高溫合金行業(yè)市場突圍戰(zhàn)略研究

高溫合金行業(yè)市場突圍戰(zhàn)略研究

特種合金材料行業(yè)行業(yè)進入壁壘耐蝕軟磁合金在我國研發(fā)生產(chǎn)起步較晚，國家軟磁合金標準GB/T14986-94版耐蝕軟磁合金僅公布實施了1J36、1J116、1J117三個牌號產(chǎn)品。電磁閥用軟磁材料過去主要依靠從日本、德國、意大利等國進口。耐蝕軟磁合金和耐熱鋼材料下游企業(yè)對品質(zhì)要求嚴苛，生產(chǎn)工藝復雜，工序較多，專業(yè)設(shè)備使用量大、生產(chǎn)人員多、過程控制難度大，生產(chǎn)具有多規(guī)格、多品種、小批量、定制化的特征。從而要求企業(yè)在生產(chǎn)上進行精細化、柔性化生產(chǎn)管理，具有比較高的品質(zhì)管理控制能力準入門檻。耐蝕軟磁合金和耐熱鋼均不需要特別許可經(jīng)營，但高技術(shù)含量與高安全因素要求決定了該兩個細分行業(yè)均具有較高的市場進入門檻和嚴格的供應商篩選標準：新供應商一般需經(jīng)過客戶接洽，現(xiàn)場考察，樣品開發(fā)選送，抽樣檢測，小批量試生產(chǎn)，批量生產(chǎn)一系列過程，篩選供應商耗時較長，為保證產(chǎn)品生產(chǎn)的穩(wěn)定性一般不會輕易更換廠家。因此行業(yè)進入較早且具有品質(zhì)優(yōu)勢的企業(yè)會占據(jù)較為明顯的先發(fā)優(yōu)勢，形成市場先入壁壘。耐蝕軟磁合金屬于技術(shù)密集型和資金密集型行業(yè)，對資金有著較高要求。耐蝕軟磁合金生產(chǎn)周期長、牌號多，制造中需要投入大量生產(chǎn)設(shè)備和檢測設(shè)備，并備用一定量的安全原材料儲存。耐蝕軟磁合金所需原材料純鐵、鉻、鎳等均屬于資源類金屬原材料，一般為現(xiàn)款現(xiàn)貨采購。隨著技術(shù)進步和產(chǎn)品要求的提高，需要新建廠房、改進生產(chǎn)工藝，加大研發(fā)投入，持續(xù)投入資金購買先進的生產(chǎn)和檢測設(shè)備等對資金持續(xù)投入提出更高的要求。因此，本細分行業(yè)的進入具有較高的資金壁壘。特種合金材料行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)組成部分，關(guān)系國計民生的方方面面，特種合金材料制造工業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有不可或缺的地位。耐蝕軟磁合金材料廣泛應用在空調(diào)制冷、小家電、流體控制、汽車及氣動控制等五大領(lǐng)域，上述領(lǐng)域與經(jīng)濟生活息息相關(guān)。如果未來國內(nèi)經(jīng)濟增速放緩、市場需求下降，宏觀經(jīng)濟波動可能對耐蝕軟磁合金產(chǎn)品的發(fā)展造成一定的影響。高溫合金行業(yè)競爭格局高溫合金應用于國家重點行業(yè)和關(guān)鍵設(shè)備，長期以來受到國外的出口限制，目前，我國自主生產(chǎn)廠家主要有撫順特鋼、上鋼五廠、長城特鋼、中洲特材、圖南股份等特鋼企業(yè)，以及鋼鐵研究總院、中國科學院沈陽金屬研究所、北京航空材料研究院等研究基地。影響先進金屬材料行業(yè)發(fā)展的有利因素和不利因素（一）先進金屬材料行業(yè)有利因素隨著國家對戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)業(yè)扶持力度加大，高溫合金材料及其制品行業(yè)正處于一個重大的歷史轉(zhuǎn)折點。十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃將高端裝備、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)列為重點培育領(lǐng)域，《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》也將高溫合金作為我國先進材料領(lǐng)域的短板明確寫入規(guī)劃中，十四五規(guī)劃建議中，也要求推動高溫合金、高性能合金、高品質(zhì)特殊鋼材等高端新材料取得突破。在產(chǎn)業(yè)政策的推動下，高溫合金、高性能合金及特種不銹鋼行業(yè)有望獲得穩(wěn)健、長足的發(fā)展。