【文章內(nèi)容簡介】 高效、高性能模具為主要代表的中高檔模具 的份額已提高至 30%。根據(jù)中國模協(xié)的統(tǒng)計，2010 年中國模具行業(yè)實現(xiàn)銷售額 約 1120 億元，比上年增長 14%以上。 電火花放電加工（EDM）是在一定的介質(zhì)中通過工具電極和工件電極之間的 脈沖放電的電蝕作用，對工件進行加工的工藝技術(shù)。由于模具工業(yè)的迅速發(fā)展， 一大批具有高強度、高硬度、高韌性、耐高溫等特殊性能的模具材料相繼產(chǎn)生， 同時用戶對模具的精密性、表面質(zhì)量、標準化、加工周期等方面的要求日益提高， 傳統(tǒng)的模具加工技術(shù)難以滿足要求，這時，電火花加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模具加 工，目前已成為模具加工領(lǐng)域的主流工藝技術(shù)。 ②特種石墨在電火花及模具加工中的應(yīng)用 對于電火花加工（EDM）而言，使用的電極材料是否恰當，直接關(guān)系到放電 加工的效果，例如放電速度、加工精度及表面粗糙度等，進而在很大程度上決定 模具的加工質(zhì)量。電火花加工用電極材料主要有銅、石墨，極少數(shù)情況下也可采 用銅鎢合金或銀鎢合金。 銅是電火花加工領(lǐng)域的傳統(tǒng)電極材料，而石墨質(zhì)電火花加工電極擁有材料成 本低、加工速度快、損耗小、不易變形、加工后無需修整拋光等顯著優(yōu)點，近年 來其優(yōu)越性逐漸被認識和接受，正被眾多模具加工企業(yè)所采用，以提高模具加工 質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，從而增強市場競爭力。 在電火花加工領(lǐng)域，目前我國 EDM 用石墨電極與銅電極的應(yīng)用比例在 3:7 至 4:6 之間，而發(fā)達國家石墨電極的應(yīng)用遠高于我國，根據(jù)國際模協(xié)的統(tǒng)計，美 國電火花加工領(lǐng)域石墨電極與銅電極的比例約為 9:1，歐洲和日本約為 7:3。 我國 EDM 用石墨電極的份額遠低于歐美發(fā)達國家，隨著我國中高檔模具的 比例增加，石墨材料的優(yōu)越性進一步被模具廠商所認可，其在電火花加工領(lǐng)域具 有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?此外，特種石墨具有微粒子結(jié)構(gòu)、較高的機械強度、均勻的熱傳導(dǎo)等特性， 也是金屬連續(xù)鑄造結(jié)晶器與超硬材料生產(chǎn)用耐高溫、高壓的理想模具材料。 ③模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景 國內(nèi)模具產(chǎn)業(yè)方面，根據(jù)中國模協(xié)制訂的《模具行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》， 到 2015 年我國模具產(chǎn)業(yè)將達到 1740 億產(chǎn)值，國內(nèi)自配率達到 85％，中高檔模 具達到 40％以上。模具產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展重點包括精細電加工，涉及的重點行業(yè) 主要是汽車模具（特別是 C 級汽車模具）。 作為我國模具使用量最大的汽車行業(yè)，在整車制造、舊車維修兩方面需使用 模具制造的汽車零部件。整車制造方面，“十二五”期間我國汽車產(chǎn)量增速將有 所放緩，預(yù)計將以年均 10%左右的速度平穩(wěn)增長；舊車維修方面，經(jīng)過最近幾 年的快速增長，2010 年末我國民用汽車保有量已達到 9086 萬輛（包括三輪汽 車和低速貨車 1284 萬輛），比上年末增長 %，在龐大的汽車保有量支撐下， 未來幾年汽車維修對零部件的需求將快速增長。綜合考慮，預(yù)計“十二五”期間 汽車模具的年均增速不會低于 10%。 國外模具產(chǎn)業(yè)方面，由于發(fā)達國家模具產(chǎn)業(yè)已相對成熟，產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度基本 與其經(jīng)濟增長相當，預(yù)計在未來幾年將保持平穩(wěn)，即國外模具產(chǎn)值保持在 630 億美元左右，與 2010 年基本持平。 ④電火花及模具加工行業(yè)對特種石墨的市場需求預(yù)測 由于模具的應(yīng)用范圍較廣，涵蓋汽車、航空、電子、電器、儀表、儀器等眾 多領(lǐng)域，且不同模具對特種石墨的消耗存在較大差異，無法直接根據(jù)各下游行業(yè) 測算對 EDM 用石墨的市場需求，因此我們根據(jù)模具生產(chǎn)成本分析，結(jié)合國內(nèi)和 國外模具產(chǎn)值的預(yù)測，對全球電火花及模具加工行業(yè) 2015 年對特種石墨的需求 量預(yù)測結(jié)果如下： 單位：產(chǎn)值（萬元）、需求量（噸） 我國模具產(chǎn)值17，400，000 國內(nèi)需求石墨與銅的比例4:65:56:47:3 EDM 用石墨需求量15，， 國外模具產(chǎn)值40，950，000* 國際需求石墨與銅的比例7:3 EDM 用石墨需求量16， 需求合計31，， 注*：按照匯率美元兌人民幣 1: 計算。 （4）核能產(chǎn)業(yè)對特種石墨的市場需求分析 特種石墨在核能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用主要是作為高溫氣冷堆的結(jié)構(gòu)性材料。 ①高溫氣冷堆簡介 高溫氣冷堆是以耐高溫陶瓷型包覆顆粒為燃料元件，以具有化學(xué)惰性和反應(yīng) 性惰性的氦氣為冷卻劑，以耐高溫石墨為慢化劑、反射層和堆芯結(jié)構(gòu)材料的第四 代核反應(yīng)堆技術(shù)。 高溫氣冷堆是國際核能界公認的目前安全性最高的新型核反應(yīng)堆，且熱效率 高，系統(tǒng)簡單，用途廣泛，是最有希望成為適應(yīng)未來能源市場安全和經(jīng)濟需要的 先進堆型之一，其主要特點包括： 固有安全性：核反應(yīng)堆的固有安全性是指在任何情況下都不會發(fā)生大的核 泄漏，不會危及公眾及周圍環(huán)境的安全。高溫氣冷堆的固有安全性來自于以下幾 方面： A．采用全陶瓷包覆顆粒燃料元件。高溫氣冷堆的燃料元件由彌散在石墨基 體中的包覆顆粒燃料組成。包覆顆粒燃料直徑約 ，中心是直徑約 的 UO2 核芯，核芯外面有 24 層厚度、密度各不相同的熱解碳和碳化 硅包覆層，實驗表明，在 2100℃的高溫下，包覆顆粒燃料仍能保持其完整性， 這一溫度大大超過高溫氣冷堆事故工況下的最高溫度，換言之，就是這種元件即 使在事故條件下，也不會發(fā)生放射性物質(zhì)外泄、危害公眾和環(huán)境安全的情況。 B．采用全陶瓷堆芯結(jié)構(gòu)材料。高溫氣冷堆用石墨作慢化劑，堆芯結(jié)構(gòu)材料 由石墨和炭塊組成，不含金屬。石墨和炭塊的升華溫度都在 3600℃以上，因此， 即使在事故條件下，也絕不會發(fā)生堆芯熔毀的嚴重事故。 C．采用氦氣作冷卻劑。氦氣是一種惰性氣體，不與任何物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)， 與反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料相容性好，避免了以水作冷卻劑與慢化劑的反應(yīng)堆中的各種 腐蝕問題。氦氣的中子吸收截面小，難于活化，在正常運行時，氦氣的放射性水 平很低，工作人員承受的放射性輻照劑量也低。 D. 非能動的余熱排出系統(tǒng)。在事故停堆后，堆芯的冷卻不需要專設(shè)余熱排 出系統(tǒng)，燃料元件的剩余發(fā)熱可依靠熱傳導(dǎo)、熱輻射等非能動的自然傳熱機制將 熱量散到周圍環(huán)境中去。這種非能動余熱排出系統(tǒng)的設(shè)計可以保證在極端的事故 條件下，即在堆芯冷卻劑完全流失、主傳熱系統(tǒng)的功能完全喪失的條件下，保證 堆芯燃料元件的最高溫度不超過 1600℃的設(shè)計限值，遠低于其包覆顆粒燃料的 破損溫度。清華大學(xué)核能研究院的實驗堆就曾經(jīng)不止一次表演過在不插入控制棒 的情況下停止冷卻的氦氣泵，不采取任何人為和機器的干預(yù)，反應(yīng)堆能保持安全 狀態(tài)，并將剩余熱量排出。 發(fā)電效率高：與傳統(tǒng)壓水堆核電站相比，一般壓水堆核電站能提供約 300℃ 的熱能，而高溫氣冷堆能達到 750950℃，這就意味著發(fā)電效率大幅提升。除發(fā)