高溫合金，又稱超合金，高溫合金是（shì）一種能夠在600℃以上及一定應（yīng）力條件下長期工作的金屬材料，具有優（yōu）異的高溫強（qiáng）度，良好的（de）抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜（zōng）合性能。高溫合金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（jìn）發動（dòng）機研製中，高溫合金材料用量已（yǐ）占到發動機總量的40%~60%。所以，高（gāo）溫合金材料也被譽為“先進發動機基石（shí）”。

 

航空發動機用高溫合金占高溫合（hé）金需求的一半以上。隨著國內一批新型號航空發動機進入量（liàng）產，高溫合金需求有望快速增長（zhǎng）。以殲10B、殲15、殲16為代表（biǎo）的多（duō）款三代（dài）半戰（zhàn）鬥機（jī）陸續進（jìn）入列裝，WS-10發動機需求持續增長（zhǎng）。未（wèi）來（lái）幾年，隨著國產（chǎn）大型運輸機運20的（de）投產，大涵道比發（fā）動機（jī）將（jiāng）進入量產階段；小涵道比中推、小推航（háng）空發動機也（yě）將逐步進（jìn）入量產。國產航空發動機需（xū）求的增長（zhǎng）將驅動航（háng）空用高溫合金需求進入快（kuài）速增長期。

 

高溫合金在民用工業中的應（yīng）用（yòng）也越來（lái）越廣泛。高（gāo）溫合金在（zài）燃氣輪機（jī）、車用渦輪增壓器、核電、石油石化等行業有著重要的應用。工業化的推（tuī）進和國內高端裝備製造業的發展將持續拉動民用工業對高溫合金的需求，目前民用高溫合金占總需求的20%，未來這一比例有望持續提升（shēng）。

 

根據測（cè）算認為（wéi），到2020年，我國高溫合金（jīn）需求約為4萬噸，對應市場空（kōng）間90.5億（yì）元：航（háng）空發動機、汽（qì）車廢氣渦輪增壓器、核電工業用高溫合金需求的增長（zhǎng）將驅動行業需求的爆發。而目（mù）前，我（wǒ）國高溫合（hé）金產能（néng）約1.26萬噸，實際產量8000-9000噸左右。高溫合金未來7年的需求複合（hé）增長率有望超過20%。

 

 

一、高溫合金概覽

 

（一）高溫合金（jīn）簡介及分（fèn）類

 

高溫合金是在600℃以上的高溫及一定及一定應力（lì）作（zuò）用下長期工作（zuò）的一類金屬。高溫合金區別於傳統金屬（shǔ）、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（liáng）好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性，並在各種溫度下保持良好的組織穩定性和使用可（kě）靠性等綜合性能，在西（xī）方也稱之為超合金（Superalloys）。

 

高溫（wēn）合金材料是航空發（fā）動機首選材料，在現（xiàn）代航空工業的發展中處於不可替代的位置，它的（de）規模發展與否直接決定了航空裝備的發（fā）展水平。此外，高溫合金也廣泛應用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需求呈不斷上升趨勢，高溫合金的耐高溫耐（nài）磨耐腐蝕的特點使其在柴油機和（hé）內燃機渦（wō）輪增壓、燃（rán）氣輪機（jī）、能（néng）源動力、石油（yóu）化工、玻璃建材等民用（yòng）工業中的有廣泛的應用，民用工業的高溫合（hé）金使用量（liàng）已經提高到（dào）20%左右。

 

 

高溫合金可以根據材料成型方（fāng）式、基體元（yuán）素種類、合金強化（huà）類型等來劃（huá）分：

 

1）根據材料成型（xíng）方式（shì），高溫合金可以分為變形高溫合金、鑄造（zào）高溫合金（包含普通精密鑄造合金、定向凝（níng）固合金、單晶合金等）、粉末冶金高溫合金（包含普通粉（fěn）末冶金高溫合金和氧化物彌散強化高溫合金ODS）；

 

2）根據基體元素種類，高溫合金可以分為鐵（tiě）基、鎳基、鈷基等；

 

3）根據合金強化類型（xíng），高溫合金（jīn）可以分為固溶強（qiáng）化型高溫合金和時效沉澱強（qiáng）化合金。

 

 

（二）高溫合金（jīn）材料（liào）技術難點與創新

 

