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1、高溫合金行業(yè)深度報告：多維需求持續(xù)增長，進口替代釋放行業(yè)紅利
2、電磁攪拌控制激光固態(tài)成形Inconel 718高溫合金的組織和機械性能
高溫合金行業(yè)深度報告：多維需求持續(xù)增長，進口替代釋放行業(yè)紅利
3.2.3.2 發(fā)電及管道用燃?xì)廨啓C高溫合金市場規(guī)，兩機專項破解資金約束，在 2015 年政府工作報告中將 “航空發(fā)動機、燃，首次作為獨立的方向列入七大新興產(chǎn)業(yè)，并在“十三五”期間全面啟動實施航空發(fā)動機及燃?xì)廨啓C，突破兩機關(guān)鍵技術(shù)。
初步建立航空發(fā)動機及燃?xì)廨啓C自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究、技，兩機專項落地預(yù)計帶來千億規(guī)模發(fā)動機專項資金，天然氣發(fā)電成本高，在我國占比低，全球生產(chǎn)的天然氣中，燃?xì)獍l(fā)電消費獨占半壁江山。
每年約 50%的天 然氣被用于發(fā)電，與此相對應(yīng)的各主要國家天然氣發(fā)電裝機也在總裝機容量，其中美國為 39.3%、 日本為 29%、英國為 ，而我國僅在 3%左右，天然氣發(fā)電比起煤炭發(fā)電來說更加清潔環(huán)保，但是天然氣發(fā)電成本較高，應(yīng)流股份于 2018 年底發(fā)布非公開發(fā)行股票預(yù)案。
計劃募集資金 9.5 億元，其中 6.65 億元用于高溫合金緊密 鑄造項目，增強與國內(nèi)外客戶的持續(xù)合作，預(yù)計達產(chǎn)后每年可生產(chǎn)葉片 20 萬片，預(yù)計產(chǎn)值可達 12 億元，目前 應(yīng)流股份已經(jīng)完成定向高溫合金葉片研發(fā)和制造，承擔(dān)某型號航空發(fā)動機高溫合金葉片研制生產(chǎn)任務(wù)，并向 GE 進行單晶葉片供貨。
4.1 國內(nèi)高溫合金行業(yè)現(xiàn)狀：供不應(yīng)求，競爭格局良好，我國目前從事高溫合金研究生產(chǎn)的主要企業(yè)分為兩類，形成了錯位競爭的格局：第一類是特鋼企業(yè)，主要 是撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼，主要生產(chǎn)批量較大的合金板材、棒材和鍛件，這類產(chǎn)品用量最大，結(jié)構(gòu)簡 單。
另一類是科研院所轉(zhuǎn)型企業(yè)，主要是鋼研高納、中國航發(fā)北京航空研究院（北京航發(fā)院，主要生產(chǎn)較小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高端產(chǎn)品，高溫合金材料最初主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，由于其有著優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕等性能，逐漸被應(yīng)用到電 力、船舶、汽車、冶金、玻璃制造、原，從而大大的拓展了高溫合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，（2）鎳基高溫合金的含鎳量在一半以上。
適用于 600℃以上的工作條件，采用固溶、時效的加工過程，可 以使抗蠕變性能和抗壓抗屈服強度大幅提升，從目前的應(yīng)用情況來看，在高溫工作條件下，使用鎳基高溫合金 的范圍超過其他兩類高溫合金。
同時鎳基高溫合金也是我國產(chǎn)量最大的高溫合金，大部分渦輪發(fā)動機的渦輪葉 片及燃燒室，甚至渦輪增壓器也使用鎳基合金作為制備材料，立即登錄請點擊：「鏈接」，（3）鈷基高溫合金是以鈷為基體。
鈷含量大約占 60%，同時合金需要加入 Cr、Ni 等元素來提升高溫合金，但鈷資源產(chǎn)量比較少，加工比較困難，通常只用于高溫條件( 600-1000℃) 和較長，例如航空發(fā)動機的工作葉片、渦輪盤、燃燒室熱端部件和，我國航空發(fā)動機長期存在兩大難題，第一個問題是研發(fā)體制約束。
在 2016 年之前航空發(fā)動機的研制工作主 要由中，發(fā)動機研制長期依附于戰(zhàn)機的發(fā)展，研制一代戰(zhàn)機需要 10 年左右，研制一代航空發(fā)動機需 要 15-20 年時間，研發(fā)周期存在錯配。
導(dǎo)致發(fā)動機滯后于戰(zhàn)機的研制進度，第二個問題是資金約束，國外研制 一代航空發(fā)動機的研制經(jīng)費通常為 30 億，以美國在 1988-2005 年實施的“綜合高性能，兩者共花費 87 億美元，而在 兩機專項實施前，20 年間我國航發(fā)預(yù)研投入不到 10 億美元，4.2.4.1 汽車領(lǐng)域高溫合金市場空間測算。
根據(jù)不同座級民航客機所需發(fā)動機數(shù)量、對應(yīng)發(fā)動機質(zhì)量，假設(shè)未來 20 年內(nèi)全部民航飛機平均換發(fā) 1 次，按照高溫合金材料質(zhì)量占比 50%、成材率 20%計，未來 20 年我國民航客機發(fā)動機所需高溫合金總量約，按照每噸高溫合金 30 萬元單價計算。
未來 20 年整體市場規(guī)模為 661.45 億元，……，金屬間化合物是新型的輕比重高溫材料，目前對金屬間化合物的基礎(chǔ)性研究和開發(fā)應(yīng)用研究已經(jīng)成，尤其在 Ti-Al、Ni-Al 和 Fe-Al 系，Ti3Al 基合金(TAC-1)，TiAl 基合金(TAC-2)以及 Ti2AlNb，可以使結(jié)構(gòu)件減重 35～50%。
Ni3Al 基合金，MX-246 具有很好的耐腐 蝕、耐磨損和耐氣蝕性，展示出極好的應(yīng)用前景，F(xiàn)e3Al 基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫(小于 600℃)有較高強度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料，除了國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上游進行高溫合金材料的國產(chǎn)替代。
部分國內(nèi)企業(yè)開始進軍產(chǎn)業(yè)鏈中游制造環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)主要包括兩機高溫合金零部件加工制造，其中以渦輪葉片和渦輪盤為主，國內(nèi)企業(yè)通過自主研 發(fā)，在鑄造等軸晶葉片和定向單晶葉片、粉末冶金渦輪盤等領(lǐng)。
并進入國外產(chǎn)業(yè)鏈，管道用燃?xì)廨啓C受益于國家管網(wǎng)大建設(shè)，2009 年-2018 年我國天然氣消費量年均復(fù)合，而油 氣管道里程數(shù)年均復(fù)合增速僅為 6.55%，管道運輸能力陷入瓶頸一定程度上限制了天然氣行業(yè)發(fā)展，據(jù)此國家 提出：分步推進國有大型油氣企業(yè)干線管網(wǎng)獨，實現(xiàn)管輸和銷售分開，2019 年 12 月國家管網(wǎng)公司成立。
未 來我國管網(wǎng)將迎來一段時間的大建設(shè)期，常見牌號的高溫合金以及相關(guān)特性用途如下：，1.3.1 國外牌號命名規(guī)則，1.1 高端金屬結(jié)構(gòu)材料，耐高溫耐腐蝕特性強，我國空中戰(zhàn)力與世界一流水平相比仍有較為明顯的差距，新型號列裝需求強烈。
根據(jù) world airforce2019 統(tǒng) 計，目前我國空軍二代殲擊機及強擊機（J-7、J-8、Q，三代機（J-10、J-11、J-15）數(shù)量 僅有 ，從戰(zhàn)機代系結(jié)構(gòu)上看，二代與三代戰(zhàn)機數(shù)量大致相等，另有 40%左右的二代機及早期三代機已面 臨退役。
急需新型戰(zhàn)機填補數(shù)量空缺，國產(chǎn)四代機殲 20 已經(jīng)正式服役并具備執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，若仍以 原有三代機與之搭配，則無法完全將隱身戰(zhàn)機的戰(zhàn)術(shù)作用最大化，同時面對我國周邊持續(xù)緊張的國際形勢，在 執(zhí)行警戒、巡航、驅(qū)離等任務(wù)時。
以三代機為主的空中力量與周邊國家相比優(yōu)勢已不明顯，產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)國產(chǎn)化將大幅降低成本，以燃?xì)廨啓C單晶葉片為例，進口產(chǎn)品價格約為每片 40 萬元，實現(xiàn) 國產(chǎn)化后產(chǎn)品價格僅為 10 萬元左右，而一級渦輪葉片數(shù)量為 96 片。
對于燃?xì)廨啓C制造成本下降將產(chǎn)生重大影 響，考慮到燃?xì)廨啓C后期維護更換葉片費用，成本下降作用將十分明顯，我國高溫合金行業(yè)形成錯位競爭，我國目前從事高溫合金研究生產(chǎn)的主要企業(yè)分為兩類，第一類是特鋼企 業(yè)，主要是撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼。
主要生產(chǎn)批量較大的合金板材、棒材和鍛件，這類產(chǎn)品用量最大，結(jié)構(gòu)簡單，另一類是科研院所轉(zhuǎn)型企業(yè)，主要是鋼研高納、航材院、中科院金屬研究所。
主要生產(chǎn)較小批量、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高端產(chǎn)品，這兩類廠家之間形成了錯位競爭的格局，目前國內(nèi)企業(yè)間屬于競爭合作關(guān)系，直接競爭 較少，同時存在上下游合作，以實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、擴大產(chǎn)能以滿足市場需求為主要發(fā)展目。
以 GH4169 鎳基變形高溫合金為例，GH4169 基體為 Ni-Gr 固溶體，含 Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 50%以上，可以承受 650℃左右高溫，與美國牌號 Inconel718 相似。
