高温合金简介与中国高温合金行业格局
高温合金是在 600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属。高温合金区别于传统金属、合金的特点在于:在高温工作环境下合金具有较高的强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性,并在各种温度下保持良好的组织稳定性和使用可靠性等综合性能,在西方也称之为超合金(Superalloys)。
高温合金材料是航空发动机首选材料,在现代航空工业的发展中处于不可替代的位置,它的规模发展与否直接决定了航空装备的发展水平。此外,高温合金也广泛应用于航天发动机的热端部件。
工业化发展,民用高端装备工业对高温合金材料的需求呈不断上升趋势,高温合金的耐高温耐磨耐腐蚀的特点使其在柴油机和内燃机涡轮增压、燃气轮机、能源动力、石油化工、玻璃建材等民用工业中的有广泛的应用,民用工业的高温合金使用量已经提高到20%左右。
高温合金可以根据材料成型方式、基体元素种类、合金强化类型等来划分:
(1)根据材料成型方式,高温合金可以分为变形高温合金、铸造高温合金(包含普通精密铸造合金、定向凝固合金、单晶合金等)、粉末冶金高温合金(包含普通粉末冶金高温合金和氧化物弥散强化高温合金 ODS);
(2)根据基体元素种类,高温合金可以分为铁基、镍基、钴基等;
(3)根据合金强化类型,高温合金可以分为固溶强化型高温合金和时效沉淀强化合金。
国内高温合金行业格局
经过 50 多年发展,我国已经形成了比较先进,具有一定规模的生产基地。我们把国内从事高温合金的厂家分为四类:
■ 特钢生产厂:东北特殊钢铁接团抚顺特殊钢公司(简称抚顺特钢),宝钢股份公司特殊钢事业部(简称宝钢特钢)和攀钢集团长城特殊钢公司(简称攀长钢);
■ 研究单位:钢铁研究总院,北京航空材料研究院,中国科学院金属研究所,东北大学,北京科技大学等。
■ 发动机公司精密铸件厂:中航工业旗下各航空发动机公司的精密铸造厂:黎明、西航、黎阳、南方、贵航等。
■ 锻件热加工厂:西南铝业公司,第二重型机械集团万航模锻厂,中航重机股份有限公司宏远航空锻铸公司和安大航空锻造公司。
目前,国内规模较大的高温合金生产企业有抚顺特钢和钢研高纳。此外,宝钢特钢、攀长钢、中科院金属所、北京航材院也具备一定的产能。
在航空航天产业中,用量最大的变型高温合金,主要由抚顺特钢、宝钢特钢、攀长钢等公司完成。特钢企业生产的变型高温合金,适用于大批量、通用性、结构较为简单的产品。
钢研高纳在上市后也扩大了变形高温合金产能,募投项目达产后也具备了相当的变型高温合金产能。
目前具备铸造高温合金精铸件的厂家分为两类,一类是钢研高纳、中科院金属所和北京航材院三家公司;另一类是黎明、西航、南方、成发等专业发动机厂自行生产精铸件。三家单位主要承接航天航空发动机厂对外委托的精铸件业务。目前三家单位在铸造高温合金的材料制备、生产技术上均有各自特点,其中钢研高纳产能大于其余两家。
根据钢研高纳、抚顺特钢年报及相关公司网站信息,我们估算目前我国高温合金总产能约为 1.26 万吨,实际产量约 8000-9000 吨左右。
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