高溫合金，又稱超合金，高溫合金是一種能夠在（zài）600℃以上及一定應力條件下長期工作（zuò）的金屬材料，具有優異的高溫強度，良（liáng）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（néng）。高溫合（hé）金（jīn）的材料特征使其成為航空發動機中不可替代的關鍵材料。在世界先進發動機研製（zhì）中，高溫（wēn）合金材料用量已占到發動機總量的40%~60%。所（suǒ）以，高溫合金材料（liào）也被譽為“先進發（fā）動機基石”。

 

航空發動機用高溫合金占高溫合金需求的一半以（yǐ）上。隨著國內一批新型（xíng）號航空發動（dòng）機進入量產（chǎn），高（gāo）溫合金需求有望快速增長。以殲10B、殲15、殲16為代表的多（duō）款三代半戰鬥機陸續進入列裝，WS-10發動機需求持續增長。未（wèi）來幾年，隨著國（guó）產大型運輸機運20的投產（chǎn），大涵道比（bǐ）發動機將進入量產階段；小涵道比中推、小推航空發動機也將逐步進入量產。國產（chǎn）航空（kōng）發動機需求的增長將驅動航（háng）空用高溫合金需求進入快速增長期（qī）。

 

高溫合金在民用工業中（zhōng）的應用（yòng）也越來越廣泛。高溫合金在燃氣輪機、車用渦輪增壓器、核電、石油石化等（děng）行業有（yǒu）著重要（yào）的應用。工（gōng）業化的推進和國內高端（duān）裝備製造業的發展將持續拉動民用（yòng）工業對（duì）高溫合金的需（xū）求（qiú），目前民用高溫合金占總需求的（de）20%，未來這（zhè）一比（bǐ）例有（yǒu）望持續提升。

 

根據（jù）測算認為，到2020年，我國高溫合金需求約為4萬噸，對應市場空間90.5億元：航空發動機、汽車廢氣渦輪（lún）增壓器、核電工業用高溫合金需（xū）求的增長將驅動行業需求的爆發。而目前，我國高溫合金產能約1.26萬噸，實際產（chǎn）量8000-9000噸左右（yòu）。高溫合金未來7年的需（xū）求複合增長率有望超過20%。

 

 

一、高溫合金概覽（lǎn）

 

（一）高溫合（hé）金簡介（jiè）及分類

 

高溫（wēn）合金是（shì）在600℃以上的高溫及一（yī）定及（jí）一定應力作用下長期工作的一類金（jīn）屬。高溫合金區別於傳統金屬、合金的特點在於：在高溫工作環境下合金具有較高的強度，良好（hǎo）的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良（liáng）好的疲勞性能、斷裂韌性，並在各種溫度下保持良好的組織（zhī）穩定性和使用可靠性等綜合性能，在西方也稱之為超合金（Superalloys）。

 

高溫合金材料是（shì）航空發動機首選（xuǎn）材料，在現代航空工業的發展中處於不可替代的（de）位置，它的規模發展與否直接決定了航空裝備的發展（zhǎn）水平。此外，高溫合金也廣泛應用（yòng）於航天發動機的熱端部件。伴隨工業化發展，民用高端裝備工業對高溫合金材料的（de）需求呈不斷（duàn）上升趨（qū）勢，高溫合金的耐高溫耐磨耐腐蝕的特點使其在柴（chái）油（yóu）機和內燃機渦（wō）輪增壓、燃氣輪機（jī）、能源動力、石油化工、玻璃建材等民用工業中的有廣（guǎng）泛的應用，民用工業的高溫合金使用（yòng）量已經提高到20%左右。

 

 

高（gāo）溫合（hé）金可以根據材（cái）料成型方（fāng）式、基體元素種類、合金強化類型等來劃分：

 

1）根（gēn）據材料成型方式（shì），高溫合金可（kě）以分為變形高（gāo）溫合金、鑄造高溫合金（包含普通精密鑄造合金、定向凝固合金、單晶合金等）、粉末冶金高溫合金（包含普通粉末冶金高溫合金和氧化物彌散強化高（gāo）溫合金ODS）；

 

2）根據基體元素種類，高溫合金可以分為鐵基、鎳基、鈷基等；

 

3）根據（jù）合金強化類型，高溫合金可以（yǐ）分為固溶（róng）強化型高溫合金和時效沉（chén）澱（diàn）強化合金。

 

 

（二）高溫合金（jīn）材料技術難點（diǎn）與創新（xīn）

 

