高溫合金，又稱超合金，是一種600高溫合金℃長(zhǎng)期在一定應(yīng)力條件下工作的金屬材料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、耐氧化、耐熱腐蝕、疲勞、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金的材料特性使其成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)中不可替代的關(guān)鍵材料。在世界先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)中，高溫合金材料占發(fā)動(dòng)機(jī)總量的40%~60%。因此，高溫合金材料又稱先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)基石。

　　高溫合金占航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求的一半以上。隨著國內(nèi)一批新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)，預(yù)計(jì)高溫合金需求將迅速增長(zhǎng)。以殲10B、以殲15、殲16為代表的多款三代半戰(zhàn)斗機(jī)陸續(xù)進(jìn)入列裝，WS-10發(fā)動(dòng)機(jī)需求繼續(xù)增長(zhǎng)。未來幾年，隨著國內(nèi)大型運(yùn)輸機(jī)20的投產(chǎn)，大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)將進(jìn)入量產(chǎn)階段；小涵道比中推和小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)也將逐步進(jìn)入量產(chǎn)。國內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求的增長(zhǎng)將推動(dòng)航空高溫合金需求進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。

　　高溫合金在民用工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。高溫合金在燃?xì)廨啓C(jī)、汽車渦輪增壓器、核電、石油石化等行業(yè)有著重要的應(yīng)用。隨著工業(yè)化和國內(nèi)高端設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，民用工業(yè)對(duì)高溫合金的需求將繼續(xù)推進(jìn)。目前，民用高溫合金占總需求的20%，預(yù)計(jì)未來這一比例將繼續(xù)上升。

　　據(jù)估計(jì)，到2020年，中國對(duì)高溫合金的需求約為4萬噸，相應(yīng)的市場(chǎng)空間為90.5億元：航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車廢氣渦輪增壓器和核電行業(yè)對(duì)高溫合金需求的增長(zhǎng)將促進(jìn)行業(yè)需求的爆發(fā)。目前，我國高溫合金產(chǎn)能約.26萬噸，實(shí)際產(chǎn)量約8000-9000噸。預(yù)計(jì)未來7年高溫合金需求復(fù)合增長(zhǎng)率將超過20%。

　　一、高溫合金概述

　　(1)高溫合金簡(jiǎn)介及分類

　　600種高溫合金℃在一定應(yīng)力下長(zhǎng)期工作的高溫和金屬。與傳統(tǒng)金屬和合金不同，高溫合金具有強(qiáng)度高、抗氧化、耐熱腐蝕、疲勞、斷裂韌性好、組織穩(wěn)定性好、可靠性好等綜合性能，在西方也被稱為超合金（Superalloys）。

　　高溫合金材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的首選，在現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展中處于不可替代的地位。其規(guī)模的發(fā)展直接決定了航空設(shè)備的發(fā)展水平。此外，高溫合金也廣泛應(yīng)用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件。隨著工業(yè)化的發(fā)展，民用高端設(shè)備行業(yè)對(duì)高溫合金材料的需求呈上升趨勢(shì)。高溫合金的耐高溫、耐磨、耐腐蝕性使其廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)和內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓、燃?xì)廨啓C(jī)、能源動(dòng)力、石化、玻璃建材等民用行業(yè)。民用行業(yè)高溫合金的使用量增加到20%左右。

　　可根據(jù)材料成型方法、基體元素類型、合金強(qiáng)化類型等進(jìn)行劃分：

　　1)根據(jù)材料成型方法，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括普通精密鑄造合金、定向凝固合金、單晶合金等）、粉末冶金高溫合金（包括普通粉末冶金高溫合金和氧化物擴(kuò)散強(qiáng)化高溫合金ODS）；

　　2)高溫合金可分為鐵基、鎳基、鈷基等。

　　3)高溫合金可分為固溶強(qiáng)化高溫合金和及時(shí)沉淀強(qiáng)化合金。

　　3)高溫合金可分為固溶強(qiáng)化高溫合金和及時(shí)沉淀強(qiáng)化合金。

　　(二)高溫合金材料技術(shù)難點(diǎn)和創(chuàng)新

　　高溫環(huán)境下各種材料的退化速度加快，在溫度和應(yīng)力作用下容易發(fā)生組織不穩(wěn)定、變形和裂紋生長(zhǎng)、材料表面氧化腐蝕等。高溫合金的耐高溫性和耐腐蝕性主要取決于其化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。