高溫環（huán）境下材（cái）料的各種退化速度都被加速，在使用過程中易發生（shēng）組織不穩定（dìng）、在溫度和應力作用下產生（shēng）變形和裂紋長大（dà）、材料表麵的氧化腐蝕等。高溫合金所具有（yǒu）的（de）耐高溫、耐腐（fǔ）蝕等性（xìng）能主要取決（jué）於它的化學組成和組織（zhī）結構。

 

高溫合金材料成分十分複雜，含有鉻、鋁等活潑元素，在氧化或熱腐蝕（shí）環境中（zhōng）表現為化學部穩定，同時（shí）機加工製成的零（líng）件表（biǎo）麵（miàn）留下（xià）加工硬化和（hé）殘餘應力等缺陷，為（wéi）材料的化（huà）學性能和力學性能帶來十分不利（lì）的影響。由於合金化程度高，高溫合金材料極易產生成分偏析，這種偏析（xī）對鑄造高溫合金和（hé）變形高溫合（hé）金的組織與性能都（dōu）有重大影響。高溫合金的這些特點決定了它區別於普通（tōng）金屬（shǔ）材料的加工工藝。

 

高溫合金的發展（zhǎn）是合金理論與生產工藝技術不（bú）斷改善和革新的過程，通過合（hé）金強化+工藝強化（huà）來（lái）不斷結合提高（gāo）合金（jīn）的材料性能。合（hé）金強化包括合金固溶強化、第（dì）二相強化劑晶界強化等；工藝強化包（bāo）括改善冶煉、凝固結晶、熱加工（gōng）、熱處理及表麵處理等環（huán）節改善合金組織結（jié）構等。

 

 

高溫合金的生產工藝主要包含熔煉、鑄造、熱（rè）處理三個過程。生產工（gōng）藝對高溫合金材料力學性能的影響重大（dà），一項新工藝的引入，往往使高溫合金的性能獲得一個飛躍，發展處（chù）一批新型高溫合金，進而推（tuī）動一代（dài）航空發動（dòng）機和（hé）航空飛機的發展。老型號的合金也（yě）可以（yǐ）改善工（gōng）藝（yì）達到材料性能（néng）的提高

 

例如，單晶渦輪葉（yè）片的應用顯著地（dì）推進了（le）航空發動機的進步。F-22用的航空發動（dòng）機F119的渦輪轉子葉片選用了第三代單晶高溫合金PWA1484，該材料本身的最高工作溫度為1070℃左右，由於采用了計算（suàn）流體（tǐ）動力學程序設計製造了超級冷卻葉片，使渦輪轉子葉片的工作溫度提高至1621～1677℃（F100發動機為1400℃），可見工藝創新在材料發展中的（de）重要地位。:

 

 高（gāo）溫合金材料製備技術與工藝仍處（chù）於不斷的進步和創新中。比如，冶煉工藝（yì）采用了真空感應+電渣重熔+真空自豪熔煉三（sān）聯工藝，真空自耗熔煉采用了（le）先進熔煉（liàn）控製方法等（děng）；通過定向凝固柱晶（jīng）合金和單晶合金工藝技術提高材料的高溫強度；采用粉末冶金方法減少合金元素的偏（piān）析和提高材料強度（dù）等。此外，氧化物彌散強化高溫合金、金屬間化合物高溫材料也在不斷發（fā）展（zhǎn）和創新中（zhōng）。

 

二、高溫合金的應用（yòng）

 

有研究表明（míng），航空發（fā）動機用高（gāo）溫合金（jīn）占高溫合金總需求一半以上，此外還廣泛應用於（yú）電力、汽車、機械等（děng）行業中（zhōng）。

 

 

 

 

（一）航空發動機（jī）

 

航空發動機被稱（chēng）為“工業之花”，是航空工業中技術含量最（zuì）高、難度最大的部件之一。作為飛機動力（lì）裝置的（de）航（háng）空發動機（jī），特別重要的（de）是金屬結構材料要具（jù）備輕質（zhì）、高強、高（gāo）韌、耐高溫（wēn）、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結構材料中最高的性能要求。

 