高溫環境（jìng）下材（cái）料的各（gè）種（zhǒng）退化速度都被加（jiā）速，在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（xíng）和裂紋長大、材料表麵的氧化腐蝕等。高溫合金所（suǒ）具有的耐高溫、耐腐蝕等性能（néng）主要取決於它的化（huà）學組成和（hé）組織結構。

 

高溫合金材料成分十分複雜，含有鉻、鋁等活潑元素，在氧化或熱腐（fǔ）蝕環境中表現為（wéi）化學部穩定，同時機（jī）加工製成的零件表麵留下加工硬化（huà）和（hé）殘餘（yú）應力等缺陷，為材料的化學性能和力學性能帶來（lái）十分（fèn）不（bú）利的影響。由於合金（jīn）化程度高，高溫合金材料極易產生成分偏析，這種偏析對鑄造高溫合金和變形（xíng）高溫（wēn）合金（jīn）的組（zǔ）織與性能都有重大影響。高溫合金的這（zhè）些特點決定了它區別於普通金屬材料的加工工藝。

 

高（gāo）溫合金的發展是合金理論與生（shēng）產工藝技術不斷改善和革新的過程（chéng），通過（guò）合（hé）金（jīn）強化+工藝強化來不斷結合提高合金的（de）材料性能。合金強化包（bāo）括合金固（gù）溶強化、第二相強化劑晶（jīng）界強化等；工藝強化包括改善冶煉、凝固結晶、熱加工、熱處理及表麵處理等（děng）環節改善合金組織結構等。

 

 

高溫合金的生產工藝主要包含熔（róng）煉、鑄造、熱（rè）處理三個過程。生產工藝對高溫合金材（cái）料（liào）力（lì）學性能（néng）的影響重大，一項新工藝的引入，往往使高溫合（hé）金的性能獲（huò）得一個飛躍，發展處一批新型高溫合金，進而推（tuī）動（dòng）一代航空（kōng）發動機和航空飛機的發展。老型號的合（hé）金也可以改（gǎi）善（shàn）工藝達到材（cái）料（liào）性能的提高

 

例如，單晶渦輪葉片的應用顯著地（dì）推（tuī）進（jìn）了航空發動機的進步。F-22用的航空（kōng）發動機F119的渦（wō）輪轉子葉片選用了第三代單晶（jīng）高溫合金PWA1484，該材料本身的最高工作溫度為1070℃左右，由（yóu）於采用了（le）計算流體動力學程序設計製造了超級冷卻葉（yè）片，使渦輪轉子（zǐ）葉片（piàn）的工作溫度提高至1621～1677℃（F100發動機為1400℃），可見工藝創新在（zài）材料發展（zhǎn）中（zhōng）的重要地位。:

 

 高溫合金材料製備（bèi）技術與工藝仍處於不斷的進步和創新中。比如，冶煉工藝采用了真空感應+電渣重熔+真空自豪熔煉三聯工藝，真（zhēn）空（kōng）自（zì）耗熔煉采用了先進熔煉控製（zhì）方法等；通過定向凝固柱晶合金和（hé）單晶合金（jīn）工藝技術提高材料的高溫強度；采（cǎi）用粉末冶金方法減少合金元素的偏析和提高材料強度（dù）等。此外，氧化物彌散強化高溫（wēn）合金、金（jīn）屬間化合物（wù）高溫材（cái）料也在不（bú）斷發展和創新中。

 

二、高溫合金的應用

 

有研究表明，航空發動機用高溫合金占高溫合金總需求一半以上，此外還廣泛應用於電力、汽車、機械等行（háng）業中。

 

 

 

 

（一）航空發（fā）動（dòng）機

 

航空發動機被（bèi）稱為“工業之花”，是航空工業中（zhōng）技術含量最高、難度最大的部件之一。作（zuò）為飛機動力裝置的（de）航空發動機，特別重要的是金屬結構材料要具備輕（qīng）質、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐（fǔ）蝕等性能，這幾乎（hū）是（shì）結構材料中最高的性（xìng）能（néng）要求。

 

航空發動機的技術進步與高溫合（hé）金的發展密切相關，高溫合金是推動航空發動機發展（zhǎn）的最為關鍵的結構材料（liào）。軍用航空發動（dòng）機通常可以用其推重比（推（tuī）力/重（chóng）量）綜合地評定發動機的水平。提高推重比最直（zhí）接和（hé）最有效的技術措施是提高渦輪（lún）前（qián）的燃（rán）氣溫度（dù）。因（yīn）此（cǐ）高（gāo）溫（wēn）合金材料（liào）的性能和選擇是決定航空發動機性能的關（guān）鍵因素。隨著航空裝備的不斷升級，對航空發動機推重的要求比不斷提高，發動（dòng）機對高性能高溫合金（jīn）材料（liào）的依（yī）賴越來越大。