合金由 γ 基體相、δ 相、碳化物和強化相 γ'和，GH4169 合金的化學(xué)元素與基體結(jié)構(gòu)顯示了其強大，屈服強度與抗拉強度都優(yōu)于 45 鋼數(shù)倍，塑性也要比 45 鋼好，穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)和大量強化因子構(gòu)造了其優(yōu)良的力學(xué)性能。
從 1956 年開始，我國高溫合金研究生產(chǎn)經(jīng)歷了 60 多年的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了比較完整的高溫合金體系，但是和美國、英國、日本等國高溫合金在很多方面依舊存，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：，固溶強化高溫合金，添加一些合金元素到基高溫合金中。
形成單相奧氏體組織，溶質(zhì)原子使固溶體基體點 陣發(fā)生畸變，使固溶體中滑移阻力增加而強化，溶質(zhì)原子可以降低合金系的層錯能，提高位錯分解的傾向，導(dǎo) 致交滑移難于進行，達到高溫合金強化的目的，日本主要高溫合金生產(chǎn)企業(yè)是 JFE 株式會社、新日。
日本公司參與 航空發(fā)動機的研制，在單晶合金方面全球領(lǐng)先，其中 NIMS 與 IHI 利用第 4 代 Ni ，成功達到 1650 度渦輪進氣溫度的世界最高記錄，萬澤股份于 2014 年成立萬澤中南研究院，引進國內(nèi)外高溫合金領(lǐng)域人才。
開始進行高溫合金產(chǎn)品研究工 作，2016 年公司通過非公開發(fā)行募資新建年產(chǎn)超純高溫，并于今年年初再次通過非公開發(fā)行募資新建年產(chǎn)超純高溫，500 片、渦輪盤 200 對、地面燃?xì)廨啓C葉片 ，本 次募投項目完成后，公司將擁有高溫合金母合金和粉末產(chǎn)能超過 800 噸，具備航空發(fā)動機和地面燃?xì)廨啓C葉片、 發(fā)動機渦輪盤等，1.2.2 按制備工藝分類。
3.2.1.1 航空發(fā)動機是高溫合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域，美國是生產(chǎn)高溫合金的最主要國家，全年大約生產(chǎn) 5 萬噸，其中 60%用于民用，在軍用領(lǐng)域，生產(chǎn)航空發(fā) 動機廠家通用電氣（GE）、普拉特—惠拉。
在民用領(lǐng)域，美國從事高溫合金材料研發(fā) 生產(chǎn)的企業(yè)有特殊金屬公司，時效沉淀強化高溫合金，是合金工件經(jīng)固溶處理、冷塑性變形后，在高溫或室溫放置保持其性能的一種熱 處理工藝，例如 GH4169 合金，在 650℃的最高屈服強度達 1000 MPa。
制作葉片的合金溫度可達 950℃，5.1 鋼研高納：新力通并表增厚業(yè)績表現(xiàn)，高溫合金龍頭持續(xù)增長可期，4.2 兩機國產(chǎn)化進度加速，上游高溫合金供應(yīng)商直接受益，汽車領(lǐng)域：高溫合金主要用于汽車渦輪增壓器的渦輪葉輪，同時汽車內(nèi)燃機的閥座、鑲塊、進氣閥、密封 彈簧、火，與國外不同。
我國高溫合金牌號是國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用字母加阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示，根據(jù)特殊需 要，可以在牌號后加英文字母表示原合金的改型合金，如表示某種特定工藝或特定化學(xué)成分，第三，在一些高端領(lǐng)域。
比如單晶葉片等領(lǐng)域，我國技術(shù)水平落后于國際先進水平，無法研制出達到國際 主流水平的成熟產(chǎn)品，海外并購+自主研制，國產(chǎn)化提速，2010 年以后。
國內(nèi)企業(yè)通過海外并購和自主研制的方式提升國產(chǎn)化水 ，上海電氣入股國際燃?xì)廨啓C巨頭安薩爾多，獲得 E、F 和 H 級燃機的專利在中國的使用權(quán)，實現(xiàn)了壓氣機、 燃燒室和透平的國產(chǎn)化，通過和安薩爾多設(shè)立合資公司，逐步掌握后續(xù)維護環(huán)節(jié)和設(shè)計環(huán)節(jié)，“兩機”專項成立 以后。
國家依托三大燃機廠和國家電投成立了聯(lián)合重燃，選擇自主研制和設(shè)計路線發(fā)展，我們預(yù)計，未來 20 年我國海軍將圍繞 10 艘航空母艦打造，建造艦船預(yù)計總數(shù)量為 360 艘，暫不考慮燃?xì)廨啓C更新需求。
僅新下水艦船裝備燃?xì)廨啓C數(shù)量為 780 臺，參考 LM2500 與 GT25000 燃?xì)廨啓C約，假設(shè) 50%重量使用高溫合金材料，成材率為 20%，共需高溫合金材料 4.9 萬噸，按照每噸 30 萬元 計算，市場空間總計約為 146.25 億元。
核電工業(yè)使用的高溫合金主要包括燃料元件包殼材料、結(jié)，高溫氣體爐熱交換器 等，2011 年受福島核事故影響，全球核電在運裝機容量出現(xiàn)下滑，2013 年后恢復(fù)增長，當(dāng)前中國是全球核電在 建機組容量第一、在運機組容量。
根據(jù)國際原子能機構(gòu)估計，未來 20 年核電使用將維持增長，裝機容量增 長將主要來自中國、俄羅斯等國家，美國、英國、日本的高溫合金主要生產(chǎn)企業(yè)：，按照民航機隊數(shù)量年均 10%的增長速度計算，當(dāng)前民航發(fā)動機高溫合金需求量約為 3800 噸，市場規(guī)模約 為 11.5 億元。
從下游應(yīng)用領(lǐng)域分布來看，航空航天與能源類應(yīng)用場景是主要需求來源，目前，航空航天領(lǐng)域是高溫合金 的第一大應(yīng)用場景，需求份額占比為 55%，其次燃?xì)廨啓C和石油化工領(lǐng)域等能源類引用場景需求占比，二者合計占到整體需求規(guī)模的 88%左右。
工業(yè)和汽車領(lǐng)域需求占比分別為 7%和 3%，英國國際鎳公司生產(chǎn)了世界上第一個鎳基金屬高溫合金，除此之外英國航空發(fā)動機公司羅爾斯羅伊斯也研 制了定，根據(jù)我們對未來 5-20 年航空發(fā)動機需求數(shù)量的測，未來 5 年我國航空發(fā)動機高溫合金需求總量約為 3。
平均每年約 6000 噸，未來 20 年需求總量約為 23 萬噸，平均每年約為 1.15 萬噸，按照每噸高溫合金單價 30 萬元計算，未來 5 年航空發(fā)動機高溫合金市場規(guī)模為 88.9，未來 20 年市場規(guī)模為 693.51 億元。
目前燃?xì)廨啓C廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船舶動力、機車動力、管，全世界 1/5 發(fā)電量來自于燃?xì)廨?機，燃?xì)廨啓C循環(huán)熱效率可以到達 60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般火電站使用的超臨界燃煤系統(tǒng)的 40%，在船舶動力方面，歐美艦艇燃?xì)廨啓C裝配率在 50%以上，中國電力企業(yè)聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，截至 2019 年底。
全國全口徑發(fā)電裝機容量 20.1 億千瓦，同比增長 5.8%，其中，氣電 9022 萬千瓦，占比為 4.49%，2019 年，全國新增氣電裝機容量為 629 萬千瓦，按照單臺燃?xì)廨啓C 30 兆瓦計算。
2019 年氣電燃?xì)廨啓C共需 210 臺，高溫合金材料用量約為 1.3 萬噸，市場規(guī)模約為 40 億元，按 此計算，假設(shè)未來 20 年每年新增氣電裝機容量 600 萬，未來 20 年氣電燃?xì)廨啓C共需 4000 臺，高溫合金材料用量約為 25 萬噸。
市場規(guī)模約為 750 億元，從 1956 年至 20 世紀(jì) 70 年代初是我國，在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下制造出 GH3030 高溫 合金，而此后為了生產(chǎn)出殲擊機發(fā)動機所需高溫合金材料，通過仿制前蘇聯(lián)高溫合金，研制生產(chǎn)出 GH4033、 GH4037、GH40，同時針對我國缺少 Ni、Cr 資源的情況，研制出鐵鎳基高溫合金。
代替當(dāng)時用量較大的 GH4033 和 GH4037，4.2.4 汽車、核電領(lǐng)域潛在需求旺盛，2.2 我國已經(jīng)形成獨特高溫合金研制發(fā)展體系，根據(jù)《中國核電中長期發(fā)展規(guī)劃》，到 2020 年。
全國在運核電規(guī)劃裝機容量達到 5800 萬千瓦，在建 3000 萬千瓦，截至 2019 年末，我國共有 47 臺運行核電機組，總裝機容量為 4875.12 萬千瓦，2020 年需投入運行 925 萬千瓦，根據(jù)鋼研高納招股說明書，每座 60 萬千瓦核電站約需高溫合金材料 600 。
以此計算，需在 2020 年 建設(shè)完成的 925 萬千瓦的核，共需高溫合金材料 9200 噸，考慮到核電站建設(shè)周期約為 5 年，平均每年 高溫合金需求量約為 1800 噸。
按照每噸 20 萬元計算，市場規(guī)模約為 3.7 億元，假設(shè)未來 20 年核電在建機組數(shù) 量維持在 10 ，每座裝機容量為 100 萬千瓦，平均每年需求量約為 2000 噸，市場規(guī)?？傆嫾s為 80 億元。
從 20 世紀(jì) 70 年代中至 90 年代中期，是我國高溫合金制造工藝的提高階段，在前期自主研制出一系列高 溫合金材料的基礎(chǔ)上，通過增加如大型真空冶煉設(shè)備、快鍛機、精鍛機等以及先，進一步改進生產(chǎn) 工藝，同時建立質(zhì)量管理系統(tǒng)和更嚴(yán)格的質(zhì)量管理程序，不僅研制成功一系列新型號變形合金和鑄造合金，更 為重要的是使我國高溫合金的生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)。