航空發動機的（de）技術進步與高溫合金的發展（zhǎn）密切相關，高溫合金是推（tuī）動航空發動機發展的（de）最為（wéi）關鍵（jiàn）的（de）結構材（cái）料。軍用航空發動機通常可以用（yòng）其推重比（推力/重（chóng）量）綜合地評定（dìng）發動（dòng）機的水平。提高推重（chóng）比最直接和最有效的技術措施是提（tí）高（gāo）渦輪前的燃氣溫度。因此高溫合金材料的性能和選（xuǎn）擇是決（jué）定航空發（fā）動機性能的關鍵因（yīn）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，發動機對高性能高溫合金材料的（de）依賴（lài）越來越大。

 

 

在現代先進（jìn）的航空發動機中，高溫合金材料用量（liàng）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燒（shāo）室、導向葉（yè）片、渦輪葉片和渦輪（lún）盤四大熱段零部件；此外，還用於機匣、環件、加力燃燒室和（hé）尾（wěi）噴口等部件。

 

軍用航空發（fā）動機通常以其推重比的（de）大小來（lái）綜合判定發動機的水平。提（tí）高推重比最直接、最有效的技術（shù）措施是提（tí）高渦輪前的燃氣溫度。

 

燃燒室

燃燒室的功用是把燃（rán）油的化學能釋（shì）放變為熱能，是動力機械能源的發源地。燃燒室內產生的燃氣溫度在1500~2000℃之間。其餘的壓縮（suō）空氣（qì）在燃燒室周圍流動（dòng），穿過室壁的槽孔使室（shì）壁保持冷卻。燃燒筒合金材料承（chéng）受（shòu）溫度可達800~900℃以上，局部可達1100℃。

 

用於製（zhì）造燃燒室（shì）的主要材料有高溫合金、不鏽鋼和（hé）結（jié）構鋼（gāng）；其中用量最（zuì）大、最為關鍵（jiàn）的是變形高溫合金（jīn）。由（yóu）於傳統的高溫合（hé）金（jīn）板材受限於合金的熔點的限製，現在（zài）基本已（yǐ）經達到（dào）其極（jí）限使用溫度，難以進一步發展。要（yào）使燃燒室用高溫合金材料進一步發展（zhǎn），必須研究全新的材（cái）料基體和材料製（zhì）備工藝。目前國（guó）際在研的新材料有碳（tàn）/碳複合材料、高溫陶瓷材料、氧（yǎng）化物彌散強化合金、金屬間化合物、高溫高強鈦合金等。

 

 

 

導向葉片（piàn）

 

導向葉片是調整從燃燒室出來的燃（rán）氣流動（dòng）方向的部件，是航空發（fā）動機上受（shòu）熱衝擊（jī）最大的零（líng）件之一。一般來講，導向葉片的溫度比同樣條件下（xià）的渦輪葉片（piàn）溫度高約100℃，但葉片承受的應力比較低。

 

在熔模精（jīng）鑄技術突破後，鑄造高（gāo）溫（wēn）合金成為了導向葉片的主要（yào）製造材料。近年來，由於定（dìng）向凝固工藝的（de）發展，用定向合金製造導向葉片的工藝（yì）也在試製中；此外，FWS10發（fā）動機渦輪導向器後篦齒環製造采用了氧化物彌散強化高溫（wēn）合金。

 

渦輪（lún）盤

 

渦輪盤在四大熱端部件中所占質量最大。渦輪盤工作（zuò）時，輪緣溫度達550-750℃，而輪心溫度隻有（yǒu）300℃左右，整個部件（jiàn）的溫差大；轉動時承（chéng）受重大的離（lí）心力；啟動和停車過程中承（chéng）受大應（yīng）力低疲勞周期。

 

用於（yú）渦輪盤製（zhì）造的主要材料是變型高溫合金，其中G4169合金是（shì）用量最大、應用範圍最廣的一個主（zhǔ）要品種。近年來，隨著航空發動（dòng）機性能不斷（duàn）提高，對渦輪盤要求也越（yuè）來越高，粉末渦輪盤（pán）組織均勻、晶粒（lì）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雜物較多，正在進一步研製中。

 

 

渦輪葉（yè）片

 