 

 

在現代先進（jìn）的航空發動機中，高（gāo）溫（wēn）合金材料用量占發動機總量的40%-60%。在航空發動機上，高溫合金主要用於燃（rán）燒室、導（dǎo）向葉片（piàn）、渦（wō）輪葉片和渦輪（lún）盤（pán）四大熱段零部件；此外，還用於機匣、環件、加力燃燒（shāo）室和尾噴（pēn）口等部件。

 

軍用航（háng）空發動機通常以其推重比的大小來（lái）綜合判定（dìng）發動機的水平。提高推（tuī）重比最直接、最有效的技術（shù）措施是提高（gāo）渦輪前的燃氣溫度。

 

燃燒室

燃燒室的功用是把燃油的化（huà）學能釋（shì）放變為熱能，是動力機械能源的發源地。燃燒（shāo）室內產生的燃氣溫度在1500~2000℃之間。其餘（yú）的壓縮空氣在燃燒室周圍流動，穿過（guò）室壁的槽孔使室壁保持（chí）冷卻。燃燒筒合金材料承受溫度可達800~900℃以上（shàng），局部可達1100℃。

 

用（yòng）於製造燃燒室的主要材料有高溫合（hé）金、不鏽鋼和結構鋼；其中用（yòng）量最大、最為關鍵的是變形高溫合金。由於傳統的高溫合金板材受（shòu）限於合金的熔點的限製，現在基本已經達到其極（jí）限使用溫度，難以進（jìn）一步發展。要使燃燒室用高溫合金材料（liào）進一步發展，必須研究全新的材料基體和材料製備工藝。目前國際在研的新材料有碳/碳複合材料、高溫陶瓷材料、氧化物彌（mí）散強化（huà）合金、金屬間（jiān）化合物（wù）、高溫高強鈦合金等。

 

 

 

導（dǎo）向葉片

 

導向葉片是調整（zhěng）從燃燒室出來的燃氣流動方向（xiàng）的（de）部件，是航空（kōng）發動機上受熱衝擊最大的（de）零件之（zhī）一。一般（bān）來講，導向葉片的（de）溫度比（bǐ）同樣條件下的渦輪葉片溫度高約100℃，但葉片承受的應力比較低。

 

在熔模精鑄技術突破後，鑄造高溫合金成為（wéi）了導向葉片的主要製造材料。近年來，由於定向凝固工藝的發展，用定向合金製造導向葉片的工藝也（yě）在試製中；此外，FWS10發動機渦輪（lún）導向器後篦齒環製造（zào）采用了氧化物彌散強化（huà）高溫合金。

 

渦輪盤

 

渦輪盤（pán）在四大（dà）熱端部件中所占質量最大。渦輪盤工作時，輪緣溫度達550-750℃，而輪心溫（wēn）度隻有300℃左右，整個部件的溫差（chà）大；轉動時承受重大的離心力；啟動和停車過程中承受大應力低疲勞（láo）周期。

 

用於渦輪盤製（zhì）造的主要材料是（shì）變型高溫合金，其中G4169合金是用量最大、應用範圍最廣的一個主要品種。近年來，隨（suí）著航空發動機性（xìng）能不斷提高，對渦輪盤要求也（yě）越來越高，粉末渦（wō）輪盤組織均勻、晶粒細小、強度高、塑性好等優點使其成為航空發動機上理想的渦輪盤合金，但我國工藝生產的粉末渦輪盤夾（jiá）雜（zá）物較多，正在進一步研製中。

 

 

渦輪葉片

 

渦輪葉片是（shì）航空發動機上最關鍵（jiàn）的構件，渦輪葉片（piàn）的工作環境最惡劣，渦輪葉片在承受高溫同時要承受很大的離心應力、振動應力、熱應力（lì）等。用於渦輪葉片製造的主材材料是鑄造高溫（wēn）合金。近三（sān）十多年來鑄造工藝的發展，普通精（jīng）鑄、定向和單晶鑄造葉（yè）片合（hé）金得到了廣泛應用。單晶合金在國際上得到了快速發展，已經發展了五代單晶合金，成為高性能現金航空發動機高溫渦輪工（gōng）作葉片的主要材料；我國在20世紀80年代開始單晶合（hé）金研製，根據專著《中國高溫合金50年》（師昌緒（xù）），第二代單晶合金（jīn）已經在先進發動機（jī）中進行（háng）使用。