　　高溫合金材料成分非常復(fù)雜，含有鉻、鋁等活性元素，在氧化或熱腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)為化學(xué)部門的穩(wěn)定性，加工零件表面留下加工硬化和殘余應(yīng)力，對(duì)材料的化學(xué)性能和機(jī)械性能產(chǎn)生非常不利的影響。由于合金化程度高，高溫合金材料容易產(chǎn)生成分偏析，對(duì)鑄造高溫合金和變形高溫合金的組織和性能有重大影響。高溫合金的這些特性決定了它不同于普通金屬材料的加工工藝。

　　高溫合金的發(fā)展是合金理論和生產(chǎn)技術(shù)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新的過程 加強(qiáng)工藝，不斷提高合金的材料性能。合金強(qiáng)化包括合金固溶強(qiáng)化、二相強(qiáng)化劑晶界強(qiáng)化等。工藝強(qiáng)化包括冶煉、凝固結(jié)晶、熱加工、熱處理和表面處理。

　　高溫合金的生產(chǎn)工藝主要包括熔煉、鑄造和熱處理。生產(chǎn)工藝對(duì)高溫合金材料的機(jī)械性能有很大影響。新工藝的引入往往使高溫合金的性能飛躍，開發(fā)了一批新的高溫合金，促進(jìn)了一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航空飛機(jī)的發(fā)展。舊合金還可以改進(jìn)工藝，提高材料性能。

　　例如，單晶渦輪葉片的應(yīng)用顯著促進(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步。F-119渦輪轉(zhuǎn)子葉片采用航空發(fā)動(dòng)機(jī)F第三代單晶高溫合金PWA1484，材料本身的最高工作溫度是1070℃渦輪轉(zhuǎn)子葉片的工作溫度提高到1621~16777，因?yàn)槌鋮s葉片是通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)程序設(shè)計(jì)制造的℃（F100發(fā)動(dòng)機(jī)為1400℃），可見工藝創(chuàng)新在材料開發(fā)中的重要地位。

　　高溫合金材料的制備工藝和工藝仍在不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。例如，冶煉過程采用真空感應(yīng) 電渣重熔 采用先進(jìn)的熔煉控制方法，通過定向凝固柱晶體合金和單晶合金技術(shù)提高材料的高溫強(qiáng)度，減少合金元素的分析，提高材料強(qiáng)度。此外，氧化金和金屬間化合物的高溫材料也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新。

　　二、高溫合金的應(yīng)用

　　研究表明，航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金占高溫合金總需求的一半以上，廣泛應(yīng)用于電力、汽車、機(jī)械等行業(yè)。

　　(一)航空發(fā)動(dòng)機(jī)

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)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。金屬結(jié)構(gòu)材料作為飛機(jī)動(dòng)力裝置，重量輕、強(qiáng)度高、韌性高、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕，幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步與高溫合金的發(fā)展密切相關(guān)。高溫合金是促進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)材料。軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)通?？梢杂闷渫浦乇?推力/重量)綜合評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)水平。最直接、最有效的技術(shù)措施是提高渦輪機(jī)前的溫度。因此，高溫合金材料的性能和選擇是決定航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵因素。隨著航空設(shè)備的不斷升級(jí)，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重的要求越來越高，發(fā)動(dòng)機(jī)越來越依賴高性能高溫合金材料。

　　高溫合金材料占現(xiàn)代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)總量的40%-60%。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，高溫合金主要用于燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪板的四個(gè)熱部件，也用于底盤、環(huán)、力燃燒室和尾噴嘴。

　　軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)通常根據(jù)其推重比的大小來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。最直接、最有效的技術(shù)措施是提高渦輪機(jī)前的溫度。

　　燃燒室

　　燃燒室的功能是將燃油的化學(xué)能釋放轉(zhuǎn)化為熱能，是動(dòng)力機(jī)械能的發(fā)源地。燃燒室產(chǎn)生的溫度為1500~2000℃之間。剩余的壓縮空氣在燃燒室周圍流動(dòng)，室壁通過室壁槽孔冷卻。燃燒筒合金材料的承載溫度可達(dá)800~900℃局部可達(dá)1100℃。

