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高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在 600 ℃ 以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料 。高溫合金具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金的最大特點(diǎn)不是其絕對(duì)熔點(diǎn)很高，而是在高溫下仍然具有良好的特性。

在高溫環(huán)境下，材料會(huì)加速退化，使用過(guò)程中易發(fā)生組織不穩(wěn)定、在溫度和應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形和裂紋長(zhǎng)大、材料表面的氧化腐蝕等情況。高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕等性能主要取決于它的化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)，按基體元素，高溫合金 可分為鐵基高溫合金（占 14.3% ）、鎳基高溫合金（占 80% ）鈷基 高溫合金（占 5.7%）

國(guó)際上高溫合金的研究發(fā)展現(xiàn)狀

高溫合金的研制在國(guó)際上主要在德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)家之間展開。高溫合金國(guó)際發(fā)展體系的呈現(xiàn)出一大特點(diǎn)：高溫合金適用的工作溫度范圍越來(lái)越高，從早期不到 800℃到如今工作溫度達(dá)到 1700℃。伴隨著工作溫度的不斷提升是新技術(shù)、新工藝的不斷迭代，從變形高溫合金、鑄造高溫合金到粉末冶金高溫合金，特別是定向凝固等技術(shù)的推廣促進(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高。

國(guó)際高溫合金發(fā)展簡(jiǎn)史

美國(guó)產(chǎn)是生產(chǎn)高溫合金的最主要國(guó)家，全年大約生產(chǎn)5萬(wàn)噸，其中60% 用于民用 。在軍用領(lǐng)域，生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠家 通用電氣（GE）、普拉特—惠拉尼（PW）也生產(chǎn)高溫合金；在民用領(lǐng)域，美國(guó)從事高溫合金材料研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)有 特殊金屬公司、卡博特公司、漢因斯- 司泰特公司等。

英國(guó)國(guó)際鎳公司生產(chǎn)了世界上第一個(gè)鎳基金屬高溫合金，除此之外英國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司 羅爾斯羅伊斯也研制了定向凝固合金和單晶合金。

日本主要高溫合金生產(chǎn)企業(yè)是JFE株式會(huì)社、新日鐵、石川島播磨重工業(yè)和神戶制鋼公司。日本公司參與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，在單晶合金方面全球領(lǐng)先，其中 NIMS 與 IHI 利用第 4 代 Ni 基單晶超合金 tms-138 進(jìn)行超音速商用客機(jī)的引擎高溫耐久測(cè)試，成功達(dá)到 1650 度渦輪進(jìn)氣溫度的世界最高記錄。

我國(guó)高溫合金的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)高溫合金經(jīng)歷了仿制、仿創(chuàng)結(jié)合到獨(dú)創(chuàng)的發(fā)展過(guò)程，形成為了我國(guó)獨(dú)特的高溫合金體系。我國(guó)研制的高溫合金已達(dá)到 200 多種，在 2005 年納入國(guó)標(biāo)的就有 177 中，構(gòu)成了高溫合金體系的基礎(chǔ)。在 1980 年之前，我國(guó)高溫合金就形成了自己的基礎(chǔ)體系，目前這個(gè)體系更加完整和系統(tǒng)。

與國(guó)外以制造商各自形成體系標(biāo)準(zhǔn)不同，我國(guó)高溫合金形成了統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以合金成型方式、基體元素和強(qiáng)化方式的順序構(gòu)建了完整體系。其中，合金成形方式有變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱晶高溫合金和單晶高溫合金）、焊接用高溫合金絲、粉末冶金高溫合金、彌散強(qiáng)化高溫合金和金屬間化合物高溫材料之分；在這些不同合金系列之下，再分鐵基、鎳基、鈷基及鉻基合金；在相同基體之下，又分固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化類型等。

我國(guó)高溫合金研究生產(chǎn)經(jīng)歷了 60 多年的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了比較完整的高溫合金體系。但是和美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)高溫合金在很多方面依舊存在差距。