民用航空方面，國內(nèi)首款自主研發(fā)的大型客機C919已于2022年開始交付，大涵道商用發(fā)動機長江1000、長江2000以及用于支線飛機的長江500等發(fā)動機的研制、定型需求也迫在眉睫。大型客機及發(fā)動機的自主研制帶來的民用領(lǐng)域發(fā)展也將對于高端新材料的進口替代提出更多需求。（二）先進金屬材料行業(yè)不利因素我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較海外先進水平存在較大差距。我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)以及下游應用開發(fā)較國外先進國家起步時間晚，在技術(shù)生產(chǎn)配套能力上與國外先進企業(yè)尚有較大的差距。根據(jù)中國工程院2019年組織研究的制造業(yè)26個領(lǐng)域中外對比分析報告數(shù)據(jù)，在信息顯示、運載工具、能源動力、高檔數(shù)控機床和機器人五大領(lǐng)域所常用的244種關(guān)鍵材料中，中國僅有13項材料國際領(lǐng)先、39項國際先進，與國外有較大差距的高達101種，我國新材料產(chǎn)業(yè)追趕國際先進水平的道路任重而道遠。另外，在國際形勢日趨緊張的背景下，歐美國家在涉及航空航天應用領(lǐng)域的高溫合金產(chǎn)品及其制備技術(shù)對我國采取技術(shù)封鎖，這也會在一定程度上影響我國高端新材料技術(shù)水平的發(fā)展速度。特種合金材料行業(yè)競爭格局鋼鐵行業(yè)全球已經(jīng)進入了成熟期，發(fā)達國家鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進入了衰退期，我國鋼鐵行業(yè)總體上也將從成熟期進入到衰退期。特鋼是鋼鐵行業(yè)中產(chǎn)業(yè)升級的典型，全球特鋼行業(yè)還處于成長期，尤其是以高溫合金與耐蝕軟磁合金為代表的合金材料行業(yè)正處于成長期，有望隨著社會生活自動化、智能化的發(fā)展，相應需求持續(xù)成長。耐蝕軟磁合金材料主要應用于電磁自動控制設(shè)備，各類電磁閥、膨脹閥、電磁泵、電子控制噴油器、車用旋轉(zhuǎn)傳感器、半導體生產(chǎn)設(shè)備等。耐熱鋼及高溫合金可廣泛應用于汽柴油發(fā)動機的進排氣閥。目前國內(nèi)耐蝕軟磁合金的下游終端客戶面在不斷擴展，由傳統(tǒng)的家用冰箱、空調(diào)，逐步向小家電咖啡機、飲料機及新能源車快速擴展。中國高溫合金市場發(fā)展現(xiàn)狀在市場產(chǎn)量方面，2020年我國高溫合金市場產(chǎn)量約為3．2萬噸，與2019年同期相比增加了0．6萬噸，同比增長23．1%，2021年全國高溫合金市場產(chǎn)量繼續(xù)增長，達到4萬噸左右，同比上年末增加了0．8萬噸，同比增長25%。隨著高溫合金行業(yè)下游各應用領(lǐng)域的快速發(fā)展，整體市場的需求量也在不斷上升，據(jù)北京研精畢智整理的市場數(shù)據(jù)顯示，2020年我國高溫合金市場需求量約為5．5萬噸，較2019年的4．9萬噸相比增加了0．6萬噸，同比增長12．3%，2021年市場需求量增長至6．4萬噸左右，與上年同期相比增加了0．9萬噸，同比增長16．4%。近些年我國航空航天領(lǐng)域取得了高速發(fā)展，在一定程度上推動了高溫合金領(lǐng)域的發(fā)展，在國內(nèi)市場規(guī)模方面，根據(jù)北京研精畢智調(diào)研統(tǒng)計，2020年我國高溫合金市場規(guī)模約為190億元，同比增長11．6%，2021年市場規(guī)模達220億元左右，同比增長15．8%，預測到2025年我國高溫合金市場規(guī)模將上升至300億元以上，市場增長潛力巨大。高溫合金作為重要的高性能材料之一，其生產(chǎn)工藝相對復雜，近幾年我國高溫合金行業(yè)專利技術(shù)申請數(shù)量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，2016-2020年，由580項增長至1060項左右，年平均增長率約為20．7%，到2021年行業(yè)專利技術(shù)申請數(shù)量上升至1430項左右，同比增長34．9%。