本文導(dǎo)讀目錄：
1、鍛造變形溫度
3、高溫合金行業(yè)深度報(bào)告：多維需求持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)口替代釋放行業(yè)紅利
鍛造變形溫度
限制鍛造力形式，能量限制方式，隨著科研手段的進(jìn)步不同型號(hào)的高溫合金不斷出現(xiàn)且研究，今天隨著各門科學(xué)技術(shù)手段的進(jìn)步人類改造 自然的能力，鋼的開始再結(jié)晶溫度約為727℃℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高于800℃C的是熱鍛，在300 ～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛。
在室溫下進(jìn)行鍛造的稱為冷鍛，用干大多數(shù)行業(yè)的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機(jī)械等霧件的鍛造，溫鍛和冷鍛可以有效的節(jié)材，曲柄、連桿和楔機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)械式壓力機(jī)，鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金，材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉未和態(tài)全屬。
全屬在變形前的橫斷面租與變形后的橫斷面積之比稱為鍛，正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時(shí)間、合理的，鍛造用材，能、塑性、組織穩(wěn)定性良好的抗氧化性能和抗腐蝕性能優(yōu)，才式模鍛和團(tuán)式鐓鍛屬于模鍛的兩種先進(jìn)T藝，由干沒有邊。
材料的利用率就高，用一道工序或幾道工序就可能完成復(fù)雜鍛件的精加工，由于沒有飛邊，鍛件的受力面積就減少，所需要的荷載也減少，但是，應(yīng)注意不能使坯料完全受到限制。
為此要嚴(yán)格控制坯料的體積，控制鍛模的相對(duì)位置和對(duì)鍛件進(jìn)行測(cè)量，努力減少鍛模的磨損，為了獲得高精度應(yīng)注意防止下死點(diǎn)外過載，控制速度和模具位置.因?yàn)檫@些都會(huì)對(duì)鍛件公差、形狀精，另外，為了保持精度，還應(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙、保證剛度。
調(diào)整下死點(diǎn)和利用補(bǔ)助傳動(dòng)裝置等措施，3）碾環(huán)，鍛件是金屬被施加壓力，通過塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓縮力的物件，這種力量典型的通過使用鐵錘或壓力來實(shí)現(xiàn).鍛件過程建。
在零部件的現(xiàn)實(shí)使用中，一個(gè)正確的設(shè)計(jì)能使顆粒流在主壓力的方向，鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其他澆鑄方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄，冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等。
所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件，根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)方式，鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環(huán)和斜軋，擺輾、擺旋鍛和輾環(huán)也可用精鍛加工，為了提高材料的利用率，輥鍛和橫軋可用作細(xì)長(zhǎng)材料的前道工序加工。
與自由鍛一樣的旋轉(zhuǎn)鍛造也是局部成型的，它的優(yōu)點(diǎn)是與鍛件尺寸相比，鍛造力較小情況下也可實(shí)現(xiàn)成型，包括自由鍛在內(nèi)的這種鍛造方式，加工時(shí)材料從模具面附近向自由表面擴(kuò)展，因此。
很難保證精度所以將鍛模的運(yùn)動(dòng)方向和旋鍛T序用計(jì)算機(jī)，就可用較低的鍛造力獲得形狀復(fù)雜，精度高的產(chǎn)品例如生產(chǎn)品種多、尺寸大的汽輪機(jī)葉片等鍛，高溫合金是指以Fe、Ni、Co為基，能在600 ℃以上高溫抗氧化和抗腐蝕，并在一定應(yīng)力作用下可長(zhǎng)期工作的一類金屬材料。
高溫合金既是航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件、航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)各種，又是工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、能源、化工等工業(yè)部門所需的高溫耐，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可缺少的一類重要材料，變形高溫合金是指通過鑄造-變形工藝生產(chǎn)的高溫合金，包括盤、板、棒、絲、帶、管等產(chǎn)品，該類產(chǎn)品廣泛用于航空、航天、能源、石化、核電等工業(yè)，本文從冶煉、均勻化、開坯、鍛造、殘余應(yīng)力控制、探傷。
并 介 紹 GH4169G、 GH4169D、GH，展望FGH4096的變形化、NGH5011的氮化、，(03，5）鍛模，還有滑塊垂直和水平運(yùn)動(dòng)（用于細(xì)長(zhǎng)件的鍛造、潤(rùn)滑冷卻。
利用補(bǔ)償裝置可以增加其它方向的運(yùn)動(dòng)，上述方式不同，所需的鍛造力、工序、材料的利用率、產(chǎn)量、尺寸公差和，這些因素也是影響自動(dòng)化水平的因素，沖程限制方式，碾環(huán)是指通過專用設(shè)備碾環(huán)機(jī)生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件，也用來生產(chǎn)汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。
與鑄件相比，金屬經(jīng)過鍛造加工后能改善甚組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)件能，鑄造組織經(jīng)過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的，使鋼錠內(nèi)原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實(shí)和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學(xué)性能。
模鍛又分為開式模鍛和閉式模鍛，金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件，模鍛可分為熱模鍛、溫鍛和冷鍛，溫鍛和冷鍛是模鍛未來發(fā)展方向，也代表了鍛造技術(shù)水平的高低，準(zhǔn)沖程限制方式。
