高溫合金憑借優(yōu)異的抗氧化和抗熱腐蝕性能在航空發(fā)動(dòng)機、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機、核電、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應用。
****工業(yè)材料高溫合金
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特性
所謂高溫合金，即能在600℃以上高溫及一定應力作用下長(cháng)期工作的一類(lèi)合金。高溫合金材料相比于傳統金屬，在性能上具有高溫高強；良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能；良好的抗疲勞性能、斷裂韌性、良好的彈塑性。
高溫合金性能特點(diǎn)
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分類(lèi)
高溫合金大體上有三種劃分方式：根據基體元素種類(lèi)、根據合金強化類(lèi)型和根據材料成型方式。
高溫合金分類(lèi)
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制備工藝
高溫合金產(chǎn)品以非標準化為主，因此生產(chǎn)工藝較為復雜，但基本可以可分為三個(gè)步驟：熔煉、鑄造和熱加工，粉末冶金工業(yè)則將鑄造工藝替代為熱壓。
各種高溫合金的工藝生產(chǎn)流程
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應用
高溫合金憑借優(yōu)異的抗氧化和抗熱腐蝕性能在航空發(fā)動(dòng)機、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機、核電、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應用。
高溫合金下游應用領(lǐng)域
在眾多應用領(lǐng)域中，航空航天仍然占據最重要地位，占需求總量的55%，其次是電力行業(yè)，占比達20%。
高溫合金應用領(lǐng)域市場(chǎng)占比
高溫合金市場(chǎng)需求預測
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航空發(fā)動(dòng)機
高溫合金從誕生起就應用于航空發(fā)動(dòng)機，在現代航空發(fā)動(dòng)機中，高溫合金材料主要用于四大熱端部件：燃燒室、導向室、渦輪葉片和渦輪盤(pán)，此外還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。
高溫合金在航空發(fā)動(dòng)機上的應用
高溫合金材料的用量占發(fā)動(dòng)機總重量的40-60%，在先進(jìn)發(fā)動(dòng)機中這一比例超過(guò)50%甚至更多。
不同機型對高溫合金需求預測
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民用航空發(fā)動(dòng)機
2016 年7 月11 日，波音公司在范保羅航展首日發(fā)布最新版 《當前市場(chǎng)展望》，預測未來(lái)20 年全球需要39,620 架新飛機，該數字較去年預測增加4.1%。
2016-2035年全球民航飛機需求
由于不同機型的發(fā)動(dòng)機所需的高溫合金占比不同，根據測算，未來(lái)二十年全球民航各類(lèi)型新機航空發(fā)動(dòng)機，對高溫合金的總需求為42.7 萬(wàn)噸。
民航不同機型對高溫合金需求
2016-2035全球民航飛機高溫合金需求
而我國民航發(fā)動(dòng)機市場(chǎng)也十分廣闊，根據波音公司預測，到2032 年，中國新增的飛機數量超過(guò)5580架，預計我國民用航空對高溫合金的需求量將超過(guò)3.8萬(wàn)噸。
到2032年我國民航對高溫合金需求預測
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軍用航空發(fā)動(dòng)機
根據美國國防部預測的數據，預計未來(lái)20年中國戰斗機新增量將達到1430架、軍用大飛機1500架、教練機500架，合計對高溫合金需求量將達到5.7萬(wàn)噸。
另外，現有軍機的維護和修理折算成發(fā)動(dòng)機所需數量為2000臺，對應的高溫合金需求量達到1萬(wàn)噸左右。因此軍用領(lǐng)域對高溫合金的需求將達到6.7萬(wàn)噸。
未來(lái)20年我國軍用機領(lǐng)域對高溫合金需求預測
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燃氣輪機
燃氣輪機是高溫合金的另一個(gè)主要用途，其結構及原理與航空發(fā)動(dòng)機類(lèi)似。由于燃氣輪機噴射到葉輪上的氣體溫度高達1300℃，因此葉輪需要用高溫合金來(lái)制造。
燃氣輪機結構示意圖
燃氣輪機的應用分為發(fā)電用燃氣輪機領(lǐng)域和艦船用燃氣輪機領(lǐng)域，主要以后者為主，在軍用領(lǐng)域，有75%以上的海軍主力艦艇采用燃機動(dòng)力。
全球艦船用燃氣輪機市場(chǎng)分布情況
對于全球燃氣輪機高溫合金市場(chǎng)而言，據羅羅公司2013年預測，未來(lái)二十年，作為艦船動(dòng)力的燃氣輪機的市場(chǎng)需求達到2700億美元，相應的服務(wù)需求達1250億美元，市場(chǎng)空間廣闊。
我國目前大約只有10艘主力艦艇使用燃氣機，國產(chǎn)艦船用燃氣輪機的技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)得到解決。我國海軍有望形成3大近海艦隊和若干航母編隊的作戰體系，預計將新增驅逐艦及護衛艦97艘左右，中小型艦艇200艘左右，預計對高溫合金的需求量約為3.3萬(wàn)噸左右。
我國艦船燃氣輪機對高溫合金需求預測
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汽車(chē)渦輪增壓器
汽車(chē)廢氣增壓器渦輪也是高溫合金材料的重要應用領(lǐng)域。目前，我國渦輪增壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家所采用的渦輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪，它和渦輪軸、壓氣機葉輪共同組成一個(gè)轉子。
汽車(chē)渦輪增壓器
據 cnii報道，2015年我國新售乘用車(chē)中渦輪增壓的配置率在31%左右，預計到2020年，我國乘用車(chē)渦輪增壓比例將高達47%。渦輪增壓汽車(chē)將從2015年的750萬(wàn)輛增至到2025年2300萬(wàn)輛，期間累計高溫合金總需求10.6萬(wàn)噸，市值超200億元。
2015-2025年我國汽車(chē)渦輪增壓器高溫合金需求預測
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核電領(lǐng)域
核電用高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結構材料和燃料棒定位格架，高溫氣體爐熱交換器等，均是其他材料難以代替的。
根據鋼研高納2009 年招股說(shuō)明書(shū)，2010-2020 十年間我國核電裝機容量新增2300千瓦，在建1800萬(wàn)千瓦。對應高溫合金需求6000噸，價(jià)值24億元。
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其他領(lǐng)域
高溫合金材料在玻璃制造、冶金、醫療器械等領(lǐng)域也有著(zhù)廣泛的用途。
國內外高溫合金廠(chǎng)商概況
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國外領(lǐng)先廠(chǎng)商
目前，每年全球對高溫合金材料的消費將近28萬(wàn)噸，市場(chǎng)規模達到100億美元。全球范圍內能夠生產(chǎn)航空航天用高溫合金的企業(yè)不超過(guò)50家，主要集中在美、俄、英、法、德、日等國。
國外主要高溫合金生產(chǎn)企業(yè)
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國內主要高溫合金廠(chǎng)商
我國高溫合金的研發(fā)起步于20世紀60年代，形成獨有的合金體系，并且取得了明顯的進(jìn)步，到目前已經(jīng)成立了眾多的生產(chǎn)和科研單位，并已具備變形高溫合金、鑄造高溫合金的生產(chǎn)基地與高端高溫合金材料的生產(chǎn)研發(fā)基地。
國內主要高溫合金生產(chǎn)企業(yè)