從我國高溫合金市場結(jié)構(gòu)來看，變形高溫合金的市場占比最高，2021年占整體市場的比重約為75%，其次是鑄造高溫合金和粉末高溫合金細分市場分別占比19%和6%。特種合金材料行業(yè)行業(yè)格局分析隨著高溫合金行業(yè)的發(fā)展，目前我國高溫合金企業(yè)主要分為三大類。第一類是特鋼企業(yè)，有撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼等等，以變形高溫合金為主要產(chǎn)品，依托生產(chǎn)設(shè)備齊全、擁有大規(guī)模熔煉能力的優(yōu)勢，以生產(chǎn)批量較大、結(jié)構(gòu)簡單的合金板材、鍛件為主；第二類是研究院轉(zhuǎn)型企業(yè)，包括鋼研總院（鋼研高納）、北京航空材料研究院、中科研金屬所等，科研機構(gòu)研究實力較強，以生產(chǎn)叫小批量、結(jié)構(gòu)復雜高端產(chǎn)品為主，主要供應航空航天、船舶等高端需求領(lǐng)域需求；第三類是具有民營背景的企業(yè)，包括圖南股份、西部超導、隆達股份等等。以撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份為例，根據(jù)中國上市企業(yè)高溫合金市場格局來看，2021年鋼研高納占比為9．08%，撫順特鋼占比為5．95%，而圖南股份占比較少，為2．23%，由此可見，中國高溫合金主要以高技術(shù)、大規(guī)模企業(yè)為主。從營業(yè)收入來看，三家企業(yè)高溫合金營業(yè)收入上升趨勢明顯，其中鋼研高納作為國內(nèi)高端和新型高溫合金制品生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)之一，高溫合金營業(yè)收入要優(yōu)于其他兩家企業(yè)，占總營業(yè)收入的比重較高；撫順特鋼由于具備雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，擁有先進的冶金裝備，其高溫合金營業(yè)收入也相對較高，但撫順特鋼以特殊鋼和合金材料的研發(fā)制造為主營業(yè)務(wù)，在2021年高溫合金營業(yè)收入占總營業(yè)收入的17．6%；作為民營企業(yè)的圖南股份由于規(guī)模較小，高溫合金的營業(yè)收入也相對較小，但由于其主營業(yè)務(wù)為高溫合金、特種不銹鋼等高性能合金材料及其制品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，與撫順特鋼相比，高溫合金營業(yè)收入占總營業(yè)收入的比重較高。從毛利率來看，撫順特鋼總毛利率低于鋼研高納和圖南股份，但其高溫合金毛利率與其他兩家公司相比較高，這主要是因為撫順特鋼作為高溫合金領(lǐng)域龍頭，在高溫合金方面規(guī)模較大，擁有先進的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，2021年高溫合金毛利率達到了42．65%；排名第二的是圖南股份，高溫合金毛利率為33．92%；鋼研高納高溫合金毛利率為28．18%。由此可見，三家企業(yè)高溫合金毛利率均處于較高的層面，我國高溫合金向好的方向發(fā)展，未來市場空間將會不斷擴大。我國的高溫合金生產(chǎn)水平與美國、俄羅斯等地有著較大差距，隨著我國研制更高性能的航空航天發(fā)動機，高溫合金材料在高端產(chǎn)品的供應上存在無法滿足需求的現(xiàn)象，為此，需要生產(chǎn)者加大研發(fā)力度，據(jù)統(tǒng)計，鋼研高納、圖南股份兩家企業(yè)研發(fā)投入都處于上升狀態(tài)，且2021年占營業(yè)收入的比重也呈現(xiàn)上升趨勢，占比分別為10．50%、6．41%，但撫順特鋼在2021年研發(fā)投入減少，為3．09億元，較2020年下降0．98億元，占營業(yè)收入的比重為4．17%，這主要受2021年撫順特鋼毛利率下降影響，公司相應的減少對研發(fā)投入的比重。硬質(zhì)合金行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈硬質(zhì)合金行業(yè)上下游整合的趨勢增強。