渦輪葉片是航空發動機上最（zuì）關鍵的構件，渦輪葉片的工作環境最惡劣，渦輪葉片在承受高溫同時要承受（shòu）很（hěn）大的離心應（yīng）力、振動應力（lì）、熱應（yīng）力（lì）等。用於渦輪葉片製造的主（zhǔ）材（cái）材料是（shì）鑄造高溫合金。近三十多年來（lái）鑄造工藝的發展，普通精鑄、定向和單晶鑄造葉片合（hé）金得（dé）到了廣泛應用。單晶合（hé）金在國際上得到了快速發展，已經發展（zhǎn）了五代單晶合金，成為高（gāo）性（xìng）能現金（jīn）航空發動機高溫渦輪工作葉片的主要材料；我國在20世紀80年代開始單晶合金研（yán）製，根（gēn）據專著《中國高溫合（hé）金50年》（師昌緒），第二代單晶合金已經在（zài）先進發動機中進行（háng）使用（yòng）。

 

（二）航天發動機

 

航天發（fā）動機中（zhōng）的特殊工作環境要求（qiú）使其使用材料必須受高（gāo）溫、高（gāo）壓、高的溫度（dù）梯度變化、高（gāo）動態載（zǎi）荷和特殊戒指的考驗，因此對材料的（de）綜合性能和加工性能提出了很（hěn）高的要求。高溫（wēn）合金材料已經占據了航天發動機（jī）相（xiàng）當大的比重，在發動（dòng）機中的應用比比例接（jiē）近總重量的一半，高（gāo）溫合金材（cái）料技術的發展直接（jiē）影響航天發動機研製（zhì）水（shuǐ）平。

 

航天發（fā）動機用高溫合（hé）金原則上都可以采用航空發動機用高（gāo）溫合金，但航天發動機材料除（chú）了承受高溫衝擊外，還有低（dī）溫（-100℃以下）環境要求。由於高溫合金精密鑄造工藝限（xiàn）製，過去形（xíng）狀極其複雜的結構件在航天發動機上一直沒有真正加以應用。隨著工藝的進步，航天發（fā）動機上的許多關鍵熱部（bù）件都采用了無餘量整（zhěng）體精密鑄造高溫（wēn）合金精鑄件（jiàn），簡化了（le）發動機結構，降低發動機重量，減少了焊接部分，縮短研（yán）製和生產周（zhōu）期，降低（dī）研製和生產成本，提高發動（dòng）機可靠性。隨（suí）著航天發動機技術的進步，航天發動機用高溫合金逐漸呈現出複雜化、薄壁化、複合化（huà）、多位一體、無餘量的趨勢。典型的有渦（wō）輪轉子、導向器、泵殼體等。

 

 

 

我國的“長征”係列（liè）火箭以及“神舟”係列飛船，發動（dòng）機的核心部分（fèn）都采用了高溫（wēn）合金材料。目前，航天領域使用的液氧煤油和液氧液氫（qīng）航天（tiān）運載發動機、小（xiǎo）型渦噴渦扇發動機已經定型，並開始批量生產，國內對航天用高（gāo）溫合金母合金和精鑄件的需（xū）求也在不斷增長，進入一個（gè）新的增長期。

 

 

 

（三）民用工業高溫（wēn）合金的應用

 

隨著工業化（huà）的推進，工業向高端、大型化（huà）發展，高（gāo）溫合金在民用工業中的需求也日益增長。高溫合金合金也是艦船、火車、汽車渦輪（lún）增壓器（qì）葉片及各類工業燃機葉片的優選材（cái）料；鐵路運（yùn）輸的高速化、造船業的高品質要求（特別是出口（kǒu）造船）、艦艇動力的高效要求、工業燃機應用的高速發（fā）展等急需高性能的（de）高溫合金母合金。目前，國內民用（yòng）工業高溫合金占（zhàn）高溫合金總需求的20%，而美國50%的高溫合金應（yīng）用（yòng）於民用工業領域。燃氣輪機

 

燃氣輪機是高溫合金的另一個主（zhǔ）要用途。燃氣輪機裝置是一種以空氣及燃氣為介質的（de）旋轉式熱力發動機，它的結構（gòu）與飛機噴氣式發動機一致，也類似（sì）蒸汽輪機。燃氣輪機的基本原理與蒸汽輪機（jī）很相似，不同處在於工質不是蒸汽（qì）而是燃料燃燒後的煙氣（qì）。燃氣輪機屬於內燃機，所以（yǐ）也叫內燃氣輪機。構造有（yǒu）四大（dà）部分：空（kōng）氣壓縮機（jī），燃燒室（shì），葉輪係統及（jí）回熱裝置。