　　燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼；最大、最關(guān)鍵的是變形高溫合金。由于傳統(tǒng)的高溫合金板受合金熔點(diǎn)的限制，其極限使用溫度基本達(dá)到，難以進(jìn)一步發(fā)展。為了進(jìn)一步發(fā)展燃燒室的高溫合金材料，必須研究新的材料基礎(chǔ)和材料制備工藝。目前，碳/碳復(fù)合材料、高溫陶瓷材料、氧化物彌散強(qiáng)化合金、金屬間化合物、高溫高強(qiáng)度鈦合金是國際研究的新材料。

　　導(dǎo)向葉片

　　導(dǎo)向葉片是從燃燒室調(diào)節(jié)氣流方向的部件，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)受熱沖擊最大的部件之一。一般來說，導(dǎo)向葉片的溫度比同等條件下的渦輪葉片高100左右℃，但葉片承受的應(yīng)力相對(duì)較低。

　　鑄造高溫合金已成為導(dǎo)葉的主要制造材料。近年來，由于定向凝固工藝的發(fā)展，定向合金制造導(dǎo)向葉片的工藝也在試制中；此外，F(xiàn)WS10發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向器后齒環(huán)采用氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金制造。

　　渦輪盤

　　四大熱端部件中渦輪盤質(zhì)量最大。渦輪盤工作時(shí)，輪緣溫度達(dá)到550-750℃，而且輪心溫度只有3000℃整個(gè)部件溫差大，旋轉(zhuǎn)時(shí)承受重離心力，啟停時(shí)承受大應(yīng)力和低疲勞周期。

　　渦輪盤制造的主要材料是變形高溫合金G4169合金是應(yīng)用最廣泛的主要品種。近年來，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高，對(duì)渦輪板的要求也越來越高。粉末渦輪板組織均勻、晶粒小、強(qiáng)度高、塑性好，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)上理想的渦輪板合金。但中國工藝生產(chǎn)的粉末渦輪板夾雜物較多，正在進(jìn)一步發(fā)展。

　　渦輪葉片

　　渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中最關(guān)鍵的部件，其工作環(huán)境最差。渦輪葉片在高溫下應(yīng)承受大離心應(yīng)力、振動(dòng)應(yīng)力、熱應(yīng)力等。制造渦輪葉片的主要材料是鑄造高溫合金。近30年來，隨著鑄造工藝的發(fā)展，普通精鑄、定向、單晶鑄造葉片合金得到了廣泛的應(yīng)用。單晶合金在世界上發(fā)展迅速，發(fā)展了五代單晶合金，成為高性能現(xiàn)金航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫渦輪工作葉片的主要材料；中國于20世紀(jì)80年代開發(fā)了先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的單晶合金。

　　(二)航天發(fā)動(dòng)機(jī)

　　航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的特殊工作環(huán)境要求使材料必須經(jīng)過高溫、高壓、高溫梯度變化、高動(dòng)態(tài)載荷和特殊戒指試驗(yàn)，對(duì)材料的綜合性能和加工性能提出了較高的要求。航天發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫合金材料占比較大，發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用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(dòng)機(jī)的發(fā)展水平。

　　原則上，高溫合金可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，但除高溫沖擊外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料還具有低溫(-100℃以下)環(huán)境要求。由于高溫合金精密鑄造工藝的限制，過去形狀極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件并沒有真正應(yīng)用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著工藝的進(jìn)步，航天發(fā)動(dòng)機(jī)上的許多關(guān)鍵熱部件采用高溫合金精密鑄造，簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量，減少焊接部件，縮短開發(fā)生產(chǎn)周期，降低開發(fā)生產(chǎn)成本，提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。隨著航天發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，航天發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜、薄壁、復(fù)合、多位一體、無余量的趨勢(shì)。典型的有渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器、泵殼等。

　　我國長(zhǎng)征系列火箭和神舟系列飛船，發(fā)動(dòng)機(jī)核心部分采用高溫合金材料。目前，液氧煤油、液氧液氫航天運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)和小型渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已定型并開始大規(guī)模生產(chǎn)。我國對(duì)航天高溫合金母合金和精鑄件的需求也在增加，進(jìn)入了新的增長(zhǎng)期。