硬質(zhì)合金及工具行業(yè)屬于硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)鏈中的中下游，其上游為鎢、鈷等金屬化合物和粉末的開采及冶煉行業(yè)，下游為機械加工、石油和地礦挖掘、汽車制造和航空航天等應用領(lǐng)域。由于硬質(zhì)合金細分產(chǎn)品數(shù)量眾多，下游應用領(lǐng)域廣泛，長期以來各細分市場間存在一定的壁壘。未來，硬質(zhì)合金的開發(fā)生產(chǎn)和工具研發(fā)制造將進一步整合，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展的競爭格局，增強市場競爭能力。先進金屬材料行業(yè)經(jīng)營模式高溫及高性能合金，高品質(zhì)特種不銹鋼等特種合金產(chǎn)品在產(chǎn)品定價上主要采用產(chǎn)品成本加成以獲取合理的利潤的模式。采購模式上，基本采用以產(chǎn)定購+安全庫存的模式，所需原材料直接向市場采購。生產(chǎn)模式上，基本采用以銷定產(chǎn)，根據(jù)客戶訂單進行定制生產(chǎn)。銷售方式上，主要以直銷的方式進行，也存在通過貿(mào)易商進行銷售的方式。高溫合金行業(yè)（一）高溫合金行業(yè)概況高溫合金是指以鐵，鎳，鈷為基體元素，與其他金屬或非金屬元素熔合而成的，在600-1，200℃的超高溫及應力作用下具備長時間強度保持和高抗蠕變、抗腐蝕、抗氧化能力。常規(guī)合金材料通常應用于工業(yè)機械、石油化工等領(lǐng)域，而高溫合金由于能夠適應高壓、高溫、高強度等惡劣工作條件，并具備高性能、長壽命、高可靠性等特點，因而多應用于航空航天、燃氣輪機、導彈等高端裝備領(lǐng)域。根據(jù)基體元素的不同，高溫合金可分為鎳基、鐵基和鈷基高溫合金；根據(jù)成型方式的不同，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和新型高溫合金。按基體元素分類鎳基高溫合金在650-1，000℃高溫下有較高的強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕能力，是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金，廣泛用于制造航空噴氣發(fā)動機、各種工業(yè)燃氣輪機的最熱端零件，如渦輪部分渦輪葉片、導向器等。鐵基高溫合金使用溫度較低（600-850℃），一般用于發(fā)動機中工作溫度較低的部位，如渦輪盤、機匣和軸等零件。鈷基高溫合金使用溫度約950℃，鑄造性和焊接性良好，主要用于做導向器材料，由于鈷資源較少、價格昂貴，生產(chǎn)和使用受到限制。變形高溫合金是高溫合金中應用最廣的一類，占比達到70%。變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253-1，320℃，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金，廣泛應用于高溫下承受大載荷及復雜應力的渦輪盤、高壓壓氣機盤、葉片、機匣、緊固件、燃燒室及管路等關(guān)鍵零部件。鑄造高溫合金，采用鑄造工藝制成零件，具有更寬的成份范圍和具有更廣闊的應用領(lǐng)域，分為在-253-950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金、在950-1，100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金，廣泛應用于航空發(fā)動機、航天發(fā)動機、工業(yè)燃機、汽車、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。新型高溫合金，采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型，粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發(fā)動機的使用要求，是高推重比發(fā)動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的必選材料。