 

燃氣輪機的需求增長迅速，除用於發電外，還用於艦船（chuán）動力（lì）、天（tiān）然氣（qì）疏鬆的加氣站等。與（yǔ）航空用高溫合金葉片相比，燃氣輪機用高溫合金的使用壽命長（zhǎng）（10萬小時（shí）），耐熱腐蝕、尺寸大（dà），質量要求很高。

 

汽車廢氣渦輪增壓器

 

汽車廢氣增壓器渦（wō）輪也是高溫合金材料的重要應用領域。目前，我國渦輪增（zēng）壓器生產廠家所采（cǎi）用的渦（wō）輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪，它和渦輪軸、壓氣機葉輪共同組成一個轉子（zǐ）。此外內燃機的閥座、鑲塊、進氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓等（děng）都可以采用鐵基或鎳基高溫合金。

 

渦輪增壓係統（tǒng）對燃油效率和性能提升均有明顯效果。渦輪增壓是利用（yòng）發動機排出的廢氣的（de）能量來推動渦輪室內的渦輪（lún），渦輪又帶動同軸的葉輪（lún），葉輪壓送由空氣濾清器（qì）管道送來的空（kōng）氣，使之增壓（yā）進入氣缸。當發動機轉速增快，廢（fèi）氣排出速度與渦輪轉速也同（tóng）步增快，葉輪就壓縮更（gèng）多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動機的輸出（chū）功率。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器後的發動機功率及（jí）扭（niǔ）矩（jǔ）要增大20%—60%。2008年中國（guó）汽（qì）車工業僅渦（wō）輪轉子對（duì）高溫母合金的需求就在1,900噸以上。

 

核電與其它領域的高溫合金應用

 

核電工業使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結構材料和燃料棒定位格架，高溫（wēn）氣體爐（lú）熱交換（huàn）器等，均是其他材料難以代替的。例（lì）如，燃料元件包殼管的管（guǎn）壁在工作時需承受600-800℃的高溫，需（xū）要較高的蠕（rú）變強度，因此大量采用高溫合金材料。

 

高溫合金材料在玻（bō）璃製造、冶金、醫療器械等（děng）領域也有著廣泛的用途。在玻璃工業中應（yīng）用的高溫合金零件多達（dá）十（shí）幾種，如：生產玻璃棉（mián）的離心頭和火焰噴吹坩堝，平板玻璃生產用的（de）轉向（xiàng）輥拉管機大軸、端頭和通氣管、玻璃爐窯的料道、閘（zhá）板、馬弗套、料碗和電極棒等（děng）。冶（yě）金（jīn）工業的軋鋼（gāng）廠加熱爐的墊塊、線材連軋導（dǎo）板和高溫爐熱電偶保護（hù）套管等。醫療器械領域的人工關節等。 

 

三、高溫合金的市場（chǎng）空間測算

 

根據測（cè）算，我們認為到2020年，國內（nèi）高（gāo）溫合金需求約為39275噸，對應市場空（kōng）間（jiān）90.5億元。

 

 

 

（一）航空（kōng）發動機需求

 

假（jiǎ）設1：在航（háng）空發動（dòng）機中高溫合金占總重（chóng）量的40%-60%，在先進發動機中這一比例超過50%甚至更多。我（wǒ）們判斷（duàn），隨著航空工業的繼續（xù）發展（zhǎn）和高溫合金材料科技的進步，這一比（bǐ）例還將繼續提（tí）升（shēng）。我們假設高溫合金占軍（jun1）用航空發動機重量的60%，占民用航空發動機和其他軍機重量的（de）40%。

 

假設2：通過與已有國內外相（xiàng）似型號（hào）飛機發動（dòng）機規格對比，假設（shè）軍用戰（zhàn）鬥機發動（dòng）機重量約1.7噸，軍用運輸機、民用（yòng）大飛機發動機重量約4噸，其他飛機航空發動機重量約1噸。

 

 

 

假設3：高溫合金的材料性能、加工（gōng）難度要高於普通合金和鋼材，其材料成型率遠低於（yú）一般特鋼（gāng）。我們估（gū）計，1）在鑄造和軋製過程中材料成型率70-80%左（zuǒ）右；2）母合金進行加工時，廢品率（lǜ）80%左右，全流程材（cái）料利（lì）用率15%-20%，假設高溫合金全流程（chéng）材料利用率為20%。