　　(三)民用工業(yè)高溫合金的應(yīng)用

　　隨著工業(yè)化的推進(jìn)，民用工業(yè)對(duì)高溫合金的需求也在增加。高溫合金合金也是船舶、火車、汽車渦輪增壓器葉片和各種工業(yè)燃機(jī)葉片的首選材料；鐵路運(yùn)輸、造船（特別是出口造船）、船舶動(dòng)力、工業(yè)燃機(jī)應(yīng)用快速發(fā)展等高性能高溫合金的高質(zhì)量要求。目前國內(nèi)民用工業(yè)高溫合金占高溫合金總需求的20%，而美國民用工業(yè)高溫合金占50%。燃?xì)廨啓C(jī)

　　燃?xì)廨啓C(jī)是高溫合金的另一個(gè)主要用途。燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種旋轉(zhuǎn)熱發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)與飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相同，與蒸汽輪機(jī)相似。燃?xì)廨啓C(jī)的基本原理與蒸汽輪機(jī)非常相似，區(qū)別在于工作質(zhì)量不是蒸汽，而是燃料燃燒后的煙氣。燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，因此又稱內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)?？諝鈮嚎s機(jī)、燃燒室、葉輪系統(tǒng)和回?zé)嵫b置分為四部分。

　　除發(fā)電外，燃?xì)廨啓C(jī)的需求迅速增長(zhǎng)，還用于船舶動(dòng)力和天然氣疏松的加氣站。與航空高溫合金葉片相比，燃?xì)廨啓C(jī)

　　高溫合金使用壽命長(zhǎng)(10萬小時(shí))，耐熱腐蝕，尺寸大，質(zhì)量要求高。

　　汽車廢氣渦輪增壓器

　　汽車廢氣增壓器渦輪也是高溫合金材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。目前，我國渦輪增壓器制造商使用的渦輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪，與渦輪軸和壓縮機(jī)葉輪形成轉(zhuǎn)子。此外，內(nèi)燃機(jī)閥座、鑲塊、進(jìn)氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓均可采用鐵基或鎳基高溫合金。

　　渦輪增壓系統(tǒng)對(duì)提高燃油效率和性能有明顯影響。渦輪增壓是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣能量驅(qū)動(dòng)渦輪室內(nèi)渦輪，渦輪驅(qū)動(dòng)同軸葉輪。葉輪壓力輸送空氣濾清器管道輸送的空氣，使其進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，廢氣排放速度與渦輪轉(zhuǎn)速同步增加時(shí)，葉輪將更多的空氣壓縮到氣缸中。隨著空氣壓力和密度的增加，燃料可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)的燃料量可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。一般來說，廢氣渦輪增壓器安裝后的動(dòng)機(jī)功率和扭矩應(yīng)增加20%—60%。2008年，中國汽車工業(yè)僅渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)高溫母合金的需求超過1900噸。

　　高溫合金在核電等領(lǐng)域的應(yīng)用

　　核電行業(yè)使用的高溫合金包括：燃料元件外殼材料、結(jié)構(gòu)材料和燃料棒定位框架、高溫氣體爐熱交換器等，其他材料難以替代。例如，燃料元件殼管的管壁需要600-800℃高溫需要較高的蠕變強(qiáng)度，因此高溫合金材料應(yīng)用廣泛。

　　玻璃制造、冶金、醫(yī)療器械等領(lǐng)域也廣泛使用高溫合金材料。玻璃行業(yè)使用的高溫合金零件有十幾種，如生產(chǎn)玻璃棉離心頭和火焰坩堝、轉(zhuǎn)向輥管機(jī)大軸、端頭和通風(fēng)管、玻璃窯料道、閘板、馬弗套、料碗和電極棒等。冶金工業(yè)軋鋼廠加熱爐墊塊、線材連續(xù)軋制導(dǎo)板、高溫爐熱電偶保護(hù)套等。醫(yī)療器械領(lǐng)域的人工關(guān)節(jié)等。

　　三、高溫合金市場(chǎng)空間計(jì)算

　　據(jù)估計(jì)，到2020年，國內(nèi)高溫合金需求約為39275噸，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間90.5億元。

　　(1)航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求

　　假設(shè)1:高溫合金占航空發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的40%-60%，占先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的50%以上。根據(jù)我們的判斷，斷發(fā)展和高溫合金材料技術(shù)的進(jìn)步，這一比例將繼續(xù)上升。假設(shè)高溫合金占軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)重量的60%，占民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)和其他軍用機(jī)械重量的40%。

　　假設(shè)2:假設(shè)軍用戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)重量約1.7噸，軍用運(yùn)輸機(jī)重量約4噸，其他飛機(jī)重量約1噸。

