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      50%的增速,2020年全球與中國高溫合金行業發展現狀及趨勢
      作者:管理員  來源:正達化工  瀏覽:1341次  更新:2020-9-21

      高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在 600 ℃ 以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料 。高溫合金具有較高的高溫強度,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不是其絕對熔點很高,而是在高溫下仍然具有良好的特性。

      在高溫環境下,材料會加速退化,使用過程中易發生組織不穩定、在溫度和應力作用下產生變形和裂紋長大、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組成和組織結構,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%)

       

      國際上高溫合金的研究發展現狀

      高溫合金的研制在國際上主要在德國、英國、美國、日本、俄羅斯等國家之間展開。高溫合金國際發展體系的呈現出一大特點:高溫合金適用的工作溫度范圍越來越高,從早期不到 800℃到如今工作溫度達到 1700℃。伴隨著工作溫度的不斷提升是新技術、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的推廣促進了航空發動機性能的不斷提高。

      國際高溫合金發展簡史

      美國產是生產高溫合金的最主要國家,全年大約生產5萬噸,其中60% 用于民用 。在軍用領域,生產航空發動機廠家 通用電氣(GE)、普拉特—惠拉尼(PW)也生產高溫合金;在民用領域,美國從事高溫合金材料研發生產的企業有 特殊金屬公司、卡博特公司、漢因斯- 司泰特公司等。

      英國國際鎳公司生產了世界上第一個鎳基金屬高溫合金,除此之外英國航空發動機公司 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企業是JFE株式會社、新日鐵、石川島播磨重工業和神戶制鋼公司。日本公司參與航空發動機的研制,在單晶合金方面全球領先,其中 NIMS 與 IHI 利用第 4 代 Ni 基單晶超合金 tms-138 進行超音速商用客機的引擎高溫耐久測試,成功達到 1650 度渦輪進氣溫度的世界最高記錄。

       

      我國高溫合金的發展現狀

      我國高溫合金經歷了仿制、仿創結合到獨創的發展過程,形成為了我國獨特的高溫合金體系。我國研制的高溫合金已達到 200 多種,在 2005 年納入國標的就有 177 中,構成了高溫合金體系的基礎。在 1980 年之前,我國高溫合金就形成了自己的基礎體系,目前這個體系更加完整和系統。

      與國外以制造商各自形成體系標準不同,我國高溫合金形成了統一的國家標準,以合金成型方式、基體元素和強化方式的順序構建了完整體系。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,又分固溶強化和時效強化類型等。

      我國高溫合金研究生產經歷了 60 多年的發展,目前已經形成了比較完整的高溫合金體系。但是和美國、英國、日本等國高溫合金在很多方面依舊存在差距。

      2019 年我國重點優特鋼企業高溫合金鑄錠產量約為 1.91 萬噸,同比增長32.95%,鋼材產量約為 0.85 萬噸,同比增長 50.13%,我國高溫合金業務供給出現快速增長的情況。但目前我國高溫合金整體市場需求約為 4 萬噸,供不應求的問題依然顯著。由于技術壁壘高、認證周期長、資金需求大等因素,我國高溫合金的產量增長緩慢,成材率較低。

      目前我國高溫合金從業企業數量少,整體技術水平較國外龍頭企業仍有較大差距,整體產能和實際有效產能較小,尤其在高端航空航天領域高溫合金的產能與實際需求存在較大缺口。根據我們對行業主要企業產能情況的數據匯總,12 家企業高溫合金理論產能共計約2 萬噸,目前高溫合金 50%的市場需求依賴進口,考慮到目前我國高溫合金有效產能與需求之間的缺口,預計實際對進口的依賴程度更大。

       

      我國從事高溫合金研究生產的主要企業分為兩類,第一類是特鋼企業,主要是撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼,主要生產批量較大的合金板材、棒材和鍛件,這類產品用量最大,結構簡單;另一類是科研院所轉型企業,主要是鋼研高納、航材院、中科院金屬研究所,主要生產較小批量、結構復雜的高端產品,這兩類廠家之間形成了錯位競爭的格局。國內企業間屬于競爭合作關系,直接競爭較少,同時存在上下游合作,以實現技術創新、擴大產能以滿足市場需求為主要發展目標。

       

      全球市場穩步發展,中國是未來主要需求增長來源

      在現代航空發動機中,高溫合金材料用量約占到發動機總質量的 40%-60%,主要用于燃燒室、導向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端零部件,以及發動機機匣、環形件、尾噴口等工作溫度較高的部位。航天發動機與航空發動機類似,但航天發動機材料不僅對高溫高壓下的性能有較高要求,同時要求在低溫、較高溫度梯度變化的環境下進行穩定工作。以液體發動機為例,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規模合計758億美元,年均市場規模約為108億美元;2018 年全球高溫合金市場規模為 121.63 億美元,同比增長 4.8%,預計 2024 年全球高溫合金市場規模將達到173億美元。航空航天領域是高溫合金的主要需求來源,當前我國國防建設正處于關鍵時期,高溫合金市場需求將遠超全球市場整體增速。

       

      高溫合金材料最初主要用于航空航天領域,但由于其具備良好的耐高溫、耐腐蝕等性能,被廣泛應用于船舶、電力、冶金、汽車、核工業等工業領域,同時隨著新型高溫合金材料的不斷發展,下游應用場景和市場需求也處于不斷擴張的趨勢。

       

      資料來源:中國產業信息網

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