 

（二）航天發動機

 

航天發動（dòng）機中的特殊（shū）工作環境要求使其使用材料必須受高溫、高壓（yā）、高的溫度梯度變化、高動態（tài）載荷和特（tè）殊戒指的考驗，因此對材料的綜合性能和加工性能提出了很高的（de）要求。高溫合金材（cái）料已經占據了航天發動機相當大的比重，在發動機中的應用比比例接近總重量的一半，高溫合金材（cái）料技術的發展（zhǎn）直接影響航天發動機研製水平（píng）。

 

航天發動機用高溫合金原則上都（dōu）可以采用航空發（fā）動機用高溫合金，但航天發動機材料除了承受高溫衝擊外，還有（yǒu）低溫（-100℃以下）環（huán）境要求。由於高溫合金精密鑄造工（gōng）藝限製，過去形狀極其複雜的結構件在（zài）航天發動機上一（yī）直沒有真正加以應用。隨著工藝的進步（bù），航天發（fā）動機上（shàng）的許多關鍵熱（rè）部件都采用了無餘量（liàng）整體精密鑄造高溫合金精鑄件，簡化了發動機結（jié）構，降（jiàng）低發動機重量，減少（shǎo）了焊接部分，縮短研製和生產周期，降低研製（zhì）和生產成本，提高發動（dòng）機可靠性。隨著航天發動機（jī）技術的進步，航天（tiān）發動機用高溫合金逐漸呈現出複雜化、薄壁化、複合化、多位一體、無餘量的趨勢。典型的有渦輪轉子、導向器（qì）、泵（bèng）殼體等。

 

 

 

我國的“長征”係列火箭以及“神舟”係列（liè）飛船，發動機的核心部分（fèn）都采用了高溫合金材料。目（mù）前，航天領域使用的液氧煤油和液氧液氫航天運載（zǎi）發動機、小型渦噴渦（wō）扇發動機已經定型，並開始批量生產，國內對航天（tiān）用高溫合（hé）金母合金和精鑄（zhù）件的需求也（yě）在（zài）不斷增（zēng）長，進入一個新（xīn）的增長期。

 

 

 

（三）民（mín）用工業高溫合金的應用

 

隨著工業（yè）化（huà）的推進，工業向高端、大型化發展，高溫合金在民用工業（yè）中的需（xū）求也日益增長。高溫合金合金也是艦船（chuán）、火車、汽車渦輪增壓器葉片及各類工業燃機葉片的優選材料；鐵路運（yùn）輸的高速化、造船業的高（gāo）品質要求（特別是出口造船）、艦艇動力的高效要求、工業燃機應用的高速發（fā）展等（děng）急需高性能的高溫合金母合金。目前，國內民用工業高（gāo）溫（wēn）合金占高溫合（hé）金總需求的20%，而美（měi）國50%的高溫合金應用於民用工業領域。燃氣輪機

 

燃氣輪機是（shì）高溫（wēn）合金的另一個（gè）主要用途。燃（rán）氣輪機裝置是一種以空氣及燃氣為介質的旋轉式熱力發動機，它的結構與飛機噴氣式發動機一致，也類似蒸汽輪機（jī）。燃氣輪（lún）機的基本原理與蒸（zhēng）汽輪機很相似，不同（tóng）處在於工質不是蒸汽而是燃料（liào）燃燒後的煙氣。燃氣輪機屬於內燃機，所以也叫內燃氣輪機。構（gòu）造有四大部（bù）分：空氣壓縮機，燃燒室，葉輪係統及回熱裝置。

 

燃氣輪機的需求增長迅速，除用（yòng）於發電外，還用（yòng）於艦船（chuán）動力、天然氣疏鬆的加氣站等。與航空用高（gāo）溫合金葉片相比，燃氣輪機用高溫合金的（de）使用壽命長（10萬小時（shí）），耐熱腐蝕、尺寸大，質量要求很高。

 

汽車廢氣渦輪增壓器

 