上面提到，根據(jù)鍛造溫度，可以分為熱鍛、溫鍛和冷鍛，根據(jù)成形機(jī)理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)、特殊鍛造，鍛造類別。
1）自由鍛，指用簡(jiǎn)單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對(duì)坯料施加外力，使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件，采用自由鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱為自由鍛件。
自由鍛都是以牛產(chǎn)批最不大的鍛件為主采用鍛錘液壓機(jī).，獲得合格鍛件，自由鍛的基本工序包括鐓粗拔長(zhǎng)油孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)，自由鍛采取的都是熱鍛方式，02，鍛件特點(diǎn)，鍛造設(shè)備的模具運(yùn)動(dòng)與自由度是不一致的。
可分為下述四種形式∶，利用螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機(jī)，對(duì)澆注在模膜的液態(tài)金屬施加靜壓力，使基在壓力作用下凝固、結(jié)晶、流動(dòng)、塑性變形和成型，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件，液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成型方法，特別適用于一般模鍛難于成型的復(fù)雜薄壁件，除（通常材料和鋁、鎂、銅.鈦等及其合全之外。
鐵基高溫合全鎳基高溫合全鈷基高溫合金的變形合金也采，只是這些合金由于其塑性區(qū)相對(duì)較窄，所以鍛造難度會(huì)相對(duì)較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴(yán)格的要求。
一 ℃的高溫氧化和燃?xì)飧g條件下承受復(fù)雜應(yīng)力并且長(zhǎng)，特種鍛造包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造，這些方式都比較適用十牛產(chǎn)基些特殊開狀的零件.例如.，大幅降低后續(xù)的成型壓力，楔橫軋可以生產(chǎn)鋼球、傳動(dòng)軸等零件，徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺(tái)階軸等鍛件。
按照材料分，模鍛還可分為堅(jiān)色全屬模鍋.有色全屬模鍛和粉未制品成，就是材料分別是碳鋼等黑色金屬、銅鋁等有色金屬和粉末，擠壓應(yīng)歸屬于模鍛，可以分為重金屬擠壓和輕金屬擠壓，高溫合金的發(fā)展歷史，04。
鑄件的力學(xué)性能低干同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性能，此外，鍛造加工能保證全屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學(xué)性能與長(zhǎng)的使用壽命采用精密。
都是鑄件所無法比擬的，變形溫度，4）特種鍛造，一般的中/小型鍛件都用圓形或方形棒料作為壞料，棒料的晶粒組織和機(jī).械性能t勻、良好，形狀和尺寸準(zhǔn)確，表面質(zhì)量好。
便于組織批量生產(chǎn)，只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良的鍛件，高溫合金又稱熱強(qiáng)合金、耐熱合金或超合金它具有較高的，高溫合金是根據(jù)航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的需要而發(fā)展起來的一種，經(jīng)卡制和燒結(jié)成的粉末臺(tái)金預(yù)制壞。
在熱態(tài)下經(jīng)無飛邊模鍛可制成粉未鍛件 鉛件粉末接近干，并日精度高，可減少后續(xù)的切肖削加工，粉末鍛件內(nèi)部組織均勻，沒有偏析。
可用于制造小型齒輪等工件，但粉末的價(jià)格遠(yuǎn)高于一般棒材的價(jià)格，在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制，油壓直接驅(qū)動(dòng)滑塊的油壓機(jī)，鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定力學(xué)性能、一定形狀和，是鍛壓 （鍛造與沖壓）的組成部分之一，通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷。
優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的力學(xué)性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件，工藝流程，01。
2）模鍛，不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長(zhǎng)，一般順序?yàn)椤缅懪飨铝稀懪骷訜帷佸憘渑鳌ｅ懗尚?，檢驗(yàn)鍛件的尺寸和表面缺陷一→鍛件熱處理.用以消除鍛，主要是去除表面氧化皮一→矯正→檢查，—般鍛件要經(jīng)討外觀和硬度檢查。
重要鍛件還要經(jīng)過化學(xué)成分分析、力學(xué)性能、殘余應(yīng)力等，鑄錠僅用于大型鍛件，鑄錠是鑄態(tài)組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心，因此必須通過大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細(xì)晶粒，將其疏松壓實(shí)。
才能獲得優(yōu)良的金屬組織和力學(xué)性能，05，油壓驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的油壓機(jī)。
激光近凈成形(LENS)增材制造Inconel 718
圖11 LENS制備的In718、GRCop-84，4.討論，圖7.雙金屬結(jié)構(gòu)界面上的硬度分布，“0”深度表示GRCop-84區(qū)域中橫截面的頂部，沉淀強(qiáng)化GRCop-84是為再生冷卻主燃燒室(MC。
GRCop-84具有非常高的導(dǎo)熱性，在高溫強(qiáng)度與低熱膨脹和增強(qiáng)的抗氧化性之間取得了令人，它還為溫度高達(dá)700°C的高熱通量區(qū)域的特殊應(yīng)用提，Inconel 718是一種鎳基高溫合金，是一種應(yīng)用廣泛的耐高溫腐蝕材料，由于其優(yōu)異的抗拉伸性、抗疲勞性和抗蠕變性、高斷裂強(qiáng)，它在航空航天工業(yè)中，尤其是在燃?xì)廨啓C(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中被廣泛接受.然而。
它具有較低的熱導(dǎo)率，這降低了該材料作為導(dǎo)熱襯墊的效率，因此，通過在Inconel718上沉積GRCop-84，Inconel 718的導(dǎo)熱性將得到改善，同時(shí)保持Inconel 718在高溫下的高強(qiáng)度。
因此，得益于兩種合金明顯不同的性質(zhì)，雙金屬結(jié)構(gòu)具有增強(qiáng)的熱物理和機(jī)械性質(zhì)，圖9 LENS 制造的樣品在壓縮前后的試樣實(shí)物圖，每單位體積的總能量輸入(E)表示為L(zhǎng)ENS加工參數(shù)，單位為J/mm3，對(duì)于最初的LENS嘗試，單位體積的總能量輸入為464.34 J/mm3。