　　假設(shè)3：高溫合金的材料性能和加工難度高于普通合金和鋼材，材料成型率遠(yuǎn)低于普通特種鋼材。據(jù)估計(jì)，1)在鑄造和軋制過程中，材料成型率約為70-80%；2)母合金加工時(shí)，廢品率約為80%，材料利用率約為15%-20%。假設(shè)高溫合金的材料利用率為20%。

　　綜上所述，我們預(yù)計(jì)每臺(tái)戰(zhàn)斗機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)平均使用5.1噸高溫合金、12噸軍用運(yùn)輸機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和2噸其他軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)；8噸大型民用飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　未來20年，我國軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求為17.75萬噸，民用大中型飛機(jī)高溫合金需求為7.36萬噸。此外，低空開放預(yù)計(jì)將打開中國通用航空發(fā)展的瓶頸。未來20年，通用航空擁有量將超過2萬架。一般航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫合金需求為5萬噸，按平均1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算。

　　綜上所述，預(yù)計(jì)未來20年航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求將達(dá)到30.11萬噸，年平均市場(chǎng)空間將達(dá)到1.51萬噸。

　　(二)燃?xì)廨啓C(jī)需求

　　軍事應(yīng)用占世界船用燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)的絕大多數(shù)份額。在軍事領(lǐng)域，75%以上的海軍主要艦艇使用燃機(jī)動(dòng)力；在民用市場(chǎng)，燃機(jī)主要用于高速客船。

　　目前，中國海軍船用燃機(jī)裝船率較低。船用燃機(jī)只有10艘主要服役艦艇。它們是2艘052型驅(qū)逐艦(裝備)LM2500），2艘052BC型驅(qū)逐艦6艘052型驅(qū)逐艦(裝備)UGT-25000及QC280）。其動(dòng)力配置為柴燃交替動(dòng)力（CODOG），每艘船配備2臺(tái)燃機(jī)和2臺(tái)柴油機(jī)。

　　隨著我國多型船用燃機(jī)的成功發(fā)展，預(yù)計(jì)中短期內(nèi)燃機(jī)的普及將加快。我們認(rèn)為燃機(jī)的普及將是30MW以船用燃機(jī)為核心，輔以4MW小功率船用燃機(jī)。其中，30MW主要用于大型驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦等MW主要用于氣墊登陸艇和導(dǎo)彈快艇。

　　參考LM假設(shè)國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)重20噸，高溫合金占30%，成品率20%，單臺(tái)國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)高溫合金30噸。

　　未來15年，我們認(rèn)為海軍將形成三支近海防御艦隊(duì) 幾個(gè)航母編隊(duì) 多個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)以兩棲攻擊/登陸編隊(duì)為主體?？紤]到燃機(jī)的應(yīng)用，傳統(tǒng)/核動(dòng)力航母、兩棲攻擊/碼頭登陸艦不太可能作為主要?jiǎng)恿υ?。使用燃機(jī)的新艦艇可能主要配備航空母艦編隊(duì)和兩棲攻擊/登陸編隊(duì)，主要是驅(qū)逐艦和護(hù)衛(wèi)艦，而近海防御艦隊(duì)只配備新的隱形導(dǎo)彈艦。

　　未來15年將建設(shè)5個(gè)航母編隊(duì)(2常) 考慮到燃機(jī)的更新和維護(hù)，我們估計(jì)未來15年將有3個(gè)兩棲攻擊/登陸編隊(duì)和3個(gè)近海防御艦隊(duì)MW需要600臺(tái)級(jí)燃機(jī)，4臺(tái)MW需要1476臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)。未來15年，燃?xì)廨啓C(jī)高溫合金需求將達(dá)到6.23萬噸，平均每年4152噸。

　　(3)汽車廢氣增壓渦輪

　　汽車渦輪增壓器的制造主要采用高溫合金，其次是排氣閥、燒嘴、熱發(fā)生器等部件。

　　渦輪增壓系統(tǒng)對(duì)提高燃油效率和性能有明顯影響。渦輪增壓是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣能量促進(jìn)渦輪室內(nèi)渦輪，渦輪驅(qū)動(dòng)同軸葉輪，葉輪壓力通過空氣過濾管輸送的空氣進(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，廢氣排放速度也與渦輪轉(zhuǎn)速同步增加。葉輪將更多的空氣壓縮到氣缸中，增加空氣壓力和密度可以燃燒更多的燃料，燃料量可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。一般來說，廢氣渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩增加了20%—60%。