汽車（chē）廢氣增壓器渦輪也（yě）是高溫（wēn）合金材料的（de）重要應用領域。目前，我（wǒ）國渦輪增壓器生產（chǎn）廠（chǎng）家（jiā）所采用的渦輪（lún）葉輪多為鎳基高溫合金渦（wō）輪葉輪，它和渦輪軸、壓氣（qì）機葉輪共同組成一個（gè）轉（zhuǎn）子。此外內燃機（jī）的閥座、鑲塊、進氣閥、密（mì）封彈簧、火花塞、螺栓等（děng）都可（kě）以（yǐ）采用鐵基或鎳基高溫合金。

 

渦輪增壓係統對燃油效率和性能提升均（jun1）有明顯效果。渦輪（lún）增壓是利用發動（dòng）機排出的廢氣的能量來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動（dòng）同（tóng）軸（zhóu）的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦（wō）輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣（qì）進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可（kě）以燃燒更（gèng）多的燃料，相應增加燃料量（liàng）就可以增加發動機的輸出功率。一般而言，加裝廢氣（qì）渦輪（lún）增壓器後的發動機功率及扭矩要增大20%—60%。2008年中（zhōng）國汽車工業僅渦（wō）輪轉子對高溫母合（hé）金的需求就在1,900噸以上。

 

核電與其它領域的高溫（wēn）合金應用

 

核電工業使用的高溫合金包（bāo）括：燃料（liào）元（yuán）件包殼（ké）材（cái）料、結構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（liào）難以代替的。例如，燃料元件包殼管的管壁在工作時需承受600-800℃的高溫，需要較高的蠕變強度，因此大（dà）量采（cǎi）用高溫合金材料（liào）。

 

高溫合金材料在玻璃製造、冶金、醫療（liáo）器械等領域也有著廣泛的用途。在（zài）玻璃工（gōng）業中應用的高溫合（hé）金零件多達十幾種，如：生產玻璃棉的離心頭和火焰噴吹坩堝，平（píng）板（bǎn）玻璃生產用的（de）轉向輥拉管機（jī）大軸、端頭和通氣管、玻璃爐窯的料道、閘板、馬弗套、料碗和（hé）電極棒等（děng）。冶金工業的軋鋼廠加熱（rè）爐的墊塊、線材連軋導板和高溫爐熱（rè）電偶保護套管等。醫療器械領（lǐng）域的人工關節等。 

 

三、高溫合（hé）金的市場空間測（cè）算

 

根據測算，我們認（rèn）為到2020年（nián），國內高（gāo）溫合金需求約為39275噸，對（duì）應市場空間90.5億（yì）元。

 

 

 

（一）航空發動機需求

 

假設1：在航空發動機中高溫（wēn）合金占總重量的（de）40%-60%，在先進發動機中這一比例超過50%甚至更多（duō）。我們判斷，隨著航空工業的繼續發展和高溫合金材料科技的進步，這一比（bǐ）例還將繼續（xù）提升。我們（men）假設高溫合金占軍用航空發動機重量的60%，占民用航空發（fā）動機和其他軍機重量的40%。

 

假設2：通過與已有國內外相似型號飛機發動機規格（gé）對比，假設軍用戰鬥（dòu）機發動（dòng）機重量約1.7噸，軍用運輸機、民用大飛機發動（dòng）機重量約4噸，其他飛機航空發動機重量（liàng）約1噸。

 

 

 

假設3：高溫合金的材料性能、加工難度要高於普通合金和鋼材，其材料成型率遠低於一般特鋼。我們估計，1）在鑄（zhù）造和軋製過程中（zhōng）材料成型（xíng）率70-80%左右；2）母合金進行加工時，廢品（pǐn）率80%左右，全流程材料利用率15%-20%，假設高溫合（hé）金全流程材料利用率為20%。

 

 

 

綜上，預計每台戰鬥機航空發動機（jī）平均使用高（gāo）溫合金5.1噸，軍（jun1）用運輸機（jī）航空發動機用高溫合金12噸，其他軍用航空發動機高溫合金2噸；民用大飛機航空發（fā）動機用高溫合金8噸。

 

 

 

根據測算，未來20年我國軍用航空發動機高溫合金需求為17.75萬（wàn）噸，民用大中型（xíng）飛機發動機高溫合金需求為7.36萬噸。此外，低空開放將有（yǒu）望打開我國通用航空（kōng）發展的瓶頸，未（wèi）來20年通用航空保有量超過20000架，以平均1台發動機（jī）測算，通用航空（kōng）發動機高溫合金需求為5萬噸。

 

綜上，我們預測未來20年航空發動機（jī）高溫合金（jīn）需求為30.11萬噸，平均每年（nián）市場空間1.51萬噸（dūn）。

 