相較普通合金，高溫合金材料塑性差、組織結(jié)構(gòu)與形態(tài)復雜多樣，化學成分和組織形態(tài)等對材料在一定溫度下的強度、硬度、疲勞和蠕變等性能有較大的影響，成形制造過程中組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)的控制難度大，常出現(xiàn)混晶、組織不均勻、相組成難以調(diào)控等難題，因此高溫合金制造對材料的認知和理解的要求高，需要掌握材料變形條件與組織性能關(guān)系，進而開發(fā)可靠的塑性成形工藝。同時，由于高溫合金主要面向企事業(yè)單位銷售，故產(chǎn)品具有典型的多品種、多規(guī)格、定制化的特點，不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)差異較大，需要企業(yè)具備大量的專業(yè)化技術(shù)員工，在生產(chǎn)過程中精確控制各項技術(shù)參數(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。由于高溫合金主要用于航空航天，燃氣輪機等高端制造領(lǐng)域，具有很強的戰(zhàn)略價值及商業(yè)價值，歐美俄等發(fā)達國家的重點企業(yè)已在高溫合金領(lǐng)域進行了幾十年的研究，并對于核心制備技術(shù)進行嚴格保密。目前，我國從事高溫合金研發(fā)及制備的企業(yè)及研究所等單位共有十余家，已經(jīng)實現(xiàn)了從無到有的突破，但仍存在較多問題，包括部分關(guān)鍵技術(shù)尚未實現(xiàn)突破、重要材料依賴進口、缺乏自主研制的先進設(shè)備、返回料再利用的技術(shù)與機制尚未完善等?？傮w來看，我國的高溫合金行業(yè)從產(chǎn)業(yè)到技術(shù)等各方面較國際先進水平仍存在較大差距。在需求與供給方面，根據(jù)數(shù)據(jù)，我國高溫合金需求量迅速增長，從2017年的30，000噸增至2021年的62，000噸，年均復合增長率為19．90%。產(chǎn)量方面，我國高溫合金產(chǎn)量從2017年的18，800噸增至2021年的38，000噸，年均復合增長率為19．24%。從需求和產(chǎn)量差異角度來看，我國高溫合金仍具有較大缺口，存在一定的進口依存度。近年來高溫合金行業(yè)的市場需求始終大于供給，且呈逐年擴大的趨勢。由于一方面國內(nèi)高溫合金生產(chǎn)仍然難以滿足日益增長的下游需求，另一方面美國等西方國家主要高溫合金企業(yè)技術(shù)水平更高，國外產(chǎn)品相較國內(nèi)部分企業(yè)產(chǎn)品在純凈度、一致性及成本上更具優(yōu)勢，因而目前國內(nèi)高溫合金的進口依存度仍有接近50%，高溫合金市場的供給缺口超2萬噸。供需缺口擴大一方面是由于高溫合金行業(yè)壁壘高、行業(yè)產(chǎn)能增長以現(xiàn)有廠商擴產(chǎn)為主，另一方面是由于其生產(chǎn)工藝復雜、下游認證周期長導致產(chǎn)能擴張速度較為緩慢。未來在和民用領(lǐng)域的雙重拉動下，高溫合金的需求量有望進一步提升。根據(jù)預測，到2026年我國高溫合金市場規(guī)模將增長到342億元。（二）高溫合金循環(huán)再生應用情況高溫合金在加工流程中會產(chǎn)生大量返回料，以高溫合金的尖端應用航空發(fā)動機為例，由于需要充分考慮強度、空氣動力、減重等要求，零件加工環(huán)節(jié)多、形狀復雜、精度要求高，導致材料有效利用率非常低，一般情況下超過90%的材料會成為返回料。高溫合金循環(huán)再生應用指在高溫合金的制造過程中使用加工流程中產(chǎn)生的返回料，通過嚴格的牌號分級管理、分選清洗，再重新經(jīng)過真空提純、重熔、鍛鑄造等精加工流程形成高溫合金材料的制備模式。國際方面，美國從20世紀70年代起開展高溫合金返回料的再生利用，目前已形成技術(shù)成熟、體系完善、返回料嚴格分類回收和再生利用的全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)模式，在高溫合金生產(chǎn)過程中返回料使用比例達到70%-90%。返回料經(jīng)過多次真空提純和精煉，再生利用后的純凈度水平和各項指標穩(wěn)定性均優(yōu)于礦冶新料，使得再生材料的質(zhì)量和穩(wěn)定性水平大幅提升，同時還可降低成本30%以上。比如，美國AlleghenyTechnologiesIncorporated（ATI）即表示更愿意使用返回料，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量更好，生產(chǎn)更簡捷。