　　廢氣增壓器渦輪機(jī)在國外生產(chǎn)已有60多年的歷史。目前，國外重型柴油機(jī)增壓器配置率為100%，英國、美國、法國等國家的配置率也在增加。

　　特別是汽油渦輪增壓器，國內(nèi)渦輪增壓器的配置率將繼續(xù)提高。面對(duì)日益增長(zhǎng)的環(huán)保和能源壓力，內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排是大勢(shì)所趨。渦輪增壓是內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的有效手段，其中汽油機(jī)節(jié)油效果為5-10%，柴油機(jī)節(jié)油效果約為10-20%。2012年，我國內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器綜合配置率為6.7%；其中，汽車柴油機(jī)配置率為62%，未來增長(zhǎng)點(diǎn)主要來自輕型卡車裝配率的提高；汽車汽油機(jī)配置率僅為5%左右，未來有很大的改進(jìn)空間。

　　根據(jù)鋼鐵研究高納招股說明書，目前我國每萬輛車對(duì)高溫合金的需求為2.04噸。隨著渦輪增壓器配置率的提高，每萬輛車的高溫合金使用量將繼續(xù)增加。

　　假設(shè)2013年每萬輛高溫合金2噸，未來20年復(fù)合增長(zhǎng)5%；到2020年，汽車產(chǎn)量復(fù)合增長(zhǎng)5%，2020-2030年，汽車產(chǎn)量復(fù)合增長(zhǎng)3%。據(jù)估計(jì)，2020年汽車高溫合金需求為8715噸，2030年為1.9萬噸。

　　(四)核工業(yè)

　　核電中高溫合金的應(yīng)用主要包括燃料元件殼管、燃料元件定位架、高溫氣體爐熱交換器等。每個(gè)60萬千瓦的核電站需要蒸發(fā)器U100噸形狀的傳熱管。此外，還有大量的反應(yīng)堆組件，如不銹鋼精密管、控制棒、核燃料包裝套管等。只有60萬千瓦的核電站堆芯需要600多噸各種核級(jí)管道。

　　國內(nèi)核電設(shè)備的應(yīng)用也將促進(jìn)核電設(shè)備零部件的供應(yīng)市場(chǎng)。據(jù)媒體報(bào)道，中廣核集團(tuán)董事長(zhǎng)何宇表示，中國目前在建核電總規(guī)模4875萬千瓦，在建核電機(jī)組數(shù)量居世界第一。

　　根據(jù)中國修訂后的核電發(fā)展目標(biāo)，2015年核電機(jī)組裝機(jī)規(guī)模達(dá)到40臺(tái)GW2020年核電裝機(jī)目標(biāo)為58GW運(yùn)營(yíng) 30GW未來7年，中國將開工40年GW，對(duì)應(yīng)35-40座100萬千瓦機(jī)組。

　　假設(shè)1100萬千瓦機(jī)組需要1000噸各種高溫合金，未來7年核電行業(yè)總需求約為3.5萬噸-4萬噸，平均每年5萬噸-5700噸。

　　(五)航天、核工業(yè)等行業(yè)

　　考慮到航天發(fā)動(dòng)機(jī)年發(fā)射次數(shù)少，需求穩(wěn)定，我們估計(jì)每年航天發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)高溫合金的需求約為400-600噸。

　　此外，假設(shè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)、汽車和核工業(yè)占高溫合金總需求的85%，其他行業(yè)對(duì)高溫合金的年需求約為5900噸。

　　四、國內(nèi)外高溫合金市場(chǎng)

　　(一)發(fā)展國外高溫合金產(chǎn)業(yè)

　　目前，全球高溫合金材料年消費(fèi)近28萬噸，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到100億美元。世界上能生產(chǎn)航空航天高溫合金的企業(yè)不超過50家，主要集中在美國、俄羅斯、英國、法國、德國、日本和中國。發(fā)達(dá)國家一般以航空航天應(yīng)用領(lǐng)域的高溫合金產(chǎn)品為戰(zhàn)略軍事物資，很少出口。