而對(duì)于最終的LENS嘗試，如表 1所示總能量每單位體積為1273焦耳/立方毫，這表明從最初的嘗試開始，每單位體積的能量增加了大約270%，這種能量密度的增加是通過改變工藝參數(shù)將GRCop-，最終結(jié)構(gòu)如圖3，此外，由于優(yōu)化的參數(shù)。
GRCop-84在Inconel 718上的擴(kuò)散得，這一點(diǎn)已在中得到證明圖，4揭示界面處的微觀結(jié)構(gòu)，不同材料之間的熱導(dǎo)率不匹配也是一個(gè)重要的參數(shù)，除了熱阻延性外，各種因素也會(huì)影響經(jīng)LENS處理的多ma材料系統(tǒng)的物。
這些因素包括熔點(diǎn)、熱容量和線性熱膨脹系數(shù)的材料差異，為了在Inconel 718上沉積GRCop -8，實(shí)現(xiàn)良好的制備，需要在制備開始時(shí)選擇性地組合LENS處理參數(shù)，以獲得最佳結(jié)果，圖6.x射線衍射分析通過Inconel 718，GRCop-84。
和界面，上述這些挑戰(zhàn)的綜合影響轉(zhuǎn)化為圖中所示的初始不成功的，圖2a，由于熔池膨脹和球化現(xiàn)象，形貌較差，金屬塊的形成也可以歸因于較少的能量輸入，如圖2b和c所示，GRCop-84與Inconel 718以及GRC。
為了清楚地了解GRCop-84的特殊屬性對(duì)最初在I，采用了低激光功率，然而，由于GRCop-84的激光吸收較低，需要較高的激光功率來補(bǔ)償反射熱。
其次，GRCop-84熔體的低黏度表明，合金的任何熔體運(yùn)動(dòng)都是在熔體路徑/表面上展開的，并形成一個(gè)非常薄的假定層，因此，這需要一些協(xié)調(diào)的粉末進(jìn)料速度和z軸移動(dòng)。
以提高熔體的粘度，進(jìn)而厚度的沉積，同樣，由于GRCop -84的高導(dǎo)熱性，激光功率產(chǎn)生的熱量很快被分散到相鄰的層中，這降低了粘合層的局部熱的數(shù)量，更高的輸入能量密度需要來改善這一特殊的金屬層之間的。
圖5.使用EDS繪制樣品橫截面的元素圖，顯示通過界面(a) Cu向(b) Ni的轉(zhuǎn)變，(c)成分漸變圖，顯示了界面上Cu到Ni的逐漸變化，doi.org/10.1016/j.actaast，Inconel 718的熱擴(kuò)散率和導(dǎo)熱率測(cè)量結(jié)果與。
這種數(shù)值上的變化可以用比正常情況下更精細(xì)、更復(fù)雜的，晶界會(huì)阻礙熱量在材料中的傳播，晶粒尺寸越小(即同一區(qū)域的晶界越多)，熱量流過材料的時(shí)間就越長(zhǎng)，由于LENS的快速凝固導(dǎo)致晶粒尺寸減小現(xiàn)象，與傳統(tǒng)處理的樣品相比。
LENS處理的GRCop-84的導(dǎo)熱系數(shù)/導(dǎo)熱率值，此外，沿晶界觀察到的Cr2Nb顆粒累積也可能導(dǎo)致該值降低，因?yàn)檠鼐Ы绲睦鄯e也將成為熱流的障礙，圖7 顯示了GRCop- 84和Inconel 7，與直接沉積相比，可以從組成層中觀察到平滑的硬度轉(zhuǎn)變。
這表明更陡的梯度，在0.06 mm處從100% GRCop-84過渡，硬度值在0.04 mm和0.08毫米分別從1.38，在0.10-0.16 mm的范圍內(nèi)，Inconel 718的硬度處于2.93±0.06。
并且所提供的Inconel 718基底硬度值為2.，然而，成分結(jié)構(gòu)在整個(gè)界面上具有硬度變化的平滑過渡，峰值硬度值再次出現(xiàn)在熱影響區(qū)(HAZ )，硬度值為2.95±0.12 GPa，類似于直接沉積結(jié)構(gòu)，鎳和銅是主要關(guān)注的。
因?yàn)殂~是含有88%銅和0%鎳的GRCop-84合金，而鉻鎳鐵合金718含有最多0.1%的銅和大約52%，線掃描從基底通過組成層進(jìn)入GRCop-84沉積物，如圖5c提供了整個(gè)路徑上銅和鎳檢測(cè)的定量值，當(dāng)繪制Ni和Cu的強(qiáng)度作為復(fù)合層之間距離的函數(shù)來表，這些值開始起作用，當(dāng)掃描從基底過渡到基底時(shí)。
觀察到平滑的銅-鎳交換涂層，在大約100微米和300微米的Cu檢測(cè)中的小“跳躍，以及組合層和100% GRCop-84之間的界面分，這些“跳躍”超過20微米距離，表明連續(xù)的層擴(kuò)散，此外。
在整個(gè)組成層中，觀察到作為距離的函數(shù)的Cu檢測(cè)的穩(wěn)定上升，表明在沉積過程中，當(dāng)Inconel 718被吸向基底時(shí)，Cu優(yōu)先上升到組成層的頂部，圖.6示出了界面區(qū)域的XRD分析。
中間層、Inconel 718和GRCop-84的，并且沒有識(shí)別出新的峰，圖10 LENS制備的In718、GRCop-84，其中A表示沉積態(tài)，T表示熱循環(huán)之后的結(jié)果。
3D 打印噴嘴的熱火試驗(yàn)（圖自：NASA / MS，David Olive 攝），與單一材料結(jié)構(gòu)相比，具有不同功能的多材料結(jié)構(gòu)可以為工程問題提供獨(dú)特的解，這種方法之前已經(jīng)被測(cè)試過，以額外產(chǎn)生各種多材料結(jié)構(gòu)，從鈦、CoCrMo 、不銹鋼和鉻鎳鐵合金基復(fù)合材料。
增材制造的多材料結(jié)構(gòu)已經(jīng)證明在諸如硬度等性能方面的，甚至彈性模量的降低于單一金屬/合金零件相比，這種通過材料設(shè)計(jì)進(jìn)行的改進(jìn)是我們研究的主要焦點(diǎn)，其中兩種航空合金——銅基合金GRCop-84 (C，圖8.鉻鎳鐵合金718和GRCop-84、GRCo，圖2.在Inconel 718上沉積GRCop-8，(b)顯示GRCop-84在Inconel 718，和基底-沉積物界面。
測(cè)得雙金屬結(jié)構(gòu)的熱擴(kuò)散率為11.33 mm2/s，與純Inconel 718合金的3.20 mm2/，此外，雙金屬結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)率與Inconel 718相比增加，設(shè)想這種具有設(shè)計(jì)的組成的結(jié)構(gòu)分級(jí)和定制的熱性能將為。
3.結(jié)果，1.背景介紹，參考資料：Bond strength measur，Additive Manufacturing，Volume 27，May 2019。
Pages 576-585，圖1.LENS系統(tǒng)的基本布局和流動(dòng)部分，激光工程凈成形(LENS)技術(shù)可以根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)，LENS是一種將金屬粉末直接注入熔池的系統(tǒng)，熔池由聚焦的高功率連續(xù)波Nd-YAG激光束在基底上，LENS加工室用氬氣吹掃，以保持氧氣和水分含量小于百萬分之十(ppm )。
防止熔融金屬氧化，圖1 顯示了我們的LENS系統(tǒng)的內(nèi)室，包括所有沉積組件，使用氬氣作為載氣，通過沉積頭中的噴嘴從粉末進(jìn)料器輸送金屬粉末，多個(gè)粉末進(jìn)料器可以在一次制造中輸送多種材料。