波音、洛克希德?馬丁、羅爾斯羅伊斯、通用電氣等終端用戶均建立相應制度對供應商的返回料回收標準、數(shù)量等提出明確要求。國內(nèi)方面，我國高溫合金行業(yè)經(jīng)歷了從仿制到自主創(chuàng)新的歷程，已初步建立完整的高溫合金研制體系，但與世界領(lǐng)先水平相比，我國高溫合金在產(chǎn)品雜質(zhì)元素控制、均勻性、穩(wěn)定性、成本控制等方面仍存在一定差距。以變形高溫合金典型牌號GH4169為例，國外同牌號產(chǎn)品成本相較國內(nèi)更低，且材料的夾雜物控制更好、穩(wěn)定性更強、晶粒度級差更小。形成以上差異的部分原因是因為國外已經(jīng)建立了完整的返回料回收體系及配套分級管理系統(tǒng)，而我國在這方面仍然缺失技術(shù)和標準，一定程度上限制了我國高溫合金制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時，返回料缺乏統(tǒng)一的管理，大部分返回料僅能降級利用，部分返回料存在出口處理的情況，還存在泄密隱患，可能涉及相關(guān)的裝備信息、材料參數(shù)等關(guān)鍵戰(zhàn)略信息安全。綜上，做好高溫合金返回料的再生應用，對于提高我國高溫合金的質(zhì)量和穩(wěn)定性、降低成本、保障戰(zhàn)略資源安全具有重要意義。（三）高溫合金下游應用情況長期以來，高溫合金核心應用在航空航天領(lǐng)域，近幾年已逐步延伸至許多民用領(lǐng)域。領(lǐng)域方面，高溫合金一直是現(xiàn)代航空航天發(fā)動機熱端部件關(guān)鍵材料中不可替代的主角，可以說沒有高溫合金就沒有現(xiàn)代航空事業(yè)。目前鎳基高溫合金是現(xiàn)代航空發(fā)動機、航天器和火箭發(fā)動機以及艦船和工業(yè)燃氣輪機的關(guān)鍵熱端部件材料（如渦輪葉片、導向器葉片、渦輪盤、燃燒室等），也是核反應堆、化工設(shè)備、煤轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面需要的重要高溫結(jié)構(gòu)材料。民用領(lǐng)域方面，高溫合金的應用涉足石油化工、電力、核工程等多個工業(yè)行業(yè)，如工業(yè)用燃氣輪機、蒸汽輪機、車用渦輪增壓器、石油化工能源轉(zhuǎn)換裝置等，近年來耐高溫耐腐蝕合金在石油化工、玻璃和玻纖以及機械制造等行業(yè)的應用呈現(xiàn)明顯突破，高溫合金的使用正在逐步替代傳統(tǒng)的不銹鋼，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。1、高溫合金在航空航天領(lǐng)域的應用及發(fā)展狀況高溫合金最初的研制主要為了滿足新型航空發(fā)動機的需求，但由于其良好的耐高溫，耐腐蝕等性能，逐漸被應用到電力、船艦、汽車、冶金、玻璃制造、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。根據(jù)《工業(yè)燃氣輪機渦輪葉片用鑄造高溫合金研究及應用進展》等資料，目前高溫合金下游最大的應用領(lǐng)域為航空航天用發(fā)動機，占比超過50%。在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金材料用量占到發(fā)動機總質(zhì)量的40%-60%，主要應用于四大熱端部件，燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外還用于機匣、加力燃燒室和尾噴口等部件。根據(jù)工作溫度不同，航空發(fā)動機以燃燒室前后為界限，分為冷端和熱端兩部分。提高噴出氣體的能量是增加發(fā)動機工作效率的最主要方式，要求發(fā)動機工作溫度提升，因此對熱端部件，尤其是渦輪部件的材料提出了較高要求。航空發(fā)動機熱端部件工作溫度超過1，000攝氏度，同時渦輪部件在高速旋轉(zhuǎn)中承受較大機械載荷，因此需要高溫合金材料在高溫下保持優(yōu)異機械性能。渦輪盤，渦輪盤在四大熱端部件中所占質(zhì)量最大。渦輪盤是航空發(fā)動機上的重要轉(zhuǎn)動部件，一般輪緣為550-750℃，輪心為300℃左右，因此盤件徑向的熱應力大，特別是盤件在正常高速轉(zhuǎn)動時，由于盤件質(zhì)量重達幾十至幾百千克，且?guī)е~片旋轉(zhuǎn)，要承受極大的離心力作用，在啟動與停車過程中又構(gòu)成周期性的大應力低周疲勞。