　　美國在高溫合金的研發(fā)和應(yīng)用方面一直處于世界領(lǐng)先地位，年產(chǎn)量約5萬噸，其中近50%用于民用工業(yè)。包括普特拉在內(nèi)的美國有許多獨(dú)立的高溫合金公司，可以生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用的高溫合金—惠特尼公司生產(chǎn)特鋼和高溫合金，如漢因斯-斯泰特和佳能—因科國際公司等穆斯克貢公司。這些公司開發(fā)了自己的高溫合金牌號(hào)。

　　中英、德、法是世界高溫合金生產(chǎn)研發(fā)的主要代表。英國是世界上最早開發(fā)高溫合金的國家之一。以國際鎳公司為代表的英國鑄造合金技術(shù)世界領(lǐng)先Nimocast該國飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商羅爾斯羅伊斯控股公司后來開發(fā)了定向凝固和單晶合金SRR99、SRR2000和SRR高溫合金主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造。

　　日本在鎳基單晶高溫合金、鎳基超塑性高溫合金和氧化物晶粒擴(kuò)散強(qiáng)化高溫合金方面取得了巨大成功。近年來，我們致力于開發(fā)1200種新型耐高溫合金℃新合金在高溫下仍能保持足夠的強(qiáng)度。日本的主要高溫合金制造商是IHIcorporation，JFE、新日鐵和神戶制鋼公司。

　　(二)國內(nèi)高溫合金產(chǎn)業(yè)格局

　　中國經(jīng)過50多年的發(fā)展，形成了一定規(guī)模的先進(jìn)生產(chǎn)基地。我們將國內(nèi)高溫合金制造商分為四類：

　　1.特鋼廠:東北特鋼集團(tuán)撫順特鋼公司(以下簡(jiǎn)稱撫順特鋼)、寶鋼特鋼事業(yè)部(以下簡(jiǎn)稱寶鋼特鋼)、攀鋼集團(tuán)長(zhǎng)城特鋼公司(以下簡(jiǎn)稱攀鋼)；

　　2.研究單位：鋼鐵研究所、北京航空材料研究所、中國科學(xué)院金屬研究所、東北大學(xué)、北京科技大學(xué)等。

　　3.發(fā)動(dòng)機(jī)公司精密鑄造廠:中航工業(yè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司精密鑄造廠:黎明、西航、黎陽、南方、貴航等。

　　4.鍛件熱加工廠:西南鋁業(yè)公司、第二重型機(jī)械集團(tuán)萬航模鍛廠、中航重機(jī)有限公司宏遠(yuǎn)航空鍛造公司、安達(dá)航空鍛造公司。

　　目前，撫順特鋼和鋼鐵研究高納是國內(nèi)大型高溫合金生產(chǎn)企業(yè)。此外，寶鋼特鋼、攀長(zhǎng)鋼、中國科學(xué)院金屬研究所、北京航空材料研究所也具有一定的生產(chǎn)能力。

　　撫順特鋼、寶鋼特鋼、攀長(zhǎng)鋼等公司主要完成航空航天行業(yè)用量最大的變型高溫合金。變形高溫合金適用于大批量、通用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。上市后，鋼鐵研究高納還擴(kuò)大了變形高溫合金的生產(chǎn)能力，募集項(xiàng)目也具有相當(dāng)大的變形高溫合金生產(chǎn)能力。

　　目前，鑄造高溫合金精密鑄件的制造商分為三家公司：鋼鐵研究所、中國科學(xué)院金屬研究所和北京航空材料研究所；黎明、西航、南方、成發(fā)等專業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)精密鑄件。三個(gè)訂單

　　該職位主要承擔(dān)航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠委托的精鑄業(yè)務(wù)。目前，三個(gè)單位在鑄造高溫合金的材料制備和生產(chǎn)技術(shù)上都有自己的特點(diǎn)，其中鋼鐵研究高納的生產(chǎn)能力大于其他兩個(gè)。

　　根據(jù)鋼研高納、撫順特鋼年報(bào)及相關(guān)公司網(wǎng)站信息，我國高溫合金總產(chǎn)能約1.26萬噸，實(shí)際產(chǎn)量約8000-9000噸。

　　與a股相關(guān)的上市公司涉及高溫合金

　　A股票上市公司主要包括:鋼研高納、撫順特鋼、寶鋼、煉石有色、航空動(dòng)力、新三板上市公司中科三耐。

　　來源:中國腐蝕防護(hù)網(wǎng)