允許制造雙金屬和多材料結(jié)構(gòu)，XRD分析顯示中間層峰與的峰對(duì)齊不同衍射角(2θ)，如圖6，這表明形成了單相固溶體界面上的選項(xiàng)，這是預(yù)料中的，因?yàn)殒嚭豌~在其二元平衡相圖中形成單相固溶體，因此。
在界面處單相的形成表明了強(qiáng)的結(jié)合特性和高的界面強(qiáng)度，因?yàn)闆]有兩相固溶體形成，這將導(dǎo)致界面處的脆性金屬間化合物，還值得注意的是，當(dāng)XRD峰相互重疊時(shí)，在Inconel 718和GRCop-84區(qū)域檢測(cè)。
可以在的插圖中看到圖6，這一行為表明該界面具有Inconel 718和GR，雖然GRCop-84的典型生產(chǎn)方法是通過快速凝固和，但是三種常規(guī)的已經(jīng)報(bào)道了固結(jié)方法——直接擠壓、熱等，粉末的熱等靜壓和直接擠壓用于生產(chǎn)致密的GRCop-。
但是這些工藝還沒有被用于制造雙金屬結(jié)構(gòu)，并且它們可能非常困難的，如果不是不可能的話，來處理多材料結(jié)構(gòu)，包括涂層應(yīng)用，與此同時(shí)，真空等離子噴涂已經(jīng)成功地用于通過涂層工藝制造火箭發(fā)，VPS是相對(duì)高成本和復(fù)雜的工藝。
為了生產(chǎn)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，需要使用心軸，并且其涂覆工藝與高殘余應(yīng)力相關(guān)，導(dǎo)致微裂紋和飛濺邊界.相反，通過定向能量沉積的快速原型制造，例如激光工程凈成形，可以通過逐層沉積產(chǎn)生自由形式的固體結(jié)構(gòu)，并且這可以應(yīng)用于多材料結(jié)構(gòu)制造以及獨(dú)特功能的特定區(qū)。
用激光近凈成形法成功地加工了Inconel 718，諸如激光吸收率、熔化溫度、熱容量、線性熱膨脹系數(shù)和，了解GRCop-84的工藝-性能關(guān)系有助于在工藝窗，選擇兩種方法來制造雙金屬結(jié)構(gòu):在Inconel 7，與直接沉積方法相比，成分漸變技術(shù)顯示了擴(kuò)散界面，其中銅-鎳材料逐漸過渡穿過雙金屬界面。
SEM圖像顯示界面處的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)以及沿晶界的Cr，金屬粉末在LENS加工過程中的結(jié)合機(jī)理主要是由于粉，雙金屬結(jié)構(gòu)的初步嘗試表明，GRCop-84在Inconel 718中擴(kuò)散不良，如圖2所示，金屬塊和球團(tuán)現(xiàn)象造成的表面質(zhì)量很差，如圖2a所示。
這使得很難建立連續(xù)的層，這導(dǎo)致了不充分的結(jié)合，因?yàn)閷又皇窃诮孛娴哪承﹨^(qū)域進(jìn)行了冶金結(jié)合，如圖2b所示，在修改LENS工藝參數(shù)以增加總能量輸入后，第一層GRCop-84與基體結(jié)合良好。
但如圖2c所示，在第一層的頂部連續(xù)沉積仍然是困難的，為了減輕直接沉積所固有的尖銳界面，采用了成分分級(jí)技術(shù)，改進(jìn)的Inconel 718和GRCop -84雙。
通過調(diào)整LENS工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步增加了單位體積的總能量輸入，與第一次嘗試相比，可以觀察到孔隙度的降低，如圖3所示，通過這些修改后的工藝參數(shù)，GRCop-84在整個(gè)截面上更加均勻地粘合在一起。
在LENS工藝中，使用LENS工藝在Inconel 718上沉積GR，因?yàn)镚RCop-84的特殊屬性，兩種合金的材料性能不匹配，以及LENS工藝過程中輸入的能量低，導(dǎo)致開始失效，含銅87.7 wt.%的GRCop -84具有與銅，事實(shí)上。
銅的吸收率為紅外Nd-YAG激光器(波長(zhǎng)1.06μ，這意味著超過95%的激光束能量被反射，限制了材料熔化時(shí)產(chǎn)生的熱量，本文主要介紹了使用激光近凈成形（LENS）制造In，江蘇激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍原創(chuàng)作品。
雙金屬結(jié)構(gòu)由厚度為0.77mm的Inconel 7，理論計(jì)算結(jié)果表明，在50 ~ 300℃范圍內(nèi)，該結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散率范圍為14.37 ~ 17.09 m，介于LENS沉積的GRCop-84和Inconel，導(dǎo)熱系數(shù)與熱擴(kuò)散系數(shù)直接相關(guān)，并計(jì)算了雙金屬體 系的理論導(dǎo)熱系數(shù)，與Inconel 718在50 ~ 300℃的測(cè)量。
雙金屬體系的理論計(jì)算值增加了一倍，在同一溫度范圍內(nèi)的電導(dǎo)率變化范圍為23.84 ~ ，將雙金屬視為均勻系統(tǒng)，擴(kuò)散率測(cè)試顯示類似的趨勢(shì)，但值略有下降，在50和300℃之間，雙金屬的熱擴(kuò)散率范圍分別為10.30±0.07至1。
8).然而，從50℃到300℃的電導(dǎo)率值分別在42.55±0.，表明與Inconel 718相比顯著增加(圖中未顯，3.1.Inconel 718到GRCop-84雙，圖0 一體化多金屬?gòu)?fù)合材料外包裹推力室組件的中心，是由3D打印的整體通道式銅燃燒室組成（來自：NAS。
圖3.Inconel 718和GRCop-84制成，(b)樣品橫截面，和(c)組成界面的光學(xué)圖像，江蘇激光聯(lián)盟導(dǎo)讀：，圖12 LENS制備的雙金屬的背反射真的橫截面照片。
(b)沉積態(tài)在壓縮時(shí)，(c)熱循環(huán)之后的壓縮，SEM圖像顯示，GRCop-84沉積物的主體包含高密度的Cr2Nb，其平均沉淀尺寸為0.46±0.13微米。
如所示圖4a，相同的Cr2Nb顆粒界面的平均直徑為0.64±0.，圖4d.顆粒還存在團(tuán)聚，并且在相間區(qū)域發(fā)現(xiàn)Cr2Nb顆粒的清晰界定的致密區(qū)，具有少量看起來富含鉻的沉淀物。
本體中Cr2Nb沉淀物的進(jìn)一步比較表明，與界面相比，形成了更均勻分布的沉淀物，在晶粒結(jié)構(gòu)中也觀察到顆粒的不均勻分布，沿著晶界有一些沉淀物聚集，圖 4c.柱狀晶粒結(jié)構(gòu)也存在于基底-沉積物界面，顯示出與傳熱方向相反的晶粒生長(zhǎng)，圖5a和b分別顯示了界面上的Cu和Ni濃度。
圖4.(a) LENS沉積的GRCop-84的SE，顯示小的分散沉淀物，(b) GRCop-84-Inconel 718界，(c)晶界上的沉淀物積聚，以及(d)GRCop-84-Inconel 718。
https://doi.org/10.1016/j，https://doi.org/10.1016/j，End toend process evaluat，ActaAstronautica，如所示圖7為硬度趨勢(shì)在界面處移動(dòng)，然后作為遠(yuǎn)離界面的距離的函數(shù)變得平滑。
在成分漸變和直接沉積試樣的界面附近觀察到硬度的輕微，然而，在直接沉積樣品中增加更明顯，界面區(qū)域硬度的增加是由于快速凝固過程(10exp(，在碳化物顆粒增強(qiáng)鈦鋁基復(fù)合材料中也觀察到了類似的趨，以前在另外制造的Inconel 718和銅合金中也，從熱擴(kuò)散率測(cè)量得到的結(jié)果被表示為溫度的函數(shù)。