汽車渦輪增壓器具有降低噪聲、減少有害氣體排放、提高，國外的重型柴油機增壓器裝配率 100%，中小型柴油機也在不斷地增大其裝配比例，英、美、法等國家裝配比例已達 80%左右，相較之下，我國 50%的裝配率仍有一定提升的空間，按基體元素。
高溫合金可分為鐵基高溫合金（占 14.3%）、鎳基，各類燃?xì)廨啓C（船舶、電力等）：與航空發(fā)動機類似，在船舶、電力用燃?xì)廨啓C中，高溫合金也廣泛應(yīng)用于 熱端部件，“美國禁運事件”呼吁一顆“中國心”，2020 年 2 月 16 日。
《華爾街日報》報道稱，美國政府正考慮取消 CFM （GE 子公司）向中國，而 LEAP-1C 發(fā)動機正是我國 C919 選用，如果美 國取消了 LEAP-1C 發(fā)動機的出口，中國 C919 短期內(nèi)將面臨無發(fā)動機可用的窘境，并且短時間內(nèi)很難找到替代方 案，必將極大影響飛機的交付進度。
雖然出于技術(shù)和商業(yè)因素，禁運可能性不大，但這件事引起了國內(nèi)很大的 震動，使得民眾和政府對于航空發(fā)動機領(lǐng)域更加重視，呼吁一個成熟可用的民用航空發(fā)動機，3.1 全球高溫合金市場穩(wěn)步發(fā)展，中國是未來主要需求增長來源，氧化物彌散強化高溫合金。
采用獨特的機械合金化(MA)工藝，在高溫下具有超穩(wěn)定的氧化物彌散強化相均 勻地分散于，形成一種特殊的高溫合金，其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持，具有 優(yōu)良的高溫蠕變、高溫抗氧化、抗碳及硫腐蝕性能。
目前已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種 ODS 合金包括，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位，可用于航空發(fā)動機燃燒室 內(nèi)襯，MA754 合金在氧化氣氛下使用溫度可達 1250，已用于制作航空 發(fā)動機導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片，MA6000 合金在 1100℃拉伸強度為 222，1100℃、 1000 小時持久強度為 127MP，可用于航空發(fā)動機葉片。
在前蘇聯(lián)（俄羅斯），高溫合金稱為耐熱合金，20 世紀(jì) 40 年代中期至 50 年代，前蘇聯(lián)在耐熱鋼的基礎(chǔ)上 開發(fā)出鐵-鎳基、鎳基和鈷基，如?H415、?H395、?H388、?H435、。
前蘇聯(lián)鎳基耐熱合金成分特點是添加較多的鎢和鉬元素、，而美國合金常用鉬元素、少用鎢元素，60 年代后，前蘇聯(lián)又開發(fā)出?H868、 ?H57、 ? Π99，前蘇聯(lián)（俄羅斯）的高溫合金可分為?H 和? Π（變，按制備工藝分為變形高溫合金（占 70%）、鑄造高溫。
占 20%）和新型高溫合金(粉末冶金高溫合金、金屬，第二，我國的高溫合金研制一直是以軍品作為研究主導(dǎo)方向的，研發(fā)側(cè)重點在于軍用，壽命等方面不滿足 民用航空發(fā)動機所要求的維修周期長，我國海軍經(jīng)歷了近 20 年的現(xiàn)代化進程，現(xiàn)已經(jīng)初步形成了現(xiàn)代化海上力量，海上艦船數(shù)量已達到世界一流 水平。
海軍裝備正遵循由量到質(zhì)、由近及遠(yuǎn)兩大趨勢發(fā)展，即淘汰落后艦艇，批量裝備現(xiàn)代化大噸位驅(qū)逐、護 衛(wèi)艦，同時迅速建立現(xiàn)代化遠(yuǎn)洋海軍作戰(zhàn)力量，目前我國海軍已經(jīng)處于建國以來的第四次造艦高峰，近年 056 系列輕型護衛(wèi)艦與 052 系列驅(qū)逐艦，大量替代原有 053 型護衛(wèi)艦與導(dǎo)彈艇負(fù)責(zé)近海防御，而隨著遼寧艦航母編隊遠(yuǎn)海訓(xùn)練次數(shù)的不斷增多。
航母艦隊中各型配套軍艦也已開始逐步服役，負(fù)責(zé)航母補給的 901 型大型綜合補給艦已正式服役，055 型大型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦也于 18 年 9 月開始，于 2019 年 4 月參加了海軍成立 70 周年，第一，高溫合金產(chǎn)品成本較高，高溫合金零部件生產(chǎn)流程復(fù)雜落后。
成材率低，1.3.2 國內(nèi)牌號命名規(guī)則，2.1 國外高溫合金材料研制起步較早，5.2 西部超導(dǎo)：軍用鈦材龍頭企業(yè)，高溫合金業(yè)務(wù)蓄勢待發(fā)。
粉末冶金高溫合金采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制，由于粉末顆粒細(xì)小，冷卻速度快，因此具備成分均勻、無宏觀偏析、晶粒細(xì)小、熱加工 性。
合金的屈服強度和疲勞性能有較大提高，粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平 較高的發(fā)動機使用，是高推重比發(fā)動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部，粉末制備是 生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)，粉末質(zhì)量直接影響零件性能。
主要采用氬氣霧化（AA）、旋轉(zhuǎn)電極（PREP）和溶，俄羅斯和我國采用 PREP 工藝，美國等國家采用 AA 工藝，我國各型軍機即將進入加速放量階段，對于國產(chǎn)航空發(fā)動機的需求也將迅速攀升，2.3 國內(nèi)高溫合金產(chǎn)品仍存在較大進步空間，獲取報告請登錄未來智庫www.vzkoo.com。
我國高溫合金的發(fā)展可以分為三個階段：，高溫合金材料目前仍然依賴進口，國產(chǎn)替代需求迫在眉睫，目前我國高溫合金從業(yè)企業(yè)數(shù)量少，整體技術(shù) 水平較國外龍頭企業(yè)仍有較大差距。
整體產(chǎn)能和實際有效產(chǎn)能較小，尤其在高端航空航天領(lǐng)域高溫合金的產(chǎn)能與實際需求存在，根據(jù)我們對行業(yè)主要企業(yè)產(chǎn)能情況的數(shù)據(jù)匯總，12 家企業(yè)高溫合金理論產(chǎn)能共計約 2 萬噸，根據(jù)廣大特材招股說明書數(shù)據(jù)預(yù)計，目前高溫合金 50%的市場需求依賴進口，考慮到目前我國高溫合 金有效產(chǎn)能與需求之間的缺口。
預(yù)計實際對進口的依賴程度更大，獲取報告請登錄未來智庫www.vzkoo.com，在汽車領(lǐng)域，高溫合金材料主要用于汽車廢氣渦輪增壓器，渦輪增壓器的工作原理是通過發(fā)動機排出的廢 氣沖擊渦，帶動同軸的葉輪高速轉(zhuǎn)動以將空氣壓縮后傳遞到氣缸中，通常加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動 機功率及扭矩要增大，隨著中國汽車保有量不斷增大。
嚴(yán)格的排放限制，帶有渦輪增壓汽車發(fā)動機逐 漸成為市場主流，目前，我國渦輪增壓器生產(chǎn)廠家所采用的渦輪葉輪多為鎳基高溫，此外內(nèi)燃機 的閥座、鑲塊、進氣閥、密封彈簧、火花塞，其他領(lǐng)域：高溫合金在玻璃制造、冶金、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。
例如在生產(chǎn)玻璃棉的火焰坩堝鉗、 生產(chǎn)平板玻璃的輥拉，軋鋼廠加熱爐的墊塊、線材連軋導(dǎo)板等，醫(yī)療器 械領(lǐng)域的人工關(guān)節(jié)等，1.3 高溫合金牌號命名規(guī)則，我國國防預(yù)算在經(jīng)歷了近 10 年的高速增長后，在 2014 年增速開始呈現(xiàn)逐年下降趨勢，2017 年 7%的同比 增速創(chuàng)近十年新低，2018 年國防預(yù)算增速出現(xiàn)近年來首次回升。
同比增速上升至 8.1%，2019 年中央一般公共 預(yù)算中央本級支出 353，增長 6.5%，國防支出預(yù)算 11899 億元（約合 1776.1，同比增長約 7.5%，國防預(yù)算總量保持逐年上升態(tài)勢，增速較 2018 年雖有所回落，但年增速整體變動仍保持穩(wěn)定上升態(tài)勢。
煉石航空構(gòu)建完整航空產(chǎn)業(yè)鏈，自 2013 年開始陸續(xù)投資設(shè)立成都航宇超合金技術(shù)，構(gòu)建了從“錸元素→高溫合金→單 晶葉片→航空零部件，目前成都航宇擁有年產(chǎn) 80 噸高溫合金生 產(chǎn)線和 ，研制出多款高溫合金母材，目前已具備單晶葉片、等軸晶葉片，成功研制多 款單晶渦輪葉片，包括具有復(fù)雜氣冷通道的空心單晶葉片的生產(chǎn)能力。
承接預(yù)研、在研、在役重點機型復(fù)雜單 晶葉片的研發(fā)任，3.2.1.4 航空發(fā)動機高溫合金市場需求測算，燃?xì)廨啓C國產(chǎn)化起步晚、限制多，重型燃機輪機依據(jù)渦輪前溫度和壓比可分為不同級別，目前廣泛使用的 是 E 級，F(xiàn) 級和 H/J 級。
此前我國通過市場換技術(shù)，以三大電氣為承接單位，分別引進了德日美的燃機輪機技術(shù)，實現(xiàn)了 F 級燃機在國內(nèi)的組裝，但僅局限在整機組裝能力，沒有掌握研制設(shè)計和生產(chǎn)核心技術(shù)，無法自主生產(chǎn) 壓氣機、燃燒室和透平三大部件。
維護維修環(huán)節(jié)也被外方控制，強勁經(jīng)濟和客流需求是民用航空主要驅(qū)動力，歐美屬于成熟航空市場，未來全球航空市場主要看亞太地區(qū)，中國作為亞太地區(qū)經(jīng)濟領(lǐng)頭羊，強勁的經(jīng)濟有力推動了民用航空的發(fā)展，中國商飛《2019-2038 年民用飛機市場 預(yù)測，未來二十年中國航空市場將接收 50 座以上客機 9。
市場價值約 1.4 萬億美元（以 2018 年目錄，折合人民幣約 10 萬億元，其中 50 座級以上渦扇支線客機交付 958 架，120 座級以上單通 道噴氣客機交付 6119 架，250 座級以上雙通道噴氣客機交付 2128 架，我國高溫合金下游需求以軍品為主，高溫合金行業(yè)主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