（二）燃氣輪機需求

 

軍事應（yīng）用占世界船用燃氣輪機市場（chǎng）絕大（dà）多（duō）數（shù）份額。在軍用領域，有75%以上的海軍主力艦艇（tǐng）采用燃機動力；在民（mín）用市場，燃機主要應用於高速客船中（zhōng）。

 

 

圖20:1981-1990年各國海軍主動力裝置裝艦（jiàn）情況

我國（guó）海軍目前船用燃機裝（zhuāng）艦率較低。已服役主力艦（jiàn）艇中僅有10艘驅逐艦裝備有船用燃機。分別（bié）是2艘052型驅（qū）逐艦（裝備LM2500），2艘052B型驅逐艦、6艘052C型驅逐艦（jiàn）（裝備UGT-25000及QC280）。其（qí）動力配置方式均為柴燃交替動力（lì）（CODOG），每艦（jiàn）配（pèi）備（bèi）有2台燃機和2台柴油機。

 

 

 

 

隨著中國多型船用燃機相繼研製成功，中短期內燃機普及有望提速。我（wǒ）們認為，燃機普及將以30MW級船用燃機為核心，輔以4MW級小功率船用燃（rán）機。其中，30MW級燃機主要用於大型的驅逐艦（jiàn）、護衛艦等；4MW級燃機主要用於氣墊登陸艇和導彈快艇。

 

參（cān）考LM2500燃氣輪機（jī）重量，我們（men）假設（shè）國產（chǎn）燃氣輪機重20噸，高溫合金（jīn）占重（chóng）量30%，成材率20%，單台國產燃氣輪（lún）機用高溫合金30噸。

 

 

 

未來15年，我（wǒ）們認（rèn）為海軍將形成3大近海防禦艦隊+若幹支航母編隊+若幹隻（zhī）兩棲攻（gōng）擊/登陸編隊為主體（tǐ）的作戰體係。考慮到燃機應用情況，常規/核動力航母、兩棲攻擊/船塢登陸艦將其作為（wéi）主要動力源的可（kě）能性（xìng）較小，應用（yòng）燃（rán）機的新型艦艇很可能主（zhǔ）要配備在（zài）航母編隊和兩棲攻擊/登陸編隊中（zhōng），且以驅逐（zhú）艦和護衛艦為主，近海防（fáng）禦艦隊則僅配備新（xīn）型隱身導彈艇。

 

 

 

按照未來15年（nián）將建設5個航母編隊（2常+3核）、3個兩棲攻擊/登陸編隊和3個近海防禦艦隊規模的假設，再考慮到燃機的更新與維護，我們估算未來15年30MW級燃機（jī）需求（qiú）600台（tái），4MW級燃機需（xū）求1476台。通（tōng）過測算，未來15年燃氣輪機高（gāo）溫合金需求達6.23萬噸，平均每年（nián）4152噸。

 

（三）汽車廢氣增壓渦輪

 

高溫（wēn）合金（jīn）在汽車中主要應用於渦輪增壓器的製造，其次（cì）包括（kuò）排氣閥、燒嘴、熱發生器等零件也會用到高溫合金。

 

渦輪增壓係統對燃油效率（lǜ）和性能提升均有明顯效果。渦輪（lún）增（zēng）壓是利用（yòng）發動機排出的廢氣的能量來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同（tóng）軸的葉輪，葉（yè）輪壓送由空氣濾清器管（guǎn）道（dào）送來的（de）空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機（jī）轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同（tóng）步（bù）增快，葉輪就壓縮更多（duō）的空氣進入氣缸，空氣的壓力（lì）和密度增大（dà）可（kě）以燃（rán）燒更多的燃料，相應增加燃料（liào）量就可以增加發動機的輸出功率。一般而言（yán），加裝廢氣渦輪增壓器後的發動機功率及扭矩要增大20%—60%。 

 

廢（fèi）氣增壓（yā）器渦輪生產在國外已有60多年的曆（lì）史。目前（qián），國外的重型柴油機增（zēng）壓器配置率100%，中小（xiǎo）型柴油機（jī）也在不斷（duàn）地增大（dà）其配置比例，如（rú）英、美、法等國家已達80%左右。

 

