船舶、交通等产业随着国民经济的发展，必然会进入一个比较长时间的持续快速增长时期，对上游的新型材料产业和工具制造业来说就意味着一个长期的巨大发展前景，我们必须要有清醒地认识。
参考文献
[1] MENG Xiangping GAO Yan. Electric systems analysis[M]. Beijing：Higher Education Press，2004.3-21.
[2] Gibson I；Rosen D；Stucker B Additive manufacturing technologies：rapid prototyping to direct digitalmanufacturing 2009
[3] Hague R；Reeves P Rapid prototyping，tooling and manufacturing 2000
[4] 江泽慧.任海青.费本华.张东升.岳永德.陈晓红 竹炭及SiC陶瓷材料的结构与性能[期刊论文]-新型炭材料2006（1）
[5] 4.江茂生.黄彪.高尚愚 杉木间伐材炭化物特性及其对挥发性有机污染物吸附性能的研究[期刊论文]-福州大学学报（自然科学版）2005（3）
[6] Kruth J；Mercelis P；Van Vaerenbergh J Binding mechanisms in selective laser sintering and selective lasermelting 2005
[7] Mercelis P；Kruth J Residual stresses in selective laser sintering and selective laser melting 2006
[8] Thijs L；Verhaeghe F；Craeghs T A study of the microstructural evolution during selective laser melting of Ti-6Al-4V 2010
[9] Harrysson O；Cansizoglu O；Marcellin-Little D Direct metal fabrication of titanium implants with tailoredmaterials and mechanical properties using electron beam melting technology 2008
[10] Li Yu，Liu Jingsen，Mechanism and Improvement of Direct Anonymous Attestation Scheme[J]，Journal of Henan University，2007，37（2），P195-197（Ch）.