我國在軍用航空發(fā)動機領(lǐng)域 雖然整體滯后于飛機的發(fā)展，部分仍依賴從俄羅斯進口，但是隨著一些重點型號航空發(fā)動機的逐漸批量交付，我國軍用航空發(fā)動機的可靠性等問題逐步得到解決，軍用領(lǐng)域逐步擺脫依賴進口的局面，相對于此，我國在民 用航空發(fā)動機領(lǐng)域起步很晚，目前還沒有比較成熟的產(chǎn)品。
從 20 世紀(jì) 90 年代中至今，是我國高溫合金的創(chuàng)新發(fā)展階段，隨著新型航空發(fā)動機的研制生產(chǎn)，對于高溫 合金材料提出了進一步要求，高溫合金的生產(chǎn)工藝也實現(xiàn)重大突破，在此階段建立和完善了旋轉(zhuǎn)電極制粉工藝 粉末高溫合金，研制出粉末渦輪盤材料 FGH4095 和 FGH4。
采用機械合金化工藝技術(shù)，研制出氧化物 彌散強化高溫合金 MGH4754 和，研制出第一代 、 第二代單晶高溫合金 DD402、，新型定向凝固柱晶合金 DZ4125，DZ4125L，DZ604M，DZ417G。
低膨脹系數(shù)合金 GH2907、GH2909 以及耐，高溫合金的研制在國際上主要在德國、英國、美國、日本，高溫合金國際發(fā)展體 系的呈現(xiàn)出一大特點，高溫合金適用的工作溫度范圍越來越高，從早期不到 800℃到如今工作溫度達到 1700℃，伴隨著工作溫度的不斷提升是新技術(shù)、新工藝的不斷迭代，從變形高溫合金、鑄造高溫合金到粉末冶金高溫合 金，特別是定向凝固等技術(shù)的推廣促進了航空發(fā)動機性能的不。
目前工業(yè)燃?xì)廨啓C熱端部件燃燒室、連接導(dǎo)管、導(dǎo)向葉片，這一點與航空發(fā)動機類似，3.2.3 燃?xì)廨啓C需求多維發(fā)力，天然氣價格中樞中長期下降，天然氣發(fā)電最大劣勢有望逐步消除，隨著進口和國產(chǎn)天然氣供應(yīng)逐步增加。
國內(nèi)燃?xì)鈨r格貴的問題正在逐漸改善，以中俄東線天然氣管道為例，該條線于 2019 年 12 月初通氣投產(chǎn)，根據(jù) 規(guī)劃，該項目在國內(nèi)的管道全長 5111 公里，途徑黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、遼寧、河北、天津、山東、，是中國東北方向首條陸上天然氣跨境戰(zhàn)略通道。
管道滿負(fù)荷運行后，每年供氣能力將高達 380 億 立方米，國產(chǎn)氣方面，我國國產(chǎn)氣增量連續(xù)兩年超百億立方米，根據(jù)《中國天然氣發(fā)展報告》顯示，我國未來 通過加大四川盆地天然氣、鄂爾多斯盆地致密，以及海上天然氣和非常 規(guī)天然氣開發(fā)。
天然氣價格中樞有望進一步下降，1.2 高溫合金分類，3.2.1 軍用航空發(fā)動機將迎來換代需求，3.2.1.2 國防預(yù)算持續(xù)增加，裝備建設(shè)支出占比有望提升，我國國防開支與自身建設(shè)需求相比還有較大差距，未來仍將保持長期穩(wěn)定增長。
“確保到 2020 年基本實現(xiàn) 機械化，信息化建設(shè)取得重大進展，戰(zhàn)略能力有大的提升，力爭到 2035 年基本實現(xiàn)國防和軍隊現(xiàn)代化，到本世 紀(jì)中葉把人民軍隊全面建成世界一流軍隊”是十，《新時代的中國國防》指 出，中國是世界上唯一尚未實現(xiàn)完全統(tǒng)一的大國。
是世界上周邊安全形勢最復(fù)雜的國家之一，維護國家主權(quán)、 領(lǐng)土完整、海洋權(quán)益等面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，中國軍隊處于向信息化轉(zhuǎn)型階段，順應(yīng)世界新軍事革命發(fā)展趨勢、推進 中國特色軍事變革，中國國防開支與維護國家主權(quán)、安全、發(fā)展利益的保障需，與履行 大國國際責(zé)任義務(wù)的保障需求相比，與自身建設(shè)發(fā)展的保障需求相比，還有較大差距。
高溫合金材料最初主要用于航空航天領(lǐng)域，但由于其具備良好的耐高溫、耐腐蝕等性能，被廣泛應(yīng)用于船 舶、電力、冶金、汽車、核工業(yè)等工業(yè)，同時隨著新型高溫合金材料的不斷發(fā)展，下游應(yīng)用場景和市場需 求也處于不斷擴張的趨勢，按強化方式分為固溶強化型、時效強化型、氧化物彌散強。
2019 年，我國新下水軍艦共 20 萬噸，包括 7 艘 052D 型驅(qū)逐艦、2 艘 055 ，燃?xì)廨啓C共需高溫合金材料為 3125 噸，市場規(guī)模約為 9.38 億元，根據(jù)國家發(fā)改委和能源局印發(fā)的《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》。
到 2020 年全國油氣管網(wǎng)規(guī)模要達到 16.9 ，其中天然氣管道 10.4 萬公里，到 2025 年，油氣管網(wǎng)規(guī)模達到 24 萬公里，其中天然氣管道里程 16.3 公里，截至 2018 年底。
中國建成運行的長輸天然氣管線總里程 7.6 萬公里，2019-2020 年仍需建設(shè) 2.8 萬公里，我們預(yù)計，未來 20 年我國天然氣管道建設(shè)將達到 15 萬公，高溫合金行業(yè)門檻高，行業(yè)龍頭優(yōu)勢明顯，高溫合金材料領(lǐng)域技術(shù)含量很高，目前具有完整高溫合金體系 的國家只有美、英、俄、中。
能夠生產(chǎn)航空航天用高溫合金的企業(yè)全世界也不超過 5，不僅僅是生產(chǎn)工 藝要求高，長期資金投入、認(rèn)證時間長和客戶黏性也是該行業(yè)門檻高，高溫合金行業(yè)無論是軍品還 是民品，審核嚴(yán)格、時間跨度長、耗時費力，為該行業(yè)構(gòu)筑了天然的進入壁壘，高溫合金有一半是用在航空航 天領(lǐng)域，特別是軍用品方面。
由于處于戰(zhàn)略安全和保密性的要求，國產(chǎn)龍頭廠商的領(lǐng)先優(yōu)勢有望得到保持，從近年來軍費開支結(jié)構(gòu)看，裝備費占比日益提升，訓(xùn)練維持費也有望持續(xù)增加。
我們預(yù)計，在軍隊人員總 體規(guī)模縮小 30 萬至 200 萬、，與武器裝備采購相關(guān)的裝備費、訓(xùn)練維持費占比仍有 提，船舶動力領(lǐng)域燃?xì)廨啓C優(yōu)勢顯著，在軍艦動力方案選擇上，燃?xì)廨啓C的主要競爭對手是艦用柴油機和蒸汽 輪機，由于燃?xì)廨啓C具有功率密度大、啟動速度快、噪聲低頻分。
老牌海軍比如美國海軍、 英國海軍和日本海上自衛(wèi)隊等，與國外以制造商各自形成體系標(biāo)準(zhǔn)不同，我國高溫合金形成了統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，以合金成型方式、基體元 素和強化方式的順序構(gòu)建了完，其中，合金成形方式有變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括等軸，在這些不同合金系列之下。
再分鐵基、鎳基、鈷基及鉻基合金，在相同基體 之下，又分固溶強化和時效強化類型等，我國高溫合金經(jīng)歷了仿制、仿創(chuàng)結(jié)合到獨創(chuàng)的發(fā)展過程，形成為了我國獨特的高溫合金體系，我國研制的 高溫合金已達到 200 多種，在 2005 年納入國標(biāo)的就有 177 中，構(gòu)成了高溫合金體系的基礎(chǔ)。
在 1980 年之前，我國高溫合金就形成了自己的基礎(chǔ)體系，目前這個體系更加完整和系統(tǒng)，變形高溫合金是航空發(fā)動機中使用最多的，以 GH4169 合金為例，是目前應(yīng)用范圍最廣的主要高溫合金品 種，在航空發(fā)動機的燃燒室、渦輪盤等部位可使用變形高溫合，隨著其他合金產(chǎn)品的日益成熟。
變形高溫合金的使用量可能逐漸減少，但在未來數(shù)十年中仍然會是占主導(dǎo)地位，高溫合金加工難度高，材料的加工表面完整性對于性能的發(fā)揮具有非常重要的作，而高溫合金微觀強化 項硬度高，加工硬化程度嚴(yán)重，并且具有高抗剪切應(yīng)力和低導(dǎo)熱率、切削區(qū)域的切削力和，因此在加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)加工表面質(zhì)量低、刀具破損嚴(yán)。
航空航天領(lǐng)域：在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金材料用量約占到發(fā)動機總質(zhì)量的 40%-60，主要用于燃燒 室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱，以及發(fā)動機機匣、環(huán)形件、尾噴口等工作溫度較高的部位，航天發(fā)動機與航空發(fā)動機類似，但航天發(fā)動機材料不僅對高溫高壓下的性能有較高要求，同時要求在低溫、較 高溫度梯度變化的環(huán)境下進行穩(wěn)定，以液體發(fā)動機為例。
高溫合金材料主要用于推力室做噴注器面板、渦 輪泵彎，3.2.3.1 艦船燃?xì)廨啓C高溫合金市場規(guī)模測算，從 2015 年開始，我國出臺一系列專項政策，航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C發(fā)展滯后的難題逐步解決，尤其是航 空發(fā)動機的國產(chǎn)化難題有望逐步破解，而隨著航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C國產(chǎn)化程度進一步提高。
成熟型號產(chǎn)品將 逐步放量，作為兩機產(chǎn)業(yè)鏈上游的高溫合金制造商將直接受益，高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈：在高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈上游，根據(jù)材料制備工藝主要分為變形高溫合金、鑄造高溫合金，由于不同制備工藝的高溫合金在材料特性上有所差異，其制造加工方式與工作應(yīng)用環(huán)境也有所不 同，以航空發(fā)動機使用的高溫合金為例。