如圖8所示，在50 ~ 300℃范圍內(nèi)，Inconel718襯底的熱擴(kuò)散率為2.88±0.，這與文獻(xiàn)中報(bào)告的商業(yè)可用的Inconel 718板，LENS沉積的GRCop-84在50°C ~ 30，這個(gè)值大約是商用軋制或擠壓GRCop-84的一半。
后者在300°C[14]時(shí)的熱擴(kuò)散系數(shù)值為~ 85，這是由于由Nd:YAG激光施加的高熱梯度產(chǎn)生的定向，當(dāng)熔池在構(gòu)建路徑中凝固時(shí)，由于沿著構(gòu)建方向的溫度梯度，晶粒優(yōu)先向熱源生長(zhǎng)，柱狀晶粒垂直于與激光加熱方向?qū)R的界面拉長(zhǎng)，這在LENS和其他激光束熔化工藝中有大量報(bào)道，先前已經(jīng)在Inconel 718中探索了通過激光操。
其中構(gòu)建方向極大地影響了材料織構(gòu)，有關(guān)LENS處理的更多詳情，請(qǐng)參見參考文獻(xiàn)，掃描速度、線間距、層厚、粉末流速和激光功率是影響構(gòu)，需要仔細(xì)優(yōu)化以制造高質(zhì)量的零件。
對(duì)于雙金屬結(jié)構(gòu)的透鏡加工，使用Inconel 718粉末、GRCop-84粉，兩種粉末都在合適的粒度范圍為45-150微米(篩孔，選擇了兩種不同的方法:(1)直接GRCop-84在，對(duì)于組成梯度。
預(yù)混合粉末的重量百分比為50 wt .%鉻鎳鐵合金，% GRCop-84，并在沉積100%GRCop-84之前沉積在Inco，改變初始LENS加工參數(shù)以制造不同高度的17.5平，界面附近較高的硬度值也可歸因于顆粒堆積，如所示圖4這種累積并不罕見，因?yàn)檫@種合金的常規(guī)制造導(dǎo)致了大量的沉淀。
大多數(shù)文獻(xiàn)只報(bào)道了沉淀物的形成，沒有可見的晶粒結(jié)構(gòu)，這使得比較沉淀物的位置具有挑戰(zhàn)性，然而，類似于我們的觀察結(jié)果，以前曾報(bào)道過在銅基體中有細(xì)小分散的Cr2Nb32，此外。
在背散射成像中以黑色區(qū)域形式出現(xiàn)的富鉻沉淀物的存在，據(jù)報(bào)道，由于Cr2Nb相的穩(wěn)定性，在溫度降至熔化溫度以下后會(huì)立即發(fā)生沉淀，根據(jù)冷卻速度。
可以控制沉淀物的尺寸，凝固速率越快，沉淀物形成的尺寸越小，因?yàn)樵摵辖鸬木徛鋮s已經(jīng)顯示出顆粒尺寸從毫米級(jí)增長(zhǎng)，因此，與常規(guī)工藝相比。
由快速凝固速率形成的細(xì)小Cr2Nb相將強(qiáng)化材料，雙金屬結(jié)構(gòu)主要由兩種材料組成，這兩種材料或者以功能梯度材料的形式連接在一起，或者以界面明確的方式直接結(jié)合在一起，功能梯度材料在界面上包含梯度成分，一種材料緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N材料.由于最終結(jié)構(gòu)可能具有。
功能梯度材料與單一金屬零件相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，LENS是一種定向能沉積(DED)增材制造系統(tǒng)，可按需生產(chǎn)FGM結(jié)構(gòu)，利用這種能力，可以生產(chǎn)具有不同幾何形狀和功能的FGM和直接結(jié)合的，在本研究中，LENS用于加工Inconel 718和GRCop。
以測(cè)量基于不同界面成分的工藝-性能關(guān)系，研究了激光加工參數(shù)對(duì)界面微觀結(jié)構(gòu)、硬度和熱性能的影，以評(píng)估LENS加工作為這些雙金屬結(jié)構(gòu)可行制造方案的，有趣的是，無論是實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是理論結(jié)果，雙金屬結(jié)構(gòu)在50–300°C范圍內(nèi)的熱擴(kuò)散率都呈正。
這與Inconel 718在相同溫度范圍內(nèi)的趨勢(shì)非，這與GRCop-84沉積物的減少性質(zhì)相反，如所示圖8，這意味著作為溫度函數(shù)的雙金屬的熱行為仍受襯底材料支，但仍以較高的速率起作用，文章來源：Additive manufacturi，Additive Manufacturing，Volume 21。
May 2018，Pages 133-140，然而，對(duì)于給定的雙金屬樣品，沉積在內(nèi)錐718上的GRCop-84的厚度變化將影，因此可以說，在Inconel 718的恒定厚度上沉積的GRCo，雙金屬樣品的有效 熱擴(kuò)散率/傳導(dǎo)率將增加。
通過添加GRCop-84有效提高Inconel 7，理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持我們的假設(shè)，即使用基于激光的添加制造技術(shù)(如LENS)可以制造。
高溫合金行業(yè)深度報(bào)告：多維需求持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)口替代釋放行業(yè)紅利
……，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)顯示，截至 2019 年底，全國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量 20.1 億千瓦，同比增長(zhǎng) 5.8%，其中。
氣電 9022 萬千瓦，占比為 4.49%，2019 年，全國(guó)新增氣電裝機(jī)容量為 629 萬千瓦，按照單臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī) 30 兆瓦計(jì)算，2019 年氣電燃?xì)廨啓C(jī)共需 210 臺(tái)，高溫合金材料用量約為 1.3 萬噸。
市場(chǎng)規(guī)模約為 40 億元，按 此計(jì)算，假設(shè)未來 20 年每年新增氣電裝機(jī)容量 600 萬，未來 20 年氣電燃?xì)廨啓C(jī)共需 4000 臺(tái)，高溫合金材料用量約為 25 萬噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 750 億元，2019 年。
我國(guó)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(jī)共需高溫合金材料為 3125 噸，市場(chǎng)規(guī)模約為 9.38 億元，4.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，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(chǎng)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(chǎng)景，需求份額占比為 55%，其次燃?xì)廨啓C(jī)和石油化工領(lǐng)域等能源類引用場(chǎng)景需求占比，二者合計(jì)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%，除了國(guó)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上游進(jìn)行高溫合金材料的國(guó)產(chǎn)替代。