 

 

 

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

 

 

 

根據（jù）測算，未來20年我國軍用航空發動機高溫合金需求為17.75萬噸（dūn），民用大中型飛（fēi）機發動機高溫合金需求為7.36萬噸。此外，低空開放將有望打（dǎ）開我國通用航空發展的（de）瓶頸，未來20年通用航空保有量超過20000架，以平均1台發動機測算，通用航空發動（dòng）機高溫合金需（xū）求為5萬噸。

 

綜（zōng）上，我（wǒ）們預測未來20年航空發動機高溫合金需求為30.11萬噸，平均每年市場空間1.51萬（wàn）噸。

 

（二）燃氣輪機（jī）需求

 

軍事應用占世界船用燃氣輪機市場絕（jué）大多數份額。在（zài）軍用（yòng）領域，有75%以上（shàng）的海軍主力艦（jiàn）艇采用燃機動力（lì）；在民用市場，燃機主要應用於（yú）高速客船中。

 

 

圖20:1981-1990年各國海軍主動力裝置裝艦情（qíng）況

我國海軍目前（qián）船用燃機裝艦率較低（dī）。已服役主力艦艇中僅有10艘驅逐艦裝備有船用燃機。分別是2艘052型驅逐艦（裝（zhuāng）備LM2500），2艘052B型驅（qū）逐艦、6艘052C型驅逐艦（裝備UGT-25000及QC280）。其（qí）動力配置方式均（jun1）為柴燃交替動力（CODOG），每艦配備有2台燃機和2台（tái）柴油機。

 

 

 

 

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

 

參考LM2500燃氣輪機重量，我們假設國產燃氣輪機重20噸，高溫合金占重量30%，成（chéng）材（cái）率20%，單台國（guó）產燃氣輪機用高溫合金30噸。

 

 

 

未來15年，我們認為海軍將形成3大近海防禦艦隊+若（ruò）幹支航母編隊+若幹隻兩棲攻擊/登陸編隊為主體的作戰體係。考（kǎo）慮到燃機應用情況，常規（guī）/核動力航母、兩（liǎng）棲攻擊/船塢登陸艦將其作為主要動（dòng）力源的可能性較小，應用燃機的新型艦艇（tǐng）很可（kě）能主（zhǔ）要配備在航母編隊和兩棲攻擊/登陸編隊中，且以驅逐艦和護衛艦為主，近海（hǎi）防禦艦隊則僅配備新型隱（yǐn）身導彈艇。

 

 

 

按照（zhào）未（wèi）來15年將建設5個航母編隊（2常+3核）、3個兩棲攻擊/登陸編隊和（hé）3個（gè）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（wèi）來（lái）15年30MW級燃機需求600台，4MW級（jí）燃機需求1476台。通過測算，未來15年燃氣輪機高溫合金需求（qiú）達6.23萬噸，平均每年4152噸。

 

（三）汽（qì）車廢（fèi）氣增（zēng）壓渦輪

 

高溫合金在汽車中主要應用於渦輪增壓器的製造，其次包括排（pái）氣閥、燒（shāo）嘴、熱發生器等零（líng）件也會用到高溫合金（jīn）。

 

渦輪增壓係統對燃油效率和（hé）性能（néng）提（tí）升均有明顯（xiǎn）效（xiào）果。渦輪增壓是利（lì）用發動機排出的廢氣的能量來推動渦輪室內的渦（wō）輪，渦輪又帶（dài）動同軸的（de）葉輪，葉輪壓（yā）送由空氣濾（lǜ）清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發（fā）動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮（suō）更多的空氣進入氣（qì）缸，空氣的壓力和密度增大（dà）可以燃燒（shāo）更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動（dòng）機（jī）的輸（shū）出功率。一般而言，加裝廢氣渦輪（lún）增壓器後的發動機（jī）功率及（jí）扭（niǔ）矩要（yào）增（zēng）大20%—60%。 

 

廢氣增壓器渦輪生產在國（guó）外已（yǐ）有（yǒu）60多年的曆史。目前，國外（wài）的重（chóng）型柴油機增壓器配置率（lǜ）100%，中小型柴油（yóu）機也在不斷（duàn）地增大其配置比例，如英、美、法等（děng）國家已達80%左右。