國內渦輪增壓器配置率將持續提升，尤其是汽（qì）油機渦輪增（zēng）壓器配置率提升空間巨（jù）大。麵對與日（rì）俱增的環保和能源壓力，內燃機節能減排是大（dà）勢所趨。渦輪增壓是（shì）內燃機節能減排的有效（xiào）手段（duàn），其中汽油機節油效果5-10%，柴油機節油效果10-20%左右。2012年我國內（nèi）燃機渦輪增壓器綜合配置率為6.7%；其中車用（yòng）柴油機配置（zhì）率（lǜ）為（wéi）62%，未來（lái）的增長點主要來自於輕卡裝配率提升；而車用汽油（yóu）機（jī）配置（zhì）率僅5%左右，未來提（tí）升空間巨大（dà）。

 

 

 

 

 

依據鋼研高（gāo）納招股說明書推算出我國目前每萬輛汽車對高（gāo）溫合金的需求（qiú）為2.04噸，隨著渦輪增壓器配置率的提升（shēng），每萬量汽車的高溫合金使用量將持續提高。

 

假設2013年每萬輛汽車高溫合金2噸，今後20年每（měi）年複合增長5%；到2020年汽車產量（liàng）複合增速（sù）5%，2020年-2030年汽車產量複合增（zēng）速3%。依據測算，2020年汽車用高溫合金需求為8715噸，2030年為1.9萬噸。

 

 

 

 （四）核工業

 

核（hé）電中應（yīng）用高溫合金的主要部分包括燃料元件包殼管、燃料元（yuán）件定位架、高溫（wēn）氣體爐熱交換（huàn）器等。每座60萬千瓦的核電站需用蒸發器“U”形傳熱管100噸。此外，還有大量（liàng）的反應堆內構件用不鏽鋼精密管和控製棒、核燃料包套管等（děng）。這樣僅（jǐn）一座60萬千瓦的核電站堆芯約需要各類核級用（yòng）管600多噸。

 

國產核電裝備的應用，也（yě）將帶動核電裝備零部件供（gòng）應市場。依據（jù）媒（méi）體報道的中廣核集團董（dǒng）事（shì）長賀禹的講話，我國目（mù）前在運和在建核電規模總計4875萬（wàn）千瓦，在建（jiàn）核電機組數量位居世界第一。

 

根（gēn）據我國修改後的核電發展（zhǎn）目（mù）標，2015年核電（diàn）機組（zǔ）裝機規模（mó）達到40GW建成，2020年核電裝機目（mù）標為（wéi）58GW運營+30GW在建，那麽（me）未來（lái）7年國內必須新開工40GW，對應35-40座100萬千瓦機（jī）組（zǔ）。

 

我們假設1座（zuò）100萬千（qiān）瓦機組需要各類高溫合金1000噸，則未來7年核電工（gōng）業對高溫（wēn）合金總需求約35000噸-40000噸，平均每年5000噸-5700噸。

 

（五）航天、核工業及（jí）其他行業

 

考慮到航天發動（dòng）機每年發射次數較少且需求穩（wěn）定，我（wǒ）們估計每年航天發動機對（duì）高溫合（hé）金需（xū）求量在400-600噸左右。

 

此外，假設航空發動機、航天、燃氣輪機、汽車、核（hé）工業占高溫合金總需求的85%，則其他行（háng）業每年（nián）對高溫合金需求約為5900噸。

 

四、國內外高溫合（hé）金市場情況

 

（一）國外高溫合金行業發展

 

目前，全球每（měi）年（nián）消費高溫合金材料近28萬噸，市場（chǎng）規模達100億美元。全（quán）球範圍內能夠生產（chǎn）航空航天用高溫合金的（de）企業不超過50家，主要（yào）集中在美（měi）國、俄羅斯（sī）、英國、法（fǎ）國、德國、日本和中國。發達國家一般將涉及航空航天應（yīng）用領域的高溫合（hé）金產（chǎn）品作為戰略（luè）軍事物資，很少（shǎo）出口。

 

美國在高溫合金（jīn）研發以及應用方麵一直處於世界領先地位，年產量約為5萬噸，其中（zhōng）近50%用於民用（yòng）工業。美國有很多獨立的高溫（wēn）合（hé）金公司，能夠生產航空發動機所用高溫合金的公司有通用電氣公司，普特拉—惠特尼公司，還有其他的生產特鋼和高溫合金的公司如漢因斯-斯泰特公司，佳能—穆斯克貢公司，因科國際公司（sī）等。這些公司都先後發展了公司自己（jǐ）的高溫合金牌號。

 