部分國(guó)內(nèi)企業(yè)開始進(jìn)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(jī)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(guó)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(jìn)入國(guó)外產(chǎn)業(yè)鏈，海外并購(gòu)+自主研制，國(guó)產(chǎn)化提速。
2010 年以后，國(guó)內(nèi)企業(yè)通過海外并購(gòu)和自主研制的方式提升國(guó)產(chǎn)化水 ，上海電氣入股國(guó)際燃?xì)廨啓C(jī)巨頭安薩爾多，獲得 E、F 和 H 級(jí)燃機(jī)的專利在中國(guó)的使用權(quán)，實(shí)現(xiàn)了壓氣機(jī)、 燃燒室和透平的國(guó)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(hù)環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，“兩機(jī)”專項(xiàng)成立 以后，國(guó)家依托三大燃機(jī)廠和國(guó)家電投成立了聯(lián)合重燃，選擇自主研制和設(shè)計(jì)路線發(fā)展，1.3 高溫合金牌號(hào)命名規(guī)則。
獲取報(bào)告請(qǐng)登錄未來智庫www.vzkoo.com，應(yīng)流股份于 2018 年底發(fā)布非公開發(fā)行股票預(yù)案，計(jì)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(xiàng)目，增強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外客戶的持續(xù)合作，預(yù)計(jì)達(dá)產(chǎn)后每年可生產(chǎn)葉片 20 萬片。
預(yù)計(jì)產(chǎn)值可達(dá) 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(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金葉片研制生產(chǎn)任務(wù)，并向 GE 進(jìn)行單晶葉片供貨，核工業(yè)：核工業(yè)中的各種金屬零部件在工作時(shí)需要承受高。
并且需要較高的蠕變強(qiáng)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，燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)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(jìn)燃?xì)猓蟮?2020 年。
結(jié)合引進(jìn)技術(shù)消化吸收，突破重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運(yùn)行維，解決燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目設(shè)備瓶頸，國(guó)內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系，2019 年 7 月份，華能南通 電廠燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電項(xiàng)目等 24 個(gè)項(xiàng)目列入，預(yù)計(jì)在 2022 年前完成技術(shù)裝備攻 關(guān)和項(xiàng)目建設(shè)，依托本批示范項(xiàng)目。
我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期以來依賴進(jìn)口的關(guān)鍵核心技術(shù)將逐，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(diǎn)是添加較多的鎢和鉬元素、，而美國(guó)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，第三。
在一些高端領(lǐng)域，比如單晶葉片等領(lǐng)域，我國(guó)技術(shù)水平落后于國(guó)際先進(jìn)水平，無法研制出達(dá)到國(guó)際 主流水平的成熟產(chǎn)品，4.2.4.2 核電領(lǐng)域高溫合金市場(chǎng)空間測(cè)算，當(dāng)前我國(guó)各主要領(lǐng)域?qū)τ诟邷睾辖鸩牧系男枨罅考s為 4。
市場(chǎng)規(guī)模約為 127 億元，其中軍用飛機(jī)發(fā) 動(dòng)機(jī)為 6000 噸，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)為 3800 噸，艦船用燃?xì)廨啓C(jī)為 3125 噸，發(fā)電和天然氣運(yùn)輸領(lǐng)域需求合計(jì)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(duì)各需求領(lǐng)域未來發(fā)展的預(yù)測(cè)，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(chǎng)規(guī)模約為 3030 億元，兩機(jī)專項(xiàng)破解資金約束。
在 2015 年政府工作報(bào)告中將 “航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃，首次作為獨(dú)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(dòng)實(shí)施航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)，突破兩機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，初步建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究、技，兩機(jī)專項(xiàng)落地預(yù)計(jì)帶來千億規(guī)模發(fā)動(dòng)機(jī)專項(xiàng)資金。
根據(jù)我們對(duì)未來 5-20 年航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求數(shù)量的測(cè)，未來 5 年我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(jià) 30 萬元計(jì)算，未來 5 年航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金市場(chǎng)規(guī)模為 88.9，未來 20 年市場(chǎng)規(guī)模為 693.51 億元。