2019 年我國(guó)重點(diǎn)優(yōu)特鋼企業(yè)高溫合金鑄錠產(chǎn)量約為 1.91 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)32.95%，鋼材產(chǎn)量約為 0.85 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 50.13%，我國(guó)高溫合金業(yè)務(wù)供給出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的情況。但目前我國(guó)高溫合金整體市場(chǎng)需求約為 4 萬(wàn)噸，供不應(yīng)求的問(wèn)題依然顯著。由于技術(shù)壁壘高、認(rèn)證周期長(zhǎng)、資金需求大等因素，我國(guó)高溫合金的產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢，成材率較低。

目前我國(guó)高溫合金從業(yè)企業(yè)數(shù)量少，整體技術(shù)水平較國(guó)外龍頭企業(yè)仍有較大差距，整體產(chǎn)能和實(shí)際有效產(chǎn)能較小，尤其在高端航空航天領(lǐng)域高溫合金的產(chǎn)能與實(shí)際需求存在較大缺口。根據(jù)我們對(duì)行業(yè)主要企業(yè)產(chǎn)能情況的數(shù)據(jù)匯總，12 家企業(yè)高溫合金理論產(chǎn)能共計(jì)約2 萬(wàn)噸，目前高溫合金 50%的市場(chǎng)需求依賴進(jìn)口，考慮到目前我國(guó)高溫合金有效產(chǎn)能與需求之間的缺口，預(yù)計(jì)實(shí)際對(duì)進(jìn)口的依賴程度更大。

我國(guó)從事高溫合金研究生產(chǎn)的主要企業(yè)分為兩類，第一類是特鋼企業(yè)，主要是撫順特鋼、寶鋼特鋼、長(zhǎng)城特鋼，主要生產(chǎn)批量較大的合金板材、棒材和鍛件，這類產(chǎn)品用量最大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；另一類是科研院所轉(zhuǎn)型企業(yè)，主要是鋼研高納、航材院、中科院金屬研究所，主要生產(chǎn)較小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高端產(chǎn)品，這兩類廠家之間形成了錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)的格局。國(guó)內(nèi)企業(yè)間屬于競(jìng)爭(zhēng)合作關(guān)系，直接競(jìng)爭(zhēng)較少，同時(shí)存在上下游合作，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、擴(kuò)大產(chǎn)能以滿足市場(chǎng)需求為主要發(fā)展目標(biāo)。

全球市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展，中國(guó)是未來(lái)主要需求增長(zhǎng)來(lái)源

在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料用量約占到發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的 40%-60%，主要用于燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端零部件，以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、環(huán)形件、尾噴口等工作溫度較高的部位。航天發(fā)動(dòng)機(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似，但航天發(fā)動(dòng)機(jī)材料不僅對(duì)高溫高壓下的性能有較高要求，同時(shí)要求在低溫、較高溫度梯度變化的環(huán)境下進(jìn)行穩(wěn)定工作。以液體發(fā)動(dòng)機(jī)為例，高溫合金材料主要用于推力室做噴注器面板、渦輪泵彎通、石墨舵緊固件等。

2012 -2018年全球高溫合金市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)758億美元，年均市場(chǎng)規(guī)模約為108億美元；2018 年全球高溫合金市場(chǎng)規(guī)模為 121.63 億美元，同比增長(zhǎng) 4.8%，預(yù)計(jì) 2024 年全球高溫合金市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到173億美元。航空航天領(lǐng)域是高溫合金的主要需求來(lái)源，當(dāng)前我國(guó)國(guó)防建設(shè)正處于關(guān)鍵時(shí)期，高溫合金市場(chǎng)需求將遠(yuǎn)超全球市場(chǎng)整體增速。

高溫合金材料最初主要用于航空航天領(lǐng)域，但由于其具備良好的耐高溫、耐腐蝕等性能，被廣泛應(yīng)用于船舶、電力、冶金、汽車、核工業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)隨著新型高溫合金材料的不斷發(fā)展，下游應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)需求也處于不斷擴(kuò)張的趨勢(shì)。

資料來(lái)源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)

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