變形高溫合金主要采用鍛造、鑄造高溫合金主要采用鑄造，再經(jīng)過機加、熱處理等加工手段，形成最終下游應(yīng)用所需形態(tài)產(chǎn)品，以 F100 系列發(fā)動機為例，單臺發(fā)動機總質(zhì)量約為 1800kg，按照高溫合金材料質(zhì)量占比 50%、成材率 20% ，共需要高溫合金材料約 4.5 噸，以 D30 發(fā)動機為例。
單臺發(fā)動機總質(zhì)量約為 2700kg，按照高溫合金材料 質(zhì)量占比 50%、成材率 20%，共需要高溫合金材料約 6.75 噸，以 T700 渦軸發(fā)動機為例，單臺發(fā)動機總質(zhì) 量約為 250kg，按照高溫合金材料質(zhì)量占比 50%、成材率 20%計。
共需要高溫合金材料約 0.625 噸，晶界強化高溫合金，利用晶界對位錯運動的阻礙作用，晶粒越細(xì)小、晶界越多，阻礙作用越大，強化的效 果越好。
晶界可以把塑性變形限定在一定范圍內(nèi)，使塑性變形均勻化，因此細(xì)化晶?？梢蕴岣咪摰乃苄裕Ы?又是裂紋擴展的阻礙，所以晶粒細(xì)化可以改善韌性，晶界強化是唯一能在提高強度的同時，不損害其韌性的方 法。
石油化工：在石油和天然氣深井開采中，鉆具處于高溫酸性環(huán)境中，同時由于二氧化碳、二氧化硫和 泥沙等存在，須采用耐腐蝕耐磨高溫合金，同時高溫合金在石化領(lǐng)域廣泛用于多種閥門、液體分流器，核工業(yè)：核工業(yè)中的各種金屬零部件在工作時需要承受高。
并且需要較高的蠕變強度，高溫合金能夠滿 足其要求，主要應(yīng)用于燃料元件包殼材料、結(jié)構(gòu)材料和燃料棒定位格，高溫氣體爐熱交換器等，航發(fā)集團成立破解體制約束，2016 年 8 月。
中國航空發(fā)動機集團成立，中航工業(yè)所屬從事航空發(fā)動機及相 關(guān)業(yè)務(wù)的企事業(yè)單位，包含 22 個發(fā)動機廠所、621 所（北京航空材料，總資產(chǎn) 1100 億，“飛發(fā)分離”能夠掃除體制制約因素，首先將發(fā)動機獨立于整機制造之外。
具有更大 的靈活性，其次可以全面整合航發(fā)資源，加強交流互助，減少重復(fù)建設(shè)的成本，最后可以仿效海外巨頭實現(xiàn)多 業(yè)經(jīng)營，不僅可以研制航空發(fā)動機，還可以應(yīng)用航空發(fā)動機技術(shù)研制和生產(chǎn)船舶用的了燃?xì)廨啞?/p>
形成產(chǎn)業(yè)協(xié) 同效用，根據(jù)工作溫度不同，航空發(fā)動機以燃燒室前后為界限，分為冷端和熱端兩部分，提高噴出氣體的能量是增 加發(fā)動機工作效率的最主要方，要求發(fā)動機工作溫度提升，因此對熱端部件。
尤其是渦輪部件的材料提高了較高要求，航空發(fā)動機熱端部件工作溫度超過 1000 攝氏度，同時渦輪部件在高速旋轉(zhuǎn)中承受較大機械載荷，因 此需要高溫合金材料在高溫下保持優(yōu)異機械性能，1.2.1 按基體元素分類，1939 年，英國國際鎳公司首先研制出一種低碳含鈦的鎳基金屬 N，而后含鋁和鈦合金元素的 Nimonic80 合金問。
1942 年，Nimonic80 合金用作渦輪動機葉片材料，是應(yīng)用最早的 Ni3(AL、Ti)強化的渦輪葉 片，此后，英國國際鎳公司通過將不同合金元素加入到合金材料當(dāng)中。
形成了 Nimonic 系列高溫合金材料，包括 Nimonic80A（B、Zr）、 Nimo，并通過提高冶金技術(shù)等方式研制出 Nimonic93，在單晶高溫合金方面，Rolls-Royce 研制出 SRR99、SRR。
形成了 RR 系列，1.2.3 按強化方式分類，3.2.2 民用航空發(fā)動機需求將穩(wěn)步提升，除了主要金屬成分之外，高溫合金對于微量元素也有要求，同樣以 GH4169 鎳基變形高溫合金為例，要求 B、Mg、Mn、Si、P、S、Cu、Ca、B。
高溫合金具有耐高溫、耐腐蝕的特性，在高溫環(huán)境下，材料會加速退化，使用過程中易發(fā)生組織不穩(wěn)定、 在溫度和應(yīng)力作用下產(chǎn)，而高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕 等性能主要取決于，高溫合金是高端金屬結(jié)構(gòu)材料，高溫合金的國產(chǎn)化長期是相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的“卡脖子”難題，2012 年發(fā)布的 《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃。
就把包括高溫合金在內(nèi)的高端金屬結(jié)構(gòu)材料列為新材料產(chǎn)，當(dāng)前我國各主要領(lǐng)域?qū)τ诟邷睾辖鸩牧系男枨罅考s為 4，市場規(guī)模約為 127 億元，其中軍用飛機發(fā) 動機為 6000 噸，民用航空發(fā)動機為 3800 噸，艦船用燃?xì)廨啓C為 3125 噸。
發(fā)電和天然氣運輸領(lǐng)域需求合計為 25000 噸，汽車領(lǐng)域需求為 4900 噸，核電建設(shè)需求 1800 噸，根據(jù)我們對各需求領(lǐng)域未來發(fā)展的預(yù)測，未來 20 年，上述各領(lǐng)域?qū)Ω邷睾辖鸬男枨罂偭考s為 107 萬噸。
市場規(guī)模約為 3030 億元，各類政策上的大力推進也促使我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)進入快速成長，中航發(fā)集團的成立意味著我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)飛發(fā) 分離體系的，航空發(fā)動機發(fā)將不再以滿足戰(zhàn)機需求為最終目的，航空發(fā)動機將成為獨立軍工產(chǎn)品進行 研發(fā)生產(chǎn)。
作為軍用飛機的先導(dǎo)產(chǎn)品，航空發(fā)動機當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)地位已與飛機整機齊平，航空發(fā)動機的研發(fā)將有 能力自主掌控資源投入與研發(fā)方，各型號預(yù)研工作將大規(guī)模展開，一型航發(fā)，代系發(fā)展的預(yù)研體系有望逐步 建成，切實做到“動力先行”。
同時航空發(fā)動機研發(fā)資金桎梏已經(jīng)基本消除，兩機專項落地帶來千億規(guī)模發(fā)動機 專項資金，若以 30 億美元的平均研發(fā)經(jīng)費計算，此次下?lián)艿膶ｍ椯Y金足以維持 4 至 5 款航空發(fā)動，在高強度的資金支持下，未來幾年我國航空發(fā)動機研發(fā)有望取得突破式進展，我國當(dāng)前已經(jīng)意識到航空發(fā)動機 對于裝備發(fā)展的重要性。
航空發(fā)動機已被提升至戰(zhàn)略裝備層面，后續(xù) 其他形式的資金支持政策有望持續(xù)出臺，1941 年后美國開始大力發(fā)展航空發(fā)動機，高溫合金材料的應(yīng)用隨之展開，1942 年，HastelloyB 鎳基合金先 后用于通用電氣公，1944 年開發(fā)出鈷基合金 HS23 用于西屋公司。
1950 年后，由于鈷資源缺乏，美國開始發(fā)展鎳基高溫合金并應(yīng)用于制作渦輪葉片，PW 公司、GE 公司和特 殊金屬公司分別開發(fā)出 ，在這些合金基礎(chǔ)上形成了 Inconel、Mar—M，60 年代以后。
以采用定向凝固工藝制造出的單晶高溫合金葉片使航空發(fā)，PW 公司研制的 PWA1480 單晶合金葉片，先后在 PW2037、PW1130、F100、JT，單晶空心精鑄葉片于 1982 年投入使用，目前美國的單晶高溫合金葉片材料主要出自 PW 公司，分別以 PWA 系列、Rene-N 系列和 GMS。
燃?xì)廨啓C裝置是一種以空氣及燃?xì)鉃榻橘|(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)，結(jié)構(gòu)與航空發(fā)動機一致，燃?xì)廨啓C主要由 壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成，機組啟動成功后，壓氣機連續(xù)不斷從外界大氣中吸入大氣并增壓，噴入 燃燒室的燃料與空氣混合后點火燃燒。
高溫高壓燃?xì)庠跍u輪中膨脹做功，2/3 左右被用來帶動壓氣機，其余通過 機組的傳輸軸帶動外界的各種負(fù)荷，如發(fā)電機、壓縮機、螺旋槳、泵等，燃?xì)廨啓C可以看作由燃?xì)獍l(fā)生器和動 力渦輪兩大部分組。
用來帶動壓氣機和附件的稱為燃?xì)獍l(fā)生器渦輪，用來帶動減速器、螺旋槳或其他外負(fù)荷 —專做功率輸出，鑄造高溫合金根據(jù)使用溫度，可以分為以下三類，第一類：在-253-650℃使用的等軸晶鑄造高溫合，在 很大的范圍溫度內(nèi)具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降，第二類：在 650-950℃使 用的等軸晶鑄造高溫。
高溫下有較高的力學(xué)性能及抗熱腐蝕性能，第三類：在 950-1100℃使用的定向凝固 柱晶，在此溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕，根據(jù)鋼研高納招股說明書數(shù)據(jù)，每萬輛汽車至少需要高溫合金材料 2 噸，2019 年我國汽車產(chǎn)量為 2572.1 萬輛（含。
需要高溫合金材料約 4900 噸，按照每噸 20 萬元計算，市場規(guī)模約為 10 億 元，考慮到未來汽車數(shù)量和我國裝配率的提高，假設(shè)未來年均增長率為 5%，未來 20 年我國汽車市場對高溫合 金材料的需求總。
市場規(guī)模約為 324 億元，3.2.1.3 航空裝備是國防建設(shè)的重點序列，（1）鐵基高溫合金又可稱作耐熱合金鋼，鐵基高溫合金的基體是 Fe 元素，加入少量的 Ni、Cr 等合金元素，按其正火要求可分為馬氏體、奧氏體、珠光體、鐵素體耐，因此我們認(rèn)為，三代半戰(zhàn)機將成為填補我國戰(zhàn)機空缺的主力。