 

國內（nèi）渦輪增壓器配置率將持續（xù）提升，尤其是汽油（yóu）機渦輪增壓器配置率提升空間巨大。麵對與（yǔ）日俱增的環保和能源壓力，內燃機節能減排是大勢（shì）所趨。渦輪增壓是內燃機節能減排的有效手段，其中汽油（yóu）機節油效果5-10%，柴油機節油效果10-20%左右。2012年我國內燃機渦輪增壓器綜合配置率為6.7%；其中車用柴油機配置率為（wéi）62%，未（wèi）來的增長（zhǎng）點主要來自於輕卡裝配率提（tí）升；而車用汽油機配置率僅5%左右，未來提升空間巨大。

 

 

 

 

 

依據鋼研高（gāo）納招股說明書推算出我國目（mù）前每萬輛汽車對高溫合（hé）金的（de）需求為2.04噸，隨著渦（wō）輪增壓器配置（zhì）率的提升，每萬（wàn）量汽車的高溫合金使用量將持續提高。

 

假設2013年（nián）每萬輛汽車高溫合金2噸，今後20年每年複（fù）合增長5%；到（dào）2020年汽車產量複（fù）合增速5%，2020年-2030年汽車產量複合增速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（gōng）業

 

核（hé）電中應用高溫合金的主要部分包（bāo）括燃料元件包殼管、燃料元件定位（wèi）架、高溫氣體爐（lú）熱交換器等。每座60萬千瓦（wǎ）的核（hé）電站需用蒸發器“U”形傳熱管100噸。此外（wài），還有大量的反應堆內構件用（yòng）不鏽（xiù）鋼（gāng）精密管和控製棒（bàng）、核燃（rán）料包套管等。這樣僅一座60萬千瓦的核電站堆芯約（yuē）需要（yào）各類核級用管600多噸。

 

國產核電裝備的應用，也將帶動核電裝（zhuāng）備零部件供應市場。依據媒體報道的中廣（guǎng）核集團董事長（zhǎng）賀禹的講話，我國目前在運（yùn）和在建核電規模總計4875萬千瓦，在建核（hé）電機組數量位居世界第一。

 

根（gēn）據我國修改後的核電發（fā）展目標（biāo），2015年核電機組（zǔ）裝機（jī）規模達到40GW建成（chéng），2020年核電裝機目標為58GW運營+30GW在建，那麽未來7年國內必須新開工40GW，對應35-40座100萬千瓦機組。

 

我們假設1座100萬千瓦機組（zǔ）需要各類高溫合金1000噸，則未來7年核電工業對高溫合金總需求約35000噸-40000噸，平均每年（nián）5000噸（dūn）-5700噸。

 

（五）航（háng）天、核工（gōng）業及其他行業

 

考慮到航天發動機每年發射次數較少且需求穩定（dìng），我們估計每年航（háng）天發動機（jī）對高溫合金需求量在（zài）400-600噸左（zuǒ）右（yòu）。

 

此外，假設航空發動（dòng）機、航天、燃氣（qì）輪機、汽車、核工業占高溫合金總需（xū）求的85%，則其他行業每年對高溫合金需求約為5900噸。

 

四、國內外高溫合金市場情況

 

（一）國外高溫合金行業（yè）發展

 

目前，全球每年消費高溫合金材料近28萬噸，市場規模（mó）達100億（yì）美元。全球範圍內（nèi）能夠生產航空航天用高溫合金的企業不超過50家，主要集中在美國、俄羅斯、英國、法國、德國、日本和中（zhōng）國。發達國家一般將涉及航空航天應（yīng）用（yòng）領域的（de）高溫合金產品作為戰略軍事物資，很少出口。

 

美國在高溫合金研發以及應用方麵（miàn）一直（zhí）處於世界領先（xiān）地位，年產量約為5萬噸，其中近50%用於民用工業。美國有（yǒu）很（hěn）多獨立的高溫合金公（gōng）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（lā）—惠特尼公司，還有其他的生（shēng）產特（tè）鋼和高溫合（hé）金的公司如漢因斯-斯泰特公司，佳能—穆斯克貢公司，因科國際公司等。這些公司都先後發展（zhǎn）了（le）公司自己的高溫合（hé）金牌號。

 

