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高温合金市场采购分析

2020-09-14 14:25:20   来源:data.ltmic.com   评论:0 点击:

高温合金是可以在 600℃以上的高温环境中长期工作的材料,其主要特性有三点:1,在高温下可以保持一定的强度和韧性;2,性能稳定,耐腐蚀,抗氧化;3,金属热 膨胀系数小。 按照主要成分,高温合金可以分为铁基、镍基和钴基。铁基高温合金的最高工作温度较低(最高800℃),而钴价格太高(最高使用温度1100℃),所以目前镍基高温合金的应用最广(最高使用温度1150℃)。 按照加工和生产工艺,高温合金又可以分为变形高温合金、铸造高温合金、新型高温合金。变形高温合金可进行热冷变形加工,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能。铸造高温合金是可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金,新型高温合金包括粉末高温合金、ODS合金、金属间化合物、高温金属自润滑材料等品种。
各行业采购高温合金的主要应用

高温合金采购去向为航空航天产业、电力、汽车、冶金、玻璃制造、原子能等工业领域,其中70%的高温合金被航空航天和电力行业采购。除航空发动机、舰船燃气轮机外,航天发动机、燃气发电轮机、汽车涡轮增压、核电、石油 化工、冶金、纺织、玻璃制造等众多民用领域也是高温合金的重点采购去向。
高温合金最初采购去向是用于航空发动机,在现代航空发动机中,高温合金材料的采购用量占发动机总重量的40%~60%,主要用于四大热端部件:燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘,此外,还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。发动机的进步主要决定于其推重比指标,而要使航空燃气涡轮发动机在尺寸小、重量轻的情况下获得高性能, 主要的措施是采用更高的燃气温度。涡轮进口温度每提高100℃,航空发动机的推重比能提高10%左右。目前,国外现役最先进第四代推重比10 一级发动机的涡轮进口平均温度已经达到了1600℃左右,预计未来新一代战斗机发动机的涡轮进口温度有望达到 1800℃左右。
燃气轮机是高温合金的另一个主要采购去向,轻型燃气轮机分主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机主要用于联合循环发电、热电联产。燃气轮机喷射到叶轮上的气体温度高达1300℃,因此叶轮需要用高温合金来制造。目前我国每年花费在从国外采购涡轮叶片备件上就达上亿美元。国内燃气轮机发展前景为高温合金的采购应用提供了巨大的需求空间。
从全球角度来看,目前,受到世界航空制造业分布的影响,全球的高温合金主要采购消费地集中在欧美等航空制造业比较发达的国家或地区,特别是在航空制造业最为发达的美国;中国及其他各地高温合金的采购消费量比较小。据统计,世界高温合金采购消费市场中,美国占比48%;其次为欧洲,占比25%;亚洲地区消费占比则为22%左右,其他地区为5%。
目前,全球范围内能够提供航空航天用高温合金的国家主要有美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本和中国等。航空紧固件主要由美国、法国以及加拿大等公司垄断,我国多种型号的飞机及航空发动机对高性能高温合金紧固件需求迫切。由于航空紧固件材料绝大部分产品还严重依赖进口,所以对于我国发展新一代飞机及航空发动机、燃气轮机等均形成了明显的制约。
总的来说,我国在高温合金技术水平与生产规模方面,与美国、俄罗斯等国仍有着较大差距。随着我国发展自主研制的更高性能航空航天发动机,高温合金材料在供应上存在无法满足应用需求的情况,还需要我国高温合金企业着力提高研发能力和装备水平,提高供应更高性能高温合金材料的实力。
目前我国国内高温合金研究生产企业主要来源于以下两类,一类是特钢企业,目前仅有抚顺 特钢、宝钢特钢、长城特钢三家拥有高温合金产能及产量,这也是是我国军工用钢老牌三大巨头。三家均以变形高温合金为主要产品,特点是依托生产设备齐全、拥有大规模熔炼能力的优势,提供大规模基础产品。另一类是研究院转型企业,要包括钢研总院(钢 研高纳)、北京航空材料研究院、中科院金属研究所(中科三耐)。科研机构其研究实力, 以制造难度更大的铸造高温合金、新型高温合金为主,主要为了满足航空航天、海军等军工领域的采购需求。
国内从事高温合金的三家企业,中科院沈阳金属所主要偏向于基础理论研究,产业化能力有限。中航工业北京航空材料研究院在铸造单晶方面,实力较强,但在变形高温合金及粉末合金方面钢研高纳有其独到之处,在国外高温合金中70~85%比重是变形合金。公司在国内高温合金材料供应领域具有较强优势。
第十二届珠海国际航展上,歼10B矢量验证机表演了“眼镜蛇机动”、 “J-Turn 机动”、“落叶飘”等机动动作,其中发动机是涡扇10B发动机的矢量推力版, 这进一步说明我国太行发动机可靠性和稳定性已经基本成熟。第三大战斗机J10,由于是单发动力,以前基本上是安装俄罗斯航空发动机。随着太行发动机的成熟,第三代战机航空发动机逐步实现完全国产化,实现不再需要从国外采购。

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