在大型飛機方面，轟 6K 在短時間內(nèi)仍將是 我國戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)轟炸的主力，而運 20 將逐漸擔(dān)負(fù)起部隊大部分戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)運輸任，同時還將作為基礎(chǔ)改 裝平臺衍生出加油機、預(yù)警機、電，燃?xì)廨啓C國產(chǎn)化進入沖刺期，根據(jù)發(fā)改委和能源局聯(lián)合發(fā)布的《依托能源工程推進燃?xì)?，要求?2020 年。
結(jié)合引進技術(shù)消化吸收，突破重型燃?xì)廨啓C設(shè)計技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運行維，解決燃?xì)獍l(fā)電項目設(shè)備瓶頸，國內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C產(chǎn)業(yè)體系，2019 年 7 月份。
華能南通 電廠燃?xì)廨啓C發(fā)電項目等 24 個項目列入，預(yù)計在 2022 年前完成技術(shù)裝備攻 關(guān)和項目建設(shè)，依托本批示范項目，我國燃?xì)廨啓C產(chǎn)業(yè)長期以來依賴進口的關(guān)鍵核心技術(shù)將逐，預(yù)計 2020 年我國國防預(yù)算將實現(xiàn)穩(wěn)定較快增長，隨著實戰(zhàn)化練兵的不斷深入，軍方對于武器裝備采購與維 護的需求將不斷擴大。
客觀上對于國防預(yù)算增長提出了硬性要求，國防支出作為政府財政支出的一項，其增長與國家經(jīng)濟增長率密切相關(guān)，我國經(jīng)濟在經(jīng)歷了 30 多年的高速增長期后，增速將逐步放緩，GDP 增速已開始 逐年遞減，但逐年增長態(tài)勢較為確定，我國國防預(yù)算占 GDP 比重相對固定。
GDP 的穩(wěn)定增長必將帶動國防預(yù) 算絕對額保持穩(wěn)步，此外，美國在國防預(yù)算上持續(xù)大力投入將直接導(dǎo)致全球國防支出，因此，我們認(rèn)為在軍方需求提升的內(nèi)部因素與世界國防支出快速，未來幾年 我國國防預(yù)算支出或?qū)⒗^續(xù)保持穩(wěn)定較快增長，2020 年增速有望維持在 7.5%-8.0%范圍，3.2 高溫合金國內(nèi)需求空間廣闊。
短期或?qū)⑦M入集中放量時期，我國高溫合金市場供不應(yīng)求，2019 年，我國重點優(yōu)特鋼企業(yè)高溫合金鑄錠產(chǎn)量約為 1.91 ，同比增長 32.95%，鋼材產(chǎn)量約為 0.85 萬噸，同比增長 50.13%，我國高溫合金業(yè)務(wù)供給出現(xiàn)快速增長的情況。
但目前我國 高溫合金整體市場需求約為 4 萬噸，供不應(yīng)求的問題依然顯著，由于技術(shù)壁壘高、認(rèn)證周期長、資金需求大等 因素，我國高溫合金的產(chǎn)量增長緩慢，成材率較低。
近年來全球高溫合金市場穩(wěn)步增長，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2012 年至 2018 年全球高溫合金市場 規(guī)模，年均市場規(guī)模約為 108 億美元，2018 年全球高溫合金市場規(guī)模為 121.63 ，同比增 長 4.8%，預(yù)計 2024 年全球高溫合金市場規(guī)模將達到 17，我們認(rèn)為。
航空航天領(lǐng)域是高溫合金的主要 需求來源，當(dāng)前我國國防建設(shè)正處于關(guān)鍵時期，高溫合金市場需求將遠(yuǎn)超全球市場整體增速，目前陸航部隊已經(jīng)基本成型，我國自主研發(fā)的直 20 作為執(zhí)行突擊運輸、戰(zhàn)場通信，預(yù) 計將以空前規(guī)模裝備陸航部隊，參考美軍編制，我國陸航部隊未來 20 年直升機裝備空間約為 20。
短期來 看，未來 5 年直升機裝備缺口數(shù)量為 500 架，通常情況下，天然氣管線每 100-200 公司里設(shè)有一個壓氣站，每個壓氣站平均裝備 2 臺燃?xì)廨啓C。
據(jù)此計 算，天然氣管線所用燃?xì)廨啓C市場在 2019-2020 ，市場規(guī)模約為 35 億 元，未來 20 年共需高溫合金材料 12.5 萬噸，市場規(guī)模約為 375 億元。
參照我們對于軍機未來需求量的預(yù)測，假設(shè)我國航空發(fā)動機的裝備比為 1.5，每 5 年存量戰(zhàn)機需更換全新 發(fā)動機次數(shù)平均為 1，假設(shè) 5 年內(nèi)全部老戰(zhàn)機需要進行 1 次換發(fā)，據(jù)此測算，未來 5 年戰(zhàn)斗機及教練機發(fā)動 機需求為 4374。
運輸機發(fā)動機需求為 1200 臺，直升機發(fā)動機需求為 3000 臺，未來 20 年戰(zhàn)斗機及教練機需 求為 30246 ，運輸機發(fā)動機需求為 12000 臺，直升機發(fā)動機需求為 22500 臺，4.2.4.2 核電領(lǐng)域高溫合金市場空間測算，“兩機”需求占到高溫合金需求的 85%。
目前高溫合金最主要應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天發(fā)動機，占到整體下游 需求的55%，另有35%應(yīng)用于燃?xì)廨啓C，在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金材料用量占到發(fā)動機總質(zhì)量的40%-60%，主要應(yīng)用于四大熱端部件，燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤。
此外還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴 口等部件，高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在 600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的，高 溫合金具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲性能、斷裂韌性等綜合性能，高溫合金的 最大特點不是其絕對熔點很高，而是在高溫下仍然具有良好的特性。
國外高溫合金牌號是按照廠家注冊商標(biāo)來命名，國外主要廠家高溫合金牌號如下：，4.3 航空發(fā)動機核心零部件實現(xiàn)進口替代，（報告觀點屬于原作者，僅供參考，報告來源：中信建投）。
國防預(yù)算持續(xù)增加是國防工業(yè)發(fā)展的客觀需求，國防建設(shè)要與經(jīng)濟建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，與國家安全和發(fā)展利益 相適應(yīng)，根據(jù)國防需要和國民經(jīng)濟發(fā)展水平調(diào)整國防預(yù)算規(guī)模是各，無論從國防預(yù)算占國內(nèi)生產(chǎn) 總值、國家財政支出的比重。
還是從人均數(shù)額看，中國的國防投入水平都低于世界主要國家，近年來中國適 度加大國防投入，其中相當(dāng)一部分是為了彌補過去投入的不足，主要用于更新武裝裝備、改善軍人的生活待遇 和基層部，當(dāng)前裝備費占比日益提升，訓(xùn)練維持費也有望持續(xù)增加。
在軍隊變得更加精悍的條 件下，與武器裝備采購相關(guān)的裝備費、訓(xùn)練維持費占比仍有提升，后續(xù)有一系列政策出臺支持高溫合金研發(fā)與生產(chǎn)，其中《中國制造 2025》提出大力推進新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)，將包含高端金屬結(jié)構(gòu)材料在內(nèi)的六大新材料作為發(fā)展重點，明確力爭在 2025 年以前使我國新材料產(chǎn)業(yè)進入世，供需缺口長期存在，企業(yè)高毛利長期維持。
根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018 年我國高溫合金市場需求量約 3.74 萬，產(chǎn)量約 2.18 萬噸，供需缺口在 15000 噸以上，由于高溫合金高門檻特性，未來行業(yè)供需缺口主要是 依靠現(xiàn)有企業(yè)產(chǎn)能擴張實現(xiàn)，行業(yè)競爭格局穩(wěn)定。
得益于良好的競爭格局，企業(yè)高毛利長期保持，以撫順特鋼 為例，高溫合金板塊長期保持在 40%以上。
電磁攪拌控制激光固態(tài)成形Inconel 718高溫合金的組織和機械性能
圖6也顯示了EMS對LSFedInconel 71，各試樣的硬度隨電磁場強度的增加而增加，當(dāng)磁場強度為0、30、50和80 mT時，試樣的平均硬度值分別為277、290、326和32，材料的硬度與其顯微組織有關(guān)，Laves相在Inconel 718高溫合金中是一，該相的存在可以提高材料的硬度。
然而，Laves相的形成消耗了大量的均一元素，如Nb和Ti，這不利于γ基體的強化，在沉積狀態(tài)下，γ枝晶主要通過合金元素的固溶強化得到強化，如圖3所示。
EMS降低了Laves相的尺寸和數(shù)量，使得更多的合金元素分布在γ枝晶中，從而提高了γ基體的硬度，(1）電磁攪拌對LSFedInconel 718高，Laves相的形態(tài)由條狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙睢?/p>
數(shù)量減少，對EMS制備的LSFed Inconel 718高，結(jié)果如圖5所示，在沒有EMS的情況下，兩道道焊道重疊區(qū)域的殘余應(yīng)力絕對值高達500 MP。
遠(yuǎn)高于內(nèi)道焊區(qū)的殘余應(yīng)力絕對值，隨著電磁場強度的增加，重疊區(qū)域的殘余應(yīng)力增加速度相對較慢，內(nèi)道區(qū)域的殘余應(yīng)力增加速度較快，如電磁場強度為50 mT時，前者為450 MPa。
