細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)分析：預(yù)計(jì)2030年我國將新增45萬噸以上高溫合金市場需求量-中金企信發(fā)布
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①高溫合金行業(yè)發(fā)展情況
高溫合金是以鐵、鎳、鈷為基體元素，能在600℃以上的高溫環(huán)境下抗氧化或耐腐蝕，并能在一定應(yīng)力作用下可長期工作的一類金屬材料。高溫合金不僅有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和耐腐蝕性能，而且還有良好的綜合性能，如蠕變性能、疲勞性能、斷裂韌性、組織穩(wěn)定性、工藝性能等。高溫合金按合金基體元素分類，主要分為鐵基高溫合金、鈷基高溫合金和鎳基高溫合金，其中鎳基高溫合金擁有良好的組織結(jié)構(gòu)及蠕變性能，是作為航空發(fā)動機(jī)的首選材料。高溫合金按制備工藝分類，主要分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫合金，其中變形高溫合金應(yīng)用范圍最廣，其次是鑄造高溫合金。鑄造高溫合金按結(jié)晶方式可細(xì)分為等軸、定向以及單晶鑄造高溫合金。
從全球看，高溫合金自20世紀(jì)30年代開始研制，變形高溫合金、鑄造高溫合金與粉末高溫合金相繼問世。我國高溫合金的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：第一階段從1956年至20世紀(jì)70年代，是我國高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起始階段，在國外專家的指導(dǎo)下熔煉出第一爐高溫合金GH3030，拉開了我國高溫合金研制和生產(chǎn)的序幕，該階段主要是進(jìn)行了仿制。第二階段從20世紀(jì)70年代中期至90年代中期，是我國高溫合金的提高階段。該階段引進(jìn)了先進(jìn)設(shè)備，改進(jìn)了生產(chǎn)工藝，成功研制了一系列新的合金。我國高溫合金在生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面上了一個新臺階，基本達(dá)到國際先進(jìn)水平。第三階段從20世紀(jì)90年代中期至今，是我國高溫合金的新發(fā)展階段。隨著新型先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)，該階段研制了高性能的高溫合金材料。
從高溫合金應(yīng)用領(lǐng)域來看，在民用工業(yè)領(lǐng)域，可用于發(fā)動機(jī)增壓渦輪、煙氣輪機(jī)葉片和盤、冶金軋鋼加熱爐墊塊、內(nèi)燃機(jī)排氣閥座等方面。在軍工領(lǐng)域，是航空發(fā)動機(jī)、航天器和火箭發(fā)動機(jī)以及艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵熱端部件材料，也是核反應(yīng)堆、化工設(shè)備等方面需要的重要高溫結(jié)構(gòu)材料。高溫合金是國防建設(shè)、航天航空、能源、船舶等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，結(jié)合實(shí)際情況對高溫合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析如下：
A.航空航天產(chǎn)業(yè)
航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的先進(jìn)性在很大程度上取決于所使用材料的水平。高溫合金是航空發(fā)動機(jī)重要材料，是多個核心部件的性能保障。在新型的航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金用量占發(fā)動機(jī)總重量超過40%，主要用于燃燒室、渦輪導(dǎo)向葉片（又稱導(dǎo)向器）、渦輪工作葉片、渦輪盤等熱端部件，此外還用于機(jī)匣、環(huán)件、尾噴口等部件。
燃燒室是發(fā)動機(jī)各部件中溫度最高的區(qū)域，燃燒室內(nèi)燃?xì)鉁囟瓤筛哌_(dá)1500-2000℃，作為燃燒室壁的高溫合金材料需承受800-900℃的高溫，局部甚至高達(dá)1100℃以上。除需承受高溫外，燃燒室材料還應(yīng)能承受周期性點(diǎn)火啟動導(dǎo)致的急劇熱疲勞應(yīng)力和燃?xì)獾臎_擊力。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。
