高溫合金的分類

高溫合金可以根據(jù)材料成型方式、基體元素種類、合金強化類型等來劃分：

1、根據(jù)材料成型方式，高溫合金可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金（包含普通精密鑄造合金、定向凝固合金、單晶合金等）、粉末冶金高溫合金（包含普通粉末冶金高溫合金和氧化物彌散強化高溫合金ODS）；

2、根據(jù)基體元素種類，高溫合金可以分為鐵基、鎳基、鈷基等；

3、根據(jù)合金強化類型，高溫合金可以分為固溶強化型高溫合金和時效沉淀強化合金。

高溫合金

發(fā)展趨勢

高溫合金發(fā)展的趨勢是進一步提高合金的工作溫度和改善中溫或高溫下承受各種載荷的能力，延長合金壽命。就渦輪葉片材料而言，單晶葉片將進入實用階段，定向結(jié)晶葉片的綜合性能將得到改進。

此外，有可能采用激冷態(tài)合金粉末制造多層擴散連接的空心葉片，從而適應(yīng)提高燃?xì)鉁囟鹊男枰?。就?dǎo)向葉片和燃燒室材料而言，有可能使用氧化物彌散強化的合金，以大幅度提高使用溫度。為了提高抗腐蝕和耐磨蝕性能，合金的防護涂層材料和工藝也將獲得進一步發(fā)展。

太行發(fā)動機

高溫合金的應(yīng)用

有研究表明，航空發(fā)動機用高溫合金占高溫合金總需求一半以上，此外還廣泛應(yīng)用于電力、汽車、機械等行業(yè)中。

1、航空發(fā)動機

航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)之花”，是航空工業(yè)中技術(shù)含量最高、難度最大的部件之一。作為飛機動力裝置的航空發(fā)動機，特別重要的是金屬結(jié)構(gòu)材料要具備輕質(zhì)、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。

航空發(fā)動機的技術(shù)進步與高溫合金的發(fā)展密切相關(guān)，高溫合金是推動航空發(fā)動機發(fā)展的最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)材料。軍用航空發(fā)動機通常可以用其推重比（推力/重量）綜合地評定發(fā)動機的水平。提高推重比最直接和最有效的技術(shù)措施是提高渦輪前的燃?xì)鉁囟取Ｒ虼烁邷睾辖鸩牧系男阅芎瓦x擇是決定航空發(fā)動機性能的關(guān)鍵因素。隨著航空裝備的不斷升級，對航空發(fā)動機推重的要求比不斷提高，發(fā)動機對高性能高溫合金材料的依賴越來越大。

在現(xiàn)代先進的航空發(fā)動機中，高溫合金材料用量占發(fā)動機總量的40%-60%。在航空發(fā)動機上，高溫合金主要用于燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱段零部件；此外，還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。

2、航天發(fā)動機

航天發(fā)動機中的特殊工作環(huán)境要求其使用材料必須受高溫、高壓、高的溫度梯度變化、高動態(tài)載荷的考驗，因此對材料的綜合性能和加工性能提出了很高的要求。高溫合金材料已經(jīng)占據(jù)了航天發(fā)動機相當(dāng)大的比重，在發(fā)動機中的應(yīng)用比比例接近總重量的一半，高溫合金材料技術(shù)的發(fā)展直接影響航天發(fā)動機研制水平。

航天發(fā)動機用高溫合金原則上都可以采用航空發(fā)動機用高溫合金，但航天發(fā)動機材料除了承受高溫沖擊外，還有低溫（-100℃以下）環(huán)境要求。由于高溫合金精密鑄造工藝限制，過去形狀極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件在航天發(fā)動機上一直沒有真正加以應(yīng)用。隨著工藝的進步，航天發(fā)動機上的許多關(guān)鍵熱部件都采用了無余量整體精密鑄造高溫合金精鑄件，簡化了發(fā)動機結(jié)構(gòu)，降低發(fā)動機重量，減少了焊接部分，縮短研制和生產(chǎn)周期，降低研制和生產(chǎn)成本，提高發(fā)動機可靠性。隨著航天發(fā)動機技術(shù)的進步，航天發(fā)動機用高溫合金逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜化、薄壁化、復(fù)合化、多位一體、無余量的趨勢。典型的有渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器、泵殼體等。