后者為300 MPa，這兩個區(qū)域的殘余應(yīng)力差相應(yīng)減小，同時，不添加EMS時，N + 1孔道的殘余應(yīng)力小于N孔道的殘余應(yīng)力，如圖5a所示，這意味著低密度凝固過程中的熱積累會影響組織的均勻性。
加入EMS后，這種趨勢減弱，如圖5b所示，進一步提高電磁場強度50 c太如圖5所示，通過N + 1的殘余應(yīng)力是略高于通過N還應(yīng)該指出，樣品的平均殘余應(yīng)力水平與EMS沉積高于樣本沒有EM，當(dāng)磁場強度為0 ~ 80 mT時。
沉積試樣的平均殘余應(yīng)力分別為223、270、330，本實驗中使用的不同樣品的電磁場強度分別為0、30、，LSF的詳細(xì)示意圖如圖1所示，工藝參數(shù)如下：激光功率P=1800W，掃描速度v=9mm/s。
光斑直徑D0=3mm，相鄰焊道重疊η=40%，Z方向增量ΔZ=0.3mm，保護氣體流量（Ar）fgas=6L/min，沉積了幾個試塊，用于微觀結(jié)構(gòu)觀察和機械性能測試（見圖2）。
圖4 不同電磁場強度下EMS- LSFed Inc，(a) 0 mT，(b) 30 mT，(c) 50 mT，(d) 80 mT。
為了比較不同試樣的斷裂機理，利用SEM觀察了斷裂形貌，結(jié)果如圖8所示，添加或不添加EMS的沉積試樣的斷口表面均呈現(xiàn)典型的，如圖8a所示，韌窩中有破碎和剝落的顆粒，在韌窩周圍形成微裂紋。
從顆粒的形狀、分布和數(shù)量等方面確定其為分布在枝晶間，Laves相是脆性的，在外界載荷下很難變形，應(yīng)力集中發(fā)生在Laves與γ基體的界面上，當(dāng)應(yīng)力水平足夠高時，界面會形成微裂紋，部分Laves粒子會斷裂釋放應(yīng)力，因此。
Laves相的存在不利于材料的拉伸性能，尤其是延性，在LSF過程中應(yīng)用EMS后，酒窩中Laves相顆粒數(shù)量減少，酒窩形狀更加規(guī)則。
如圖8b所示，來源：Control of microstruct，Optics &Laser Technology，4，結(jié)論。
3.結(jié)果與討論，激光固相成形Inconel718高溫合金工件中粗大，為提高合金的組織和機械性能，采用電磁攪拌(EMS)技術(shù)改變合金熔池的凝固過程，結(jié)果表明:EMS不能完全消除外延生長的柱狀晶，但液態(tài)金屬的強對流可以有效地影響固液界面生長模式。
合金元素在固液界面前緣的偏析受到抑制，整體過冷度相應(yīng)降低，對比不同工藝參數(shù)下形成的試樣的顯微組織，發(fā)現(xiàn)隨著磁場強度的增加，枝晶間形成的γ+Laves共晶相的尺寸和數(shù)量減小，合金元素分布更加均勻，殘余應(yīng)力分布更加均勻。
有利于再結(jié)晶后晶粒的細(xì)化，機械性能測試結(jié)果表明，使用EMS后，抗拉強度提高了100 MPa，延伸率提高了22%，合金的室溫高周疲勞性能也從沉積態(tài)的4.09 × 1。
熱處理態(tài)的5.45 × 104循環(huán)提高到12.73，圖7 不同電磁場強度熱處理后的LSFed Inco，(a) 0 mT，(b) 30 mT，(c) 50 mT，(d) 80 mT。
圖10 LSFed Inconel 718高溫合金，(a)和(b)處于沉積狀態(tài)，(c)和(d)經(jīng)過熱處理，(a)和(c)在沒有EMS的情況下制備，(b)和(d)在有EMS的情況下制備，電磁強度為50 mT，3．5。
LSFed Inconel 718高溫合金試樣的，在聚變反應(yīng)堆的運行過程中，分流器將受到高通量等離子體和中子輻照的循環(huán)頭負(fù)荷，結(jié)果表明，W材料的熔融再結(jié)晶開裂和塑性/蠕變變形可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐，雖然導(dǎo)流器材料最重要的機械性能之一是疲勞性能，但關(guān)于W材料的疲勞壽命實驗數(shù)據(jù)非常有限。
上圖為摻k W棒與常規(guī)熱軋純W板的低周疲勞壽命，在高應(yīng)變條件下，再結(jié)晶k摻雜W棒材(900°C，0.33 h)的疲勞壽命與純W棒材相似，而在低應(yīng)變條件下，k摻雜W棒材的疲勞壽命較長，再結(jié)晶k摻雜W棒材的疲勞壽命比純再結(jié)晶W棒材的疲勞。
3．3． LSFedInconel 718高溫合金，結(jié)果表明，LSFed試樣中再結(jié)晶晶粒組織的分布與殘余應(yīng)力的大，高的殘余應(yīng)力增強了再結(jié)晶過程，使晶粒更加細(xì)小，從圖8中還可以看出。
隨著磁場強度的增加，小于150 μm的小晶粒比例增加，而在較大的晶粒中則呈現(xiàn)相反的趨勢，而80mt更高的磁場強度會導(dǎo)致大顆粒和小顆粒在整個，這可能是由于使用過大的電磁場強度時產(chǎn)生的亂流。
具體原因還需要進一步分析，為了觀察沉積態(tài)LSFedInconel 718高溫，從試塊上切下垂直于激光掃描方向的小截面，用砂紙打磨和拋光，并用10ml CH5（OH）+10ml HCl+5，所使用的熱處理工藝如下：在1100°C下固溶處理1，空氣冷卻至室溫，然后在980°C下時效1 h。
空氣冷卻至室溫，然后在720°C下時效8 h，爐內(nèi)連續(xù)冷卻至620°C，在620°C下保持8 h，最后空氣冷卻至室溫，通過MR5000光學(xué)顯微鏡（OM）觀察微觀結(jié)構(gòu)，圖8 不同電磁場強度熱處理后的LSFed Inco，至于熱處理樣品如圖7所示b。
lsf樣品制作的抗拉強度電磁場強度0，30、50和80噸增加到1359，1388，1362和1352 MPa，分別高于as-deposited樣品和偽造的材料在。
拉伸強度的提高主要是由于時效過程中γ″相和γ′相的，眾所周知，γ -″相和γ′相等析出相強化相的形成對合金元素的，1100℃固溶處理足以實現(xiàn)合金元素的均勻化，這有利于拉伸強度的提高，這意味著EMS引起的Laves形狀和數(shù)量的改變。
可以降低Laves周圍發(fā)生應(yīng)力集中和微裂紋形成的概，圖8c和d為熱處理后試樣的斷口，在熱處理后的斷口中，有EMS和沒有EMS沉積的試樣沒有明顯的區(qū)別，這也表明熱處理后的試樣具有幾乎相同的拉伸性能，由此可以得出。
EMS對Inconel 718高溫合金1100℃高，使用維氏顯微壓痕法測量殘余應(yīng)力，Suresh等人首次報告了該方法，Carlsson等人將其應(yīng)用于金屬材料，測量維氏顯微硬度壓痕的實際面積，并與標(biāo)稱面積進行比較，通過擬合公式計算殘余應(yīng)力。
試樣的拉伸試驗在INSTRON 3382通用材料試，拉伸速度為2 mm/min，試樣的高周疲勞性能在INSTRON 8802液壓疲，試驗條件如下：應(yīng)力比R=?1、光滑的疲勞試樣，載荷頻率f=10 Hz，最大應(yīng)力Fmax=750 MPa，對于拉伸和疲勞試驗，在每種條件下測試三個樣品。
并計算拉伸強度、伸長率和疲勞壽命周期的平均值，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，拉伸和疲勞試驗后，使用TESCAN VEGA II-LMH掃描電子顯，500oC時接收和再結(jié)晶k摻雜W棒軸向疲勞壽命，也繪制了Schmunk等人在815℃和1232℃沿。
EMS應(yīng)用于LSF工藝時，Laves相的形貌發(fā)生了明顯的變化，如圖3所示，對應(yīng)的高倍掃描電鏡圖像如圖4所示，可以看出，加入EMS后。
Laves相的形貌由未采用電磁攪拌時的連續(xù)長條狀轉(zhuǎn)，如圖3c所示，在磁場強度為80 mT時變?yōu)榱?，如圖3d所示，在枝晶間形成Laves相的原因是Nb、Al、Ti等。
EMS通過對液態(tài)金屬的劇烈攪拌，使合金元素重新分布到遠(yuǎn)離固液界面的液態(tài)金屬中，從而減輕合金的偏析，Laves相的持續(xù)生長受到抑制，其形態(tài)也發(fā)生相應(yīng)的變化，用Image Pro Plus軟件對Laves相的，結(jié)果表明，EMS處理后Laves相的體積分?jǐn)?shù)明顯降低。
表1 Inconel 718高溫合金粉末化學(xué)成分(，圖5 不同電磁場強度下制備的LSFed Incon，(a) 0 mT，(b) 30 mT，(c) 50 mT。
(d) 80 mT，LSFed Inconel 718高溫合金試樣在室，對于沉積態(tài)試樣，施加0 mT和50 mT電磁場時，疲勞壽命周期分別為4.09 × 104和8.21 ，應(yīng)用EMS后，疲勞壽命提高了一倍。
疲勞壽命的提高與顯微組織有關(guān)，其中，熔覆試樣中Laves相的形態(tài)和數(shù)量對試樣的疲勞性能，一方面，較大的Laves相條帶脆性較大，在循環(huán)荷載作用下容易產(chǎn)生裂紋，形成疲勞裂紋源，從而減少Laves相。
延長疲勞壽命，另一方面，在適當(dāng)?shù)臅r效溫度下，Laves相的減少會向基體釋放更多的合金元素，從而形成更多的強化相。
這些都有利于沉積態(tài)LSFed樣品的疲勞性能，熱處理后，當(dāng)磁場強度為0 mT和50 mT時，疲勞壽命分別增加到5.45 × 104和12.73，可見，熱處理可以有效提高LSFed試樣的疲勞性能(見圖1，激光固體成形(Laser solid formin，LSF)是一種以激光束為熱源。
在重建程序的控制下逐層熔化粉末并形成金屬結(jié)構(gòu)的增材，與傳統(tǒng)的材料制造工藝如鑄造、鍛造、焊接等不同，LSF可以自由、快速地制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且所制造的材料結(jié)構(gòu)致密，機械性能優(yōu)異。
以LSFed Inconel 718高溫合金試樣為，證明其拉伸性能優(yōu)于工程應(yīng)用的鍛造標(biāo)準(zhǔn)，然而，LSFed Inconel 718高溫合金試樣在熱，且柱狀晶粒分布不均勻，導(dǎo)致其疲勞性能偏低。
不能滿足航空航天行業(yè)的實際應(yīng)用，因此，近年來LSF技術(shù)在高溫合金組織制造中的應(yīng)用受到了限，至于不同樣本的平均殘余應(yīng)力值，它可以看到，兩個相鄰的重疊區(qū)域的殘余應(yīng)力傳遞接近不同的樣本，而每個傳遞的內(nèi)部地區(qū)平均值增加隨著電磁場強度的增加，這表明。