用作渦輪盤的高溫合金為屈服強度很高、細晶粒的變形高溫合金和粉末高溫合金。在我國，渦輪盤中變形高溫合金GH4169合金用量最大、應用范圍最廣。用作渦輪盤的高溫合金為屈服強度很高、晶粒細的變形高溫合金和粉末高溫合金；我國渦輪盤中變形高溫合金GH4169用量最大、應用范圍最廣。燃燒室，燃燒室是發(fā)動機各部件中溫度最高的區(qū)域，燃燒室內(nèi)燃氣溫度可高達1，500-2，000℃，作為燃燒室壁的高溫合金材料需承受800-900℃的高溫，局部甚至高達1，100℃以上。除需承受高溫外，燃燒室材料還應能承受周期性點火啟動導致的急劇熱疲勞應力和燃氣的沖擊力。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。民用航空方面，根據(jù)中國民用航空局2022年5月發(fā)布的《2021年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，截至2021年末，我國民航全行業(yè)運輸飛機（包含客運飛機及貨運飛機）期末在冊架數(shù)為4，054架，同比增長3．87%。根據(jù)中國商飛發(fā)布的《中國商飛市場預測年報（2021-2040）》，預計未來20年，全球?qū)⒂谐^41，429架新機交付，中國航空市場將接收50座級以上客機9，084架。隨著我國民航業(yè)及制造業(yè)的發(fā)展，及民航業(yè)飛機需求的提升，中國自主研發(fā)的民航飛機（如ARJ21、C919等）也有望批量生產(chǎn)并投入運營，高溫合金、耐蝕合金等材料在國內(nèi)民航領(lǐng)域的市場也將會逐步打開。未來，隨著CR929等新一代機型的逐步研發(fā)，民用航空市場有望成為高溫合金材料需求的新增長點。高溫合金是火箭發(fā)動機核心部件燃燒室和渦輪泵的關(guān)鍵用材。液體火箭發(fā)動機主要由燃燒室和噴管、渦輪泵和活門自動器三大部分組成，其中燃燒室和噴管容納推進劑燃燒，產(chǎn)生3，000℃以上的高溫和30-200個大氣壓的高壓氣體并高速從噴管噴出，形成強大的推力；渦輪泵的作用是對氧化劑和燃燒劑提高壓力，以便注入燃燒室。目前我國火箭基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，但由于發(fā)展較晚、早期工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在火箭發(fā)動機方面同發(fā)達國家的差距仍然明顯：我國新一代運載火箭長征5號助推器采用8臺液氧煤油火箭發(fā)動機YF100，其真空推力僅為美國宇宙神V型火箭引進的俄羅斯RD180型火箭發(fā)動機推力的1/3，是俄羅斯質(zhì)子號RD253火箭發(fā)動機推力的70%；長征5號芯一級采用2臺液氫液氧火箭發(fā)動機YF77，其真空推力僅為歐洲阿麗亞娜V火箭Vulcain2發(fā)動機推力的50%，也落后于日本LE7A火箭發(fā)動機?；鸺l(fā)動機性能落后的主要原因之一是高溫合金性能的差距：火箭發(fā)動機燃燒室需承受3，000-4，000℃高溫、20MPa高壓和2，500-5，000m/s高流速燃氣沖刷，對高溫合金材料要求極高；液體火箭發(fā)動機最核心的部件高性能渦輪泵則需承受超低溫液氧和燃料的沖刷，且轉(zhuǎn)速高、壓力大、密封性要求更高。我國航天事業(yè)發(fā)展離不開火箭發(fā)動機技術(shù)的追趕超越，勢必將對國產(chǎn)高溫合金原材料及制造工業(yè)提出更高要求。隨著我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對于衛(wèi)星發(fā)射的需求不斷提升，我國運載火箭的發(fā)射次數(shù)也逐年提升。2021年中國航天共實施宇航發(fā)射任務(wù)55次，首次達到50+并再度位居世界第一。未來隨著我國工業(yè)基礎(chǔ)逐漸升級，航天事業(yè)將有更大的發(fā)展空間，對火箭發(fā)動機的需求將進一步擴大，我國火箭發(fā)射的數(shù)量和質(zhì)量將迎來廣闊的發(fā)展空間，對高溫合金的需求也將隨之增長。