歐（ōu）盟國家中英、德、法是世界上主要的高（gāo）溫（wēn）合金（jīn）生產和研發代表。英國是世界上最早（zǎo）研（yán）究和開發高溫合（hé）金的國家之一。英國的鑄（zhù）造合金技術世界領先，代表（biǎo）性的是國際鎳公司的Nimocast合金，後來該國的飛機發動機製造商（shāng）羅爾（ěr）斯羅伊斯控股公司又研製了定向凝固和單晶（jīng）合金SRR99、SRR2000和SRR2060等，其（qí）研製（zhì）的（de）高溫合金主要用在航（háng）空發動機製造方麵。

 

日本在（zài）鎳（niè）基單晶高溫合（hé）金、鎳基超（chāo）塑（sù）性高溫（wēn）合金和氧化物（wù）晶粒彌散強化高溫合金方麵（miàn）取得較大的成（chéng）功。近年來，致力於開發新型的耐高溫合（hé）金，並成功（gōng）開發出（chū）在1200℃高溫下依然能保持足夠強度的新合金。日本主（zhǔ）要的高溫合金生產企業是IHIcorporation，JFE、新日鐵和神戶製（zhì）鋼公司。

 

 

 

（二）國內高溫合（hé）金行業格局

 

經過50多（duō）年（nián）發展，我（wǒ）國已經形成了比較先（xiān）進，具有一定規模的生產基地。我們把（bǎ）國內從事高溫合金的廠（chǎng）家分（fèn）為四類（lèi）：

 

1、特鋼生產廠（chǎng）：東北特殊鋼鐵接團撫順（shùn）特殊鋼公司（簡稱撫（fǔ）順特鋼（gāng）），寶鋼股份公司特（tè）殊鋼事（shì）業部（bù）（簡稱寶鋼（gāng）特鋼）和攀鋼集團長城特殊鋼公司（簡稱攀長鋼）；

 

2、研究單位：鋼鐵研究總院，北京航空（kōng）材料（liào）研究院，中國科學院金（jīn）屬研究所（suǒ），東北大學，北京科技大學等。

 

3、發動機公司精密鑄件廠：中航工業（yè）旗（qí）下各航空發動機公司的（de）精密鑄造廠：黎明、西（xī）航、黎陽、南（nán）方、貴（guì）航等。

 

4、鍛件熱（rè）加工廠：西南鋁業公司，第二重型機（jī）械（xiè）集團萬航模鍛廠，中航重機（jī）股份有限公司宏（hóng）遠航（háng）空（kōng）鍛鑄公司和安大航空（kōng）鍛造公司。

 

目前，國內規（guī）模較大的高溫合金生產企業有（yǒu）撫順特鋼和鋼研高納。此外，寶鋼特鋼、攀長鋼、中科院金屬所、北京航材院也具備一定的（de）產能。

 

在航空航天產業中（zhōng），用量最大的變型高溫（wēn）合金，主要由撫順特鋼（gāng）、寶鋼特鋼、攀長鋼等公司完（wán）成。特鋼企業生產的變型高溫合金，適用於大批量（liàng）、通用性、結構較為簡單的產（chǎn）品。鋼研高納在上市（shì）後（hòu）也擴大了變形高溫合金產能，募投項目達產後也具備了相（xiàng）當的變型高溫合金產能。

 

目前具備鑄造高溫合金精鑄件的廠家分為兩（liǎng）類（lèi），一類是鋼研高納、中科院金屬所和北（běi）京航材院（yuàn）三家公司；另一類是黎明、西航（háng）、南方、成發等專業發動機廠（chǎng）自行生產精鑄件。三家單位主要承接（jiē）航天航空發動機廠對外委托的精鑄件業務。目前三家單位在（zài）鑄造高溫合金的材料（liào）製（zhì）備、生產技術上均有各自特點，其中鋼研高納（nà）產能大於其餘兩（liǎng）家。

 

根據鋼研高納、撫順特鋼年報及相關（guān）公司網站信息，我們估算目前我國高溫合金總產能約為1.26萬噸（dūn），實際產量（liàng）約8000-9000噸左右。

 

 

 

五、高溫合金涉及的（de）A股（gǔ）相關上（shàng）市公（gōng）司

 

主要涉及的A股上市公司包括（kuò）：鋼研高納、撫順特鋼、寶鋼股份、煉（liàn）石有（yǒu）色、航（háng）空動力以及新三板上市公司中科三耐。

 

結語：相信在不久的將來，中航邁特也可以為我國的航空航天產業貢獻一份自己的力量！