我國的“長征”系列火箭以及“神舟”系列飛船，發(fā)動機的核心部分都采用了高溫合金材料。目前，航天領(lǐng)域使用的液氧煤油和液氧液氫航天運載發(fā)動機、小型渦噴渦扇發(fā)動機已經(jīng)定型，并開始批量生產(chǎn)，國內(nèi)對航天用高溫合金母合金和精鑄件的需求也在不斷增長，進入一個新的增長期。

高溫合金

3、民用工業(yè)高溫合金的應(yīng)用

隨著工業(yè)化的推進，工業(yè)向高端、大型化發(fā)展，高溫合金在民用工業(yè)中的需求也日益增長。高溫合金也是艦船、火車、汽車渦輪增壓器葉片及各類工業(yè)燃機葉片的優(yōu)選材料；鐵路運輸?shù)母咚倩⒃齑瑯I(yè)的高品質(zhì)要求（特別是出口造船）、艦艇動力的高效要求、工業(yè)燃機應(yīng)用的高速發(fā)展等急需高性能的高溫合金母合金。目前，國內(nèi)民用工業(yè)高溫合金占高溫合金總需求的20%，而美國50%的高溫合金應(yīng)用于民用工業(yè)領(lǐng)域。

4、核電與其它領(lǐng)域的高溫合金應(yīng)用

核電工業(yè)使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結(jié)構(gòu)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。例如，燃料元件包殼管的管壁在工作時需承受600-800℃的高溫，需要較高的蠕變強度，因此大量采用高溫合金材料。

高溫合金材料在玻璃制造、冶金、醫(yī)療器械等領(lǐng)域也有著廣泛的用途。在玻璃工業(yè)中應(yīng)用的高溫合金零件多達十幾種，如：生產(chǎn)玻璃棉的離心頭和火焰噴吹坩堝，平板玻璃生產(chǎn)用的轉(zhuǎn)向輥拉管機大軸、端頭和通氣管、玻璃爐窯的料道、閘板、馬弗套、料碗和電極棒等。冶金工業(yè)的軋鋼廠加熱爐的墊塊、線材連軋導(dǎo)板和高溫爐熱電偶保護套管等。醫(yī)療器械領(lǐng)域的人工關(guān)節(jié)等。

高溫合金生產(chǎn)用關(guān)鍵設(shè)備 真空爐

國內(nèi)高溫合金市場情況

高溫合金行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域和主要參與者：

在潛在競爭者方面，高溫合金行業(yè)的高壁壘特性使試圖進入這個行業(yè)的企業(yè)望而卻步。

高溫合金下游市場分析

1、軍用航空發(fā)動機

根據(jù)美國國防部預(yù)測的數(shù)據(jù)，預(yù)計未來20年中國戰(zhàn)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5.7萬噸。另外，現(xiàn)有軍機的維護和修理折算成發(fā)動機所需數(shù)量為2000臺，對應(yīng)的高溫合金需求量達到1萬噸左右。因此軍用領(lǐng)域?qū)Ω邷睾辖鸬男枨髮⑦_到6.7萬噸。

未來20年我國軍用機領(lǐng)域?qū)Ω邷睾辖鹦枨箢A(yù)測

2、燃?xì)廨啓C領(lǐng)域

燃?xì)廨啓C是高溫合金的另一個主要用途，其結(jié)構(gòu)及原理與航空發(fā)動機類似。由于燃?xì)廨啓C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制造。

我國目前大約只有10艘主力艦艇使用燃?xì)鈾C。未來，我國海軍有望形成3大近海艦隊和若干航母編隊的作戰(zhàn)體系，預(yù)計將新增驅(qū)逐艦及護衛(wèi)艦97 艘左右，中小型艦艇200艘左右，預(yù)計對高溫合金的需求量約為3.3萬噸左右。

我國艦船燃?xì)廨啓C對高溫合金需求預(yù)測

3、汽車渦輪增壓器

2015年我國新售乘用車中渦輪增壓的配置率在31%左右，預(yù)計到2020年，我國乘用車渦輪增壓比例將高達47%。渦輪增壓汽車將從2015年的750萬輛增至到2025年2300萬輛，期間累計高溫合金總需求10.6萬噸，市值超200億元。

2015-2025年我國汽車渦輪增壓器高溫合金需求預(yù)測

4、核電領(lǐng)域

核電用高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結(jié)構(gòu)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(jù)鋼研高納2009 年招股說明書，2010-2020 十年間我國核電裝機容量新增2300千瓦，在建1800萬千瓦。對應(yīng)高溫合金需求6000噸，價值24億元。