2、高溫合金在燃氣輪機領(lǐng)域的應用及發(fā)展狀況燃氣輪機裝置是一種以空氣及燃氣為介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機，結(jié)構(gòu)與航空發(fā)動機相似。燃氣輪機主要由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成，機組啟動成功后，壓氣機連續(xù)不斷從外界大氣中吸入大氣并增壓，噴入燃燒室的燃料與空氣混合后點火燃燒，高溫高壓燃氣在渦輪中膨脹做功，2/3左右被用來帶動壓氣機，其余通過機組的傳輸軸帶動外界的各種負荷，如發(fā)電機、壓縮機、螺旋槳、泵等。燃氣輪機可以看作由燃氣發(fā)生器和動力渦輪兩大部分組成，用來帶動壓氣機和附件的稱為燃氣發(fā)生器渦輪，用來帶動減速器、螺旋槳或其他外負荷—專做功率輸出的稱為動力渦輪。目前燃氣輪機廣泛應用于發(fā)電、船舶動力、機車動力、管道增壓等領(lǐng)域，全世界1/5發(fā)電量來自于燃氣輪機，燃氣輪機循環(huán)熱效率可以到達60%，遠遠超過一般火電站使用的超臨界燃煤系統(tǒng)的40%；在船舶動力方面，歐美艦艇燃氣輪機裝配率在50%以上。燃氣輪機熱端部件燃燒室、連接導管、導向葉片、工作葉片和渦輪盤大多采用高溫合金材料制備，這一點與航空發(fā)動機類似，此外燃氣輪機工作環(huán)境還需要承受高硫燃氣和海水鹽分的腐蝕，設(shè)備通常工作壽命要求達到50，000-100，000小時、渦輪盤工轉(zhuǎn)數(shù)接近10，000轉(zhuǎn)分鐘、材料耐用溫度超過600℃，為滿足以上設(shè)備要求，部件材料必須使用具備耐高溫、高蠕變強度特性的高溫合金材料，目前國內(nèi)外燃氣輪機制造普遍采用鎳基高溫合金，相關(guān)需求難以替代。燃氣輪機是能源系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是先進的動力機械裝備，屬于高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。作為高科技的載體，燃氣輪機是國家高技術(shù)水平和科技實力的重要代表，具有十分突出的戰(zhàn)略地位。目前，僅有英、美、俄等少數(shù)發(fā)達國家具有完全獨立研制燃氣輪機的能力，我國燃氣輪機早期受經(jīng)濟和工業(yè)水平影響發(fā)展較為緩慢，近年來國內(nèi)燃氣輪機發(fā)展有所突破，已經(jīng)實現(xiàn)某型號燃氣輪機的國產(chǎn)化。未來，通過兩機專項重大戰(zhàn)略的實施，我國將在重型燃氣輪機設(shè)計技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運行維護技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)上力爭實現(xiàn)突破，在國內(nèi)基本形成完整的重型燃氣輪機產(chǎn)業(yè)體系，國產(chǎn)燃氣輪機的市場有著廣闊的增長空間，并將促進高溫合金材料需求的增長。民用艦船方面，十四五規(guī)劃提出，要立足產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢、配套優(yōu)勢和部分領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢，鞏固提升船舶等領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力，從符合未來產(chǎn)業(yè)變革方向的整機產(chǎn)品入手打造戰(zhàn)略性全局性產(chǎn)業(yè)鏈。交通運輸部和科學技術(shù)部聯(lián)合印發(fā)的《交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2021-2035年）》提出，要強化船舶等裝備動力傳動系統(tǒng)攻關(guān)，突破高效率、大推力/大功率發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)大功率船舶渦輪增壓器等核心零部件，到2035年交通運輸科技創(chuàng)新水平總體邁入世界前列。2021年，我國造船三大指標：造船完工量、新接訂單量、手持訂單量，以載重噸計分別占世界總量的47．2%、53．8%和47．6%，分別有6