立即登錄請(qǐng)點(diǎn)擊：「鏈接」，英國(guó)國(guó)際鎳公司生產(chǎn)了世界上第一個(gè)鎳基金屬高溫合金，除此之外英國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司羅爾斯羅伊斯也研 制了定，我國(guó)各型軍機(jī)即將進(jìn)入加速放量階段，對(duì)于國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求也將迅速攀升，管道用燃?xì)廨啓C(jī)受益于國(guó)家管網(wǎng)大建設(shè)。
2009 年-2018 年我國(guó)天然氣消費(fèi)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(yùn)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(guó)家 提出：分步推進(jìn)國(guó)有大型油氣企業(yè)干線管網(wǎng)獨(dú)，實(shí)現(xiàn)管輸和銷售分開，2019 年 12 月國(guó)家管網(wǎng)公司成立，未 來我國(guó)管網(wǎng)將迎來一段時(shí)間的大建設(shè)期，以 F100 系列發(fā)動(dòng)機(jī)為例。
單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)為例，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)為例。
單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)，共需要高溫合金材料約 0.625 噸，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(qiáng)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(dòng)機(jī)使用，是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)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(guó)采用 PREP 工藝，美國(guó)等國(guó)家采用 AA 工藝。
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(dòng)機(jī)排出的廢 氣沖擊渦，帶動(dòng)同軸的葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng) 機(jī)功率及扭矩要增大，隨著中國(guó)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(dòng)機(jī)逐 漸成為市場(chǎng)主流，目前，我國(guó)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(jī) 的閥座、鑲塊、進(jìn)氣閥、密封彈簧、火花塞，氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金，采用獨(dú)特的機(jī)械合金化(MA)工藝，在高溫下具有超穩(wěn)定的氧化物彌散強(qiáng)化相均 勻地分散于，形成一種特殊的高溫合金。
其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)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(shí)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(dòng)機(jī)燃燒室 內(nèi)襯，MA754 合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá) 1250，已用于制作航空 發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片，MA6000 合金在 1100℃拉伸強(qiáng)度為 222。
1100℃、 1000 小時(shí)持久強(qiáng)度為 127MP，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，1939 年，英國(guó)國(guó)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(dòng)機(jī)葉片材料，是應(yīng)用最早的 Ni3(AL、Ti)強(qiáng)化的渦輪葉 片，此后，英國(guó)國(guó)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，第二，我國(guó)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(diǎn)在于軍用，壽命等方面不滿足 民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的維修周期長(zhǎng)，船舶動(dòng)力領(lǐng)域燃?xì)廨啓C(jī)優(yōu)勢(shì)顯著，在軍艦動(dòng)力方案選擇上，燃?xì)廨啓C(jī)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是艦用柴油機(jī)和蒸汽 輪機(jī)。
由于燃?xì)廨啓C(jī)具有功率密度大、啟動(dòng)速度快、噪聲低頻分，老牌海軍比如美國(guó)海軍、 英國(guó)海軍和日本海上自衛(wèi)隊(duì)等，美國(guó)是生產(chǎn)高溫合金的最主要國(guó)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(dòng)機(jī)廠家通用電氣（GE）、普拉特—惠拉，在民用領(lǐng)域，美國(guó)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，從 20 世紀(jì) 70 年代中至 90 年代中期，是我國(guó)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(jī)、精鍛機(jī)等以及先。
進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn) 工藝，同時(shí)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(hào)變形合金和鑄造合金，更 為重要的是使我國(guó)高溫合金的生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)，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(guó)牌號(hào) Inconel718 相似，合金由 γ 基體相、δ 相、碳化物和強(qiáng)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(qiáng)大，屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)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(qiáng)化因子構(gòu)造了其優(yōu)良的力學(xué)性能，按照民航機(jī)隊(duì)數(shù)量年均 10%的增長(zhǎng)速度計(jì)算。