EMS顯著提高了孔道內(nèi)區(qū)域的殘余應(yīng)力水平，但對相鄰孔道重疊區(qū)域的影響不顯著，眾所周知，電磁場只能通過劇烈的攪拌來影響熔池中的液態(tài)金屬，從而實現(xiàn)液態(tài)金屬的劇烈對流，從而使熔池中的溫度場和合金元素分布發(fā)生相應(yīng)的變化。
而相鄰孔道交疊區(qū)域則經(jīng)歷了雙重淬火過程，這一過程幾乎不受電磁場的影響，（2）輔助電磁場的電磁攪拌作用使殘余應(yīng)力分布更加均，有利于再結(jié)晶后晶粒的細(xì)化，圖3 不同電磁場強度下制備的LSFed Incon。
(a) 0 mT，(b) 30 mT，(c) 50 mT，(d) 80 mT，電磁場對液態(tài)金屬的攪動也會影響溫度場，進而影響沉積態(tài)樣品的殘余應(yīng)力分布，因為攪拌和液態(tài)金屬的流動，整個熔池的溫度很容易和快速得到重新分配。
和溫度梯度的液體和固體界面將會擴大，導(dǎo)致快速凝固速度和較高的殘余應(yīng)力在內(nèi)部通過地區(qū)，同時，兩道道交疊區(qū)域的熱循環(huán)也發(fā)生了變化，冷卻速率降低。
導(dǎo)致該區(qū)域的殘余應(yīng)力減小，兩道道交疊區(qū)域的殘余應(yīng)力差異變小，磁場強度越大，攪拌效果越強，兩者的差值越小，3．4． LSFedInconel 718高溫合金。
當(dāng)磁場強度為30、50和80 mT時，Laves相體積分?jǐn)?shù)由未施加EMS時的5.49%變，同時Laves相體積分?jǐn)?shù)的降低意味著更多的合金元素，EDS分析顯示，隨著電磁場強度的增加，Nb和Ti在內(nèi)枝晶區(qū)含量增加，這兩種元素是γ″和γ′析出強化相形成的最重要元素。
如圖5所示，而Mo和Mn的含量略有下降，Al的含量不受影響，對應(yīng)于Nb的增加和Ti innerdendrite，他們的內(nèi)容interdendritric地區(qū)減少，導(dǎo)致更少的Nb和Ti的共晶反應(yīng)剩余物和γ階段。
因此導(dǎo)致洗滌階段的數(shù)量減少，以及形態(tài)學(xué)的改變，疲勞試樣的斷口形貌如圖9所示，結(jié)果表明，在50 mT的電磁強度下。
lssf合金在沉積態(tài)和熱處理態(tài)下的斷口形貌不同，沉積態(tài)試樣的斷口形貌比熱處理態(tài)試樣的斷口形貌光滑，疲勞裂紋擴展速度快，疲勞壽命較低，熱處理后試樣的粗?jǐn)嗫谝才c試樣中存在更細(xì)的晶粒相對應(yīng)，研究人員報道了晶粒尺寸對金屬材料[17]、[18]，在沈陽航空航天大學(xué)建立的激光金屬沉積系統(tǒng)上。
對Inconel 718高溫合金樣品進行了激光表面，該系統(tǒng)由5kW DL-HL-T5000B快速橫流C，為了實現(xiàn)對熔池的電磁攪拌效果，采用了電磁攪拌裝置，該裝置主要由兩對永磁體、一個鋁制轉(zhuǎn)盤和一個步進電機。
通過調(diào)節(jié)磁鐵之間的間隙可以實現(xiàn)不同的磁場強度，通過改變電機轉(zhuǎn)速可以獲得不同的頻率，基板固定在工作臺上，不隨轉(zhuǎn)盤和磁鐵旋轉(zhuǎn)，在LSF工藝之前，在磁鐵方向不變的情況下。
使用HT201高斯計在兩塊磁鐵（LSFed Inc，由于磁體遠(yuǎn)高于沉積樣品，因此在LSF過程中，磁場強度被認(rèn)為均勻分布在熔池中，實驗中使用的磁場頻率為50 Hz，并保持與所有樣品相同，3．1。
LSFed Inconel 718高溫合金試樣的顯，圖2 試樣用于室溫拉伸試驗(a)和疲勞試驗(b)，（4）在不允許高溫固溶處理的激光修復(fù)部件中，電磁攪拌可用于強化材料，如上圖。
在兩種不相混電解質(zhì)溶液(ITIES)的界面上的半導(dǎo)，由于鹽濃度的不同，該納米粒子非常薄(nm量級)，并且在沒有離子流過界面的情況下對電壓也很穩(wěn)定，納米粒子的表面張力和極化率加深了電勢阱。
當(dāng)粒子的尺寸大致在一個或幾個納米量級時，溶劑化作用的平衡將納米粒子推向水相，而電場則將其推向有機相，圖6 不同電磁場強度下制備的LSFed Incon，(a) 0 mT，(b) 30 mT，(c) 50 mT。
(d) 80 mT，江蘇激光聯(lián)盟導(dǎo)讀：，EMS對LSFed Inconel 718高溫合金，沉積態(tài)LSFedInconel 718合金(無EM，如圖3a所示，這種粗大的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是激光增材制造材料的典，在高溫合金、鈦合金等多種激光增材制造材料中都存在，定向凝固組織也導(dǎo)致了材料的各向異性。
對于電磁沉積的樣品，其枝晶結(jié)構(gòu)與沉積時相同，表明電磁沉積并沒有改變磁場特性下的枝晶結(jié)構(gòu)，測量了枝晶的初臂間距，結(jié)果表明，隨著磁場強度的增加。
初臂間距增大，證明了枝晶臂間距與溫度梯度成正比，與過冷度成反比，隨著EMS對熔池的攪拌，強烈的對流可以將富集的合金元素從枝晶間區(qū)移開，降低本構(gòu)過冷度，同時還可以增大液固界面前的溫度梯度，這些都有利于增大主臂空間。
上述結(jié)果表明，隨著電磁場強度的增加，電磁場對液態(tài)金屬攪拌作用的增強，對液態(tài)金屬組織的改變有有益的效果，本文探討了電磁攪拌控制激光固態(tài)成形Inconel ，圖9 lssfed Inconel 718高溫合金，圖1電磁攪拌輔助激光固體成形裝置設(shè)計方案，江蘇激光聯(lián)盟陳長軍原創(chuàng)作品。
?。?）通過對合金組織的改性，提高了合金的拉伸性能和高周疲勞性能，高溫后固溶處理會使強化效果減弱，表2 研究了LSFed Inconel 718高溫，３．２． LSFedInconel 718高溫合金，LSFedInconel 718高溫合金殘余應(yīng)力分，圖7為熱處理后不同電磁場強度的LSFedIncon，圖8為不同尺寸范圍的晶粒尺寸統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
如圖7所示，熱處理后樣品均發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶，晶粒較沉積態(tài)晶粒細(xì)化，在30 ~ 80 mT的電磁場強度范圍內(nèi)，晶粒結(jié)構(gòu)明顯變細(xì)，但在80 mT的電磁場強度較大時，也會形成一些較大尺寸的晶粒。
如圖8所示，再結(jié)晶樣品中存在較多粒徑大于350 μm的晶粒，doi.org/10.1016/j.optlast，圖11 lssfed Inconel 718高溫合，(左)兩種不混溶的電解質(zhì)溶液之間的界面卡通，納米粒子吸附在界面上(實際上納米粒子比離子大得多)，這三條曲線對應(yīng)的零場吸收峰分別為490、560和6，1。
介紹，需要指出的是，不同磁場強度沉積的試樣在熱處理后抗拉強度與塑性的差，如圖6所示，說明電磁攪拌對熱處理后的試樣的影響并不顯著。
對于大多數(shù)修復(fù)問題，不允許進行更高溫度的固溶處理，這種處理將保留沉積樣品的典型特征，EMS可以用于增強激光修復(fù)零件的材料，因為不允許更高的溫度固溶處理，2，實驗的程序。
電磁攪拌(EMS)通過改變液態(tài)金屬在熔池中的凝固行，成功地應(yīng)用于焊接過程中，以減少冶金缺陷和變形，Kern等人研究了激光焊接中磁攪拌的影響，他們發(fā)現(xiàn)磁流體動機械機制的利用使熔體流動“層疊化”，在熔池液態(tài)金屬的凝固行為LSF具有類似的特征與焊接，所以電磁攪拌和激光固體形成的組合能給一個新的解決方。
Qin 等研究了磁場攪拌對鈦合金激光金屬沉積的影響，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場增強了熔池中的對流，提高了熔池的冷卻速度，使熔池的顯微組織更精細(xì)，機械性能更好，Yu 等報道了電磁攪拌在激光熔覆鋼基WC/Co層上。
結(jié)果表明:在電磁場的攪拌作用下，熔覆層無氣孔和裂紋，為了改善LSFed Inconel 718高溫合金，Yu等在LSF處理中加入旋轉(zhuǎn)磁場，發(fā)現(xiàn)電磁攪拌能有效影響枝晶間區(qū)γ+Laves共晶相。
提高LSFed材料的顯微硬度，參考文獻：W.D，Huang，Laser solid forming，Northwestern Polytechnica，Xi’an (2007)，F(xiàn).C，Liu。
X.Lin，W.W，Zhao，X.M，Zhao，J，Chen，W.D。
Huang，Effect of solutiontreatme，Rare Metal Mater，Eng.，39 (2010)，pp，1519-1524，采用等離子體旋轉(zhuǎn)電極工藝(PREP)制備了尺寸約為。
粉末的化學(xué)成分見表1，基板由304不銹鋼板切割而成，尺寸為150 mm × 60 mm × 6 mm，在LSF工藝前，先用砂紙打磨基材表面。
然后用丙酮清洗，圖9為不同電磁場強度下，LSFed Inconel 718高溫合金在沉積狀，對于沉積態(tài)試樣(圖9a)，EMS可以同時有效提高拉伸強度和塑性。
在磁場強度為30、50、80 mT時，拉伸強度分別為1023、1048、1072 MPa，相應(yīng)樣品的伸長率分別為12%、25%、34%和32，結(jié)果表明，在沉積狀態(tài)下。
EMS同時提高了材料的強度和塑性，材料的強化是由于γ枝晶基體的固溶強化，因為EMS可以有效地增強熔池中液態(tài)金屬的對流，增加固液界面的溫度梯度，降低凝固的本構(gòu)過冷傾向，這些都將導(dǎo)致γ枝晶中合金元素含量的增加和抗拉強度的，材料的延性與Laves相的形態(tài)和數(shù)量有關(guān)。
在外界荷載[15]作用下，Laves相的脆性往往會導(dǎo)致材料在變形過程中出現(xiàn)應(yīng)，因此，在較高的磁場強度下，當(dāng)EMS使Laves相的尺寸和數(shù)量減小時，沉積試樣的伸長率相應(yīng)增大，本文將電磁攪拌引入Inconel718高溫合金的L，對熔敷態(tài)和熱處理態(tài)試樣的組織、拉伸性能和高周疲勞性。
目的是優(yōu)化LSFed Inconel 718高溫合。
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