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(yīng)力作用下，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，因此又被稱為“超合金”，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。

常規(guī)的合金材料通常應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、石油化工等領(lǐng)域，而高溫合金由于能夠適應(yīng)高壓、高溫、高強(qiáng)度等惡劣工作條件，并具備高性能、長壽命、高可靠性等特點(diǎn)，因而多應(yīng)用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)、導(dǎo)彈等高端裝備領(lǐng)域。

高溫合金的分類

根據(jù)基體元素的不同，高溫合金可分為：

鐵基高溫材料：主要由鐵、鉻、鎢、鉬等元素組成，具有高溫下的強(qiáng)度和耐腐蝕性，適用于高溫下的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域。

鎳基高溫材料：主要由鎳、鉻、鉬等元素組成，具有較高的抗氧化性和耐腐蝕性，適用于高溫下的航空航天、石化、核反應(yīng)堆等領(lǐng)域。

鈷基高溫材料：主要由鈷、鉻、鎢、鎳等元素組成，具有較高的抗氧化性和耐腐蝕性，適用于高溫下的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域。

按合金成型工藝又可分為：

變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合金等。

高溫合金主要用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)等高端制造領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略價(jià)值及商業(yè)價(jià)值，歐美俄等發(fā)達(dá)國家的重點(diǎn)企業(yè)已在高溫合金領(lǐng)域進(jìn)行了幾十年的研究，并對(duì)于核心制備技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格保密。目前，我國已經(jīng)實(shí)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(shí)現(xiàn)突破、重要材料依賴進(jìn)口、缺乏自主研制的先進(jìn)設(shè)備等?？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(jìn)水平仍存在較大差距。

高溫合金市場(chǎng)分析

高溫合金及高性能合金行業(yè)技術(shù)水平要求很高，具有較高的綜合性進(jìn)入壁壘，國內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)格局較為穩(wěn)定。海外高溫合金產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)明顯的寡頭壟斷結(jié)構(gòu)，全球從事高溫合金材料的制造商不到 50 家，主要分布在美、英、德、法、俄、日等國。

(1)國際因科合金公司(Inco Alloys International)，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是冶煉、棒材、板材。

(2)漢因斯.司泰特公司(Haynes Stellite)，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是冶煉、板材。

(3)卡本特公司(Carpenter) 美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是冶煉、棒材。

(4)VDM Metals德國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是冶煉、板材。

(5)Allegheny Technologies Inc.(ATI)，阿勒格尼技術(shù)公司，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是冶煉、棒材、板材、鍛造。

(6)Wyman Gordon(PCC 子公司) 精密機(jī)件公司，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是冶煉、棒材、板材、鍛件、鑄件。

(7)豪梅特公司(Howmet Aerospace Inc)，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是鑄件。

(8)佳能-穆斯克貢公司(Cannon-Muskegon)，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是單晶合金。

(9)馬丁-馬麗塔公司(Martin Marietta)，美國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是機(jī)械合金化。

(10)奧伯杜瓦(Aubert & Duval)，法國企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是鍛件、粉末合金、單晶合金。

由于高溫合金的戰(zhàn)略屬性及其與重點(diǎn)行業(yè)和關(guān)鍵設(shè)備的發(fā)展的相關(guān)性，西方國家出于國防安全以及國家競(jìng)爭(zhēng)地位的考慮，對(duì)我國部分高溫合金產(chǎn)品及牌號(hào)實(shí)行封鎖，同時(shí)包括航空航天在內(nèi)的許多高端制造領(lǐng)域?qū)υ牧蠂a(chǎn)化率要求較高，當(dāng)前國內(nèi)高溫合金企業(yè)的產(chǎn)能產(chǎn)量主要以滿足內(nèi)部需求為主，與海外龍頭的競(jìng)爭(zhēng)較少。 

高溫合金的應(yīng)用

高溫合金全球市場(chǎng)持續(xù)成長，中國成為主要增量市場(chǎng)。我國高溫合金市場(chǎng)中，變形高溫合金和鎳基高溫合金占比最大，根據(jù)制造工藝，變形高溫合金約占整個(gè)高溫合金市場(chǎng) 70%左右，其次是鑄造高溫合金（20%）和粉末高溫合金（10%）；根據(jù)合金基體元素，鎳基高溫合金占比達(dá) 80%左右，鎳-鐵高溫合金和鈷基高溫合金 占比分別約為 14%和 6%。

高溫合金第一大應(yīng)用場(chǎng)景是航空航天領(lǐng)域，需求份額占比為 55%。高溫合金材料是航天航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要制造原材料，主要應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片、渦輪盤、尾噴口及機(jī)匣等部件。其次，高溫合金具備耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，也被廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)、石油化工、工業(yè)和汽車領(lǐng)域等場(chǎng)景。

1）航空發(fā)動(dòng)機(jī)

高溫合金從誕生起就應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料主要用于四大熱端部件：燃燒室、導(dǎo)向室、渦輪葉片和渦輪盤，此外還用于機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。

2） 汽車渦輪增壓器

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，我國渦輪增壓器生產(chǎn)廠家所采用的渦輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪，它和渦輪軸、壓氣機(jī)葉輪共同組成一個(gè)轉(zhuǎn)子。根據(jù)每萬輛汽車渦輪增壓器高溫合金用量約為 3.5 噸，2021 年汽車生產(chǎn)行業(yè)需要高溫合金材料約 9128.7 噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 18.3 億元。考慮到未來汽車數(shù)量和我國裝配率的提高，假設(shè)未來年均增長率為5%，預(yù)計(jì)到 2030 年我國汽車市場(chǎng)對(duì)高溫合金材料的需求總計(jì)約為 10.6 萬噸。

3）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。

世界核能協(xié)會(huì)發(fā)布的核燃料報(bào)告預(yù)測(cè)， 全球核電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將以年 2.6%的速度增長，到 2040 年全球核電裝機(jī)容量將達(dá)到 61500 萬千瓦，且裝機(jī)容量增長將主要來自中國、俄羅斯等國家。2022 年 1 月，隨著福清核電站 6 號(hào)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，我國大陸并網(wǎng)核電機(jī)組達(dá)到 53 臺(tái)，總裝機(jī)容量 5463.695 萬千瓦，僅次于美國與法國，位居世界第三位。國家能源局預(yù)計(jì)，我國核電裝機(jī)規(guī)模將在 2030 年達(dá)到 1.2 億~1.5 億千瓦，因此估計(jì)截至 2030 年 我國還將新建設(shè)完成約 8000 萬千瓦的核電機(jī)組。每座 60 萬千瓦核電站約需高溫合金材料 600 噸，以此計(jì)算，共需高溫合金材料約為 80000 噸，考慮到核電站建設(shè)國產(chǎn)率約為 80%，預(yù)計(jì)未來平均每年高溫合金國內(nèi)需求量約 為 7111 噸。

4）其他領(lǐng)域    

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。

<PM-HIP熱等靜壓粉末合金材料專家>

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