渦輪導(dǎo)向葉片用來調(diào)整燃燒室出來的燃?xì)饬飨颍菧u輪發(fā)動機(jī)上承受溫度最高、熱沖擊最大的零部件，材料工作溫度最高可達(dá)1100℃以上，但渦輪導(dǎo)向葉片承受的應(yīng)力比較低，該零件往往由于受到較大熱應(yīng)力而引起扭曲，溫度劇變產(chǎn)生熱疲勞裂紋以及局部溫度過高導(dǎo)致燒傷而報(bào)廢。因此，渦輪導(dǎo)向葉片大多采用精密鑄造鎳基高溫合金和鈷基高溫合金生產(chǎn)。
渦輪工作葉片是渦輪發(fā)動機(jī)中工作條件最惡劣也是最關(guān)鍵的部件。渦輪工作葉片在承受高溫的同時要承受很大的離心應(yīng)力、振動應(yīng)力、熱應(yīng)力等，其所承受溫度低于相應(yīng)渦輪導(dǎo)向葉片50-100℃。渦輪工作葉片材料大多也是精密鑄造鎳基和鈷基高溫合金。渦輪工作葉片結(jié)構(gòu)與材料的不斷改進(jìn)已成為航空發(fā)動機(jī)性能提升的關(guān)鍵因素之一。渦輪盤在四大熱端部件中所占重量最大。
渦輪盤是航空發(fā)動機(jī)上的重要轉(zhuǎn)動部件，工作溫度不高，一般輪緣為550-750℃，輪心為300℃左右，用作渦輪盤的高溫合金為高強(qiáng)度、高持久蠕變性能的變形高溫合金和粉末高溫合金。在我國，渦輪盤中變形高溫合金GH4169合金用量最大、應(yīng)用范圍最廣。
B.燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域
燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動的氣體為介質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動機(jī)。按其輸出功率，燃?xì)廨啓C(jī)可以分為微型、輕型和重型，前兩者通常由航空發(fā)動機(jī)改裝，功率通常在50MW以內(nèi)，可用于工業(yè)發(fā)電、船舶動力、管道增壓、坦克、分布式發(fā)電等。重型功率通常在50MW以上，主要用于陸地上固定的發(fā)電機(jī)組，如城市電網(wǎng)。燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用廣泛，輕型和超重型燃?xì)廨啓C(jī)的市場占比最大。
全球燃?xì)廨啓C(jī)市場規(guī)模呈上漲趨勢，電力和公用事業(yè)是主要應(yīng)用場景。根據(jù)中金企信數(shù)據(jù)，2015年至2020年全球燃?xì)廨啓C(jī)市場規(guī)模呈上漲趨勢，復(fù)合增長率7%以上。中金企信數(shù)據(jù)顯示，2020年燃?xì)廨啓C(jī)全球市場規(guī)模約204億美元，電力和公用事業(yè)收入貢獻(xiàn)超過85%。2028年燃?xì)廨啓C(jī)的市場規(guī)模有望達(dá)到350億美元，受益于全球人口的增長和城市化帶來的用電需求，以及環(huán)保型發(fā)電的開發(fā)，電力和公用事業(yè)的份額將進(jìn)一步擴(kuò)大。
C.汽車領(lǐng)域
汽車渦輪增壓器是車用高溫合金應(yīng)用領(lǐng)域最主要的器件，國外的重型柴油機(jī)增壓器裝配率100%，中小型柴油機(jī)也在不斷地提高裝配比例，英、美、法等國家裝配比例已達(dá)80%左右，相較之下，我國50%的裝配率仍有一定提升的空間。
②高溫合金行業(yè)市場規(guī)模及發(fā)展趨勢
高溫合金產(chǎn)品下游行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域主要是航空航天、能源電力及機(jī)械制造。中金企信數(shù)據(jù)顯示，從2013年至2021年，國內(nèi)高溫合金需求量從1.81萬噸增長至6.2萬噸，年均復(fù)合增長率為16.64%，呈現(xiàn)快速增長趨勢。但2013年至2021年，國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量從1.18萬噸增長至3.8萬噸，供給缺口占總需求量比例始終保持在30%以上。未來受下游需求的拉動影響，預(yù)計(jì)2022年到2030年，我國將新增45萬噸以上高溫合金市場需求量，年均需求量預(yù)計(jì)將保持在5萬噸以上。國內(nèi)航空航天等高端裝備領(lǐng)域發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，核電核島部件，汽車渦輪增壓器等的快速發(fā)展，將有力地帶動國內(nèi)高溫合金的市場需求。
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