歐盟國家中英、德、法（fǎ）是世界上主要的高（gāo）溫合金生（shēng）產和研發代表。英國是世界（jiè）上最早研（yán）究和開（kāi）發高溫合金（jīn）的（de）國（guó）家之一。英（yīng）國的鑄造合金技術（shù）世（shì）界領先，代表（biǎo）性的是國際鎳公司的Nimocast合金，後來該國的飛（fēi）機發動機製造商羅爾斯羅伊斯控股公司又研製了定向凝固和單晶合（hé）金SRR99、SRR2000和SRR2060等，其研製的（de）高溫合金主要用在（zài）航空發動機（jī）製（zhì）造方麵。

 

日本在鎳基單晶（jīng）高溫合金、鎳基超塑性高溫合金和氧化物晶粒彌散強化高溫合金方麵取得較大的成功。近年來，致（zhì）力於開發新型的耐高溫（wēn）合金，並成功開發出在1200℃高溫下依然能保持（chí）足夠（gòu）強（qiáng）度的新合金。日本主（zhǔ）要的高溫（wēn）合金生產企業是IHIcorporation，JFE、新日鐵和神戶製鋼公司。

 

 

 

（二）國內高溫合金行業（yè）格（gé）局

 

經過50多年（nián）發（fā）展，我國已（yǐ）經形（xíng）成（chéng）了比較先進，具有一定規模的（de）生產基地。我們把國內從（cóng）事高溫合金的廠家分為四類：

 

1、特（tè）鋼生產廠（chǎng）：東北特殊鋼鐵接團撫（fǔ）順特殊鋼公司（sī）（簡稱撫順（shùn）特鋼），寶鋼股份公司特（tè）殊鋼事業部（簡稱（chēng）寶鋼特鋼）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，北京航空材（cái）料研究（jiū）院，中國科學院金屬研究（jiū）所（suǒ），東北大（dà）學，北京科技大學等（děng）。

 

3、發動機公（gōng）司精密鑄件廠：中航工業旗下各航空發動（dòng）機公司（sī）的精密鑄造廠：黎明、西航、黎（lí）陽、南方、貴航等。

 

4、鍛件熱加（jiā）工廠：西南鋁業公司，第二（èr）重型機械集團萬航模鍛廠，中（zhōng）航重機股份有限公（gōng）司宏遠航空鍛鑄公司和安大航空鍛造公司。

 

目前（qián），國內規模較大的高溫（wēn）合金生產企（qǐ）業有撫順特鋼和鋼研高納。此外，寶鋼特鋼、攀（pān）長鋼、中科院金屬所、北京航材院也具備一定的產能。

 

在航空航天產業中，用量最大的變型高溫合金，主要由撫順特鋼、寶鋼特鋼、攀長鋼等公（gōng）司（sī）完成（chéng）。特鋼（gāng）企業生（shēng）產的變型高溫合金，適用於大批量、通用性、結構較為簡單的產品。鋼研高納在上市後也擴大了變形（xíng）高溫合金產能，募投項（xiàng）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（zào）高（gāo）溫合金精鑄件的廠家分為兩類，一（yī）類是鋼研高納、中（zhōng）科院金屬所和北京航材院三家公（gōng）司；另一類（lèi）是黎明（míng）、西（xī）航、南方（fāng）、成發等專業（yè）發動機（jī）廠自（zì）行生產精鑄件。三家單位（wèi）主要承接航天航空發動機廠（chǎng）對外委托（tuō）的精（jīng）鑄件業務。目前三家單位在鑄造高溫合金的材料（liào）製備、生產技術上均有各自特點（diǎn），其中鋼研高納產能大於其餘兩家。

 

根據鋼研（yán）高納、撫（fǔ）順（shùn）特鋼年報及相關公司網站信息，我們估算（suàn）目前我國高溫合金總產能約為1.26萬噸，實際產量約8000-9000噸左右。

 

 

 

五、高溫合（hé）金涉及的A股相關上市公司

 

主要涉及的A股上市公司包括：鋼研高納、撫順特（tè）鋼、寶鋼股份、煉石有色、航空（kōng）動力以（yǐ）及新三板（bǎn）上（shàng）市公司（sī）中科三耐。

 

結語：相信在不久的將來，中航邁特（tè）也可以為我（wǒ）國的航空（kōng）航天產業貢獻一份自（zì）己（jǐ）的力量（liàng）！