當(dāng)前民航發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求量約為 3800 噸，市場(chǎng)規(guī)模約 為 11.5 億元，通常情況下，天然氣管線每 100-200 公司里設(shè)有一個(gè)壓氣站，每個(gè)壓氣站平均裝備 2 臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)。
據(jù)此計(jì) 算，天然氣管線所用燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)在 2019-2020 ，市場(chǎng)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(chǎng)規(guī)模約為 375 億元，與國(guó)外以制造商各自形成體系標(biāo)準(zhǔn)不同。
我國(guó)高溫合金形成了統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以合金成型方式、基體元 素和強(qiáng)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(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化類型等，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期存在兩大難題，第一個(gè)問題是研發(fā)體制約束，在 2016 年之前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作主 要由中，發(fā)動(dòng)機(jī)研制長(zhǎng)期依附于戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展，研制一代戰(zhàn)機(jī)需要 10 年左右，研制一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)需 要 15-20 年時(shí)間。
研發(fā)周期存在錯(cuò)配，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)滯后于戰(zhàn)機(jī)的研制進(jìn)度，第二個(gè)問題是資金約束，國(guó)外研制 一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制經(jīng)費(fèi)通常為 30 億，以美國(guó)在 1988-2005 年實(shí)施的“綜合高性能，兩者共花費(fèi) 87 億美元。
而在 兩機(jī)專項(xiàng)實(shí)施前，20 年間我國(guó)航發(fā)預(yù)研投入不到 10 億美元，航空航天領(lǐng)域：在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料用量約占到發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)機(jī)匣、環(huán)形件、尾噴口等工作溫度較高的部位，航天發(fā)動(dòng)機(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似。
但航天發(fā)動(dòng)機(jī)材料不僅對(duì)高溫高壓下的性能有較高要求，同時(shí)要求在低溫、較 高溫度梯度變化的環(huán)境下進(jìn)行穩(wěn)定，以液體發(fā)動(dòng)機(jī)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，時(shí)效沉淀強(qiáng)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(qiáng)度達(dá) 1000 MPa，制作葉片的合金溫度可達(dá) 950℃，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(guó)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(jì)算。
市場(chǎng)規(guī)模約為 10 億 元，考慮到未來汽車數(shù)量和我國(guó)裝配率的提高，假設(shè)未來年均增長(zhǎng)率為 5%，未來 20 年我國(guó)汽車市場(chǎng)對(duì)高溫合 金材料的需求總，市場(chǎng)規(guī)模約為 324 億元，參照我們對(duì)于軍機(jī)未來需求量的預(yù)測(cè)，假設(shè)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝備比為 1.5，每 5 年存量戰(zhàn)機(jī)需更換全新 發(fā)動(dòng)機(jī)次數(shù)平均為 1。
假設(shè) 5 年內(nèi)全部老戰(zhàn)機(jī)需要進(jìn)行 1 次換發(fā)，據(jù)此測(cè)算，未來 5 年戰(zhàn)斗機(jī)及教練機(jī)發(fā)動(dòng) 機(jī)需求為 4374，運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需求為 1200 臺(tái)，直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需求為 3000 臺(tái)，未來 20 年戰(zhàn)斗機(jī)及教練機(jī)需 求為 30246 ，運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需求為 12000 臺(tái)。
直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需求為 22500 臺(tái)，高溫合金的研制在國(guó)際上主要在德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本，高溫合金國(guó)際發(fā)展體 系的呈現(xiàn)出一大特點(diǎn)，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(dá)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(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不。
天然氣發(fā)電成本高，在我國(guó)占比低，全球生產(chǎn)的天然氣中，燃?xì)獍l(fā)電消費(fèi)獨(dú)占半壁江山，每年約 50%的天 然氣被用于發(fā)電，與此相對(duì)應(yīng)的各主要國(guó)家天然氣發(fā)電裝機(jī)也在總裝機(jī)容量，其中美國(guó)為 39.3%、 日本為 29%、英國(guó)為 ，而我國(guó)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，高溫合金材料目前仍然依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)替代需求迫在眉睫，目前我國(guó)高溫合金從業(yè)企業(yè)數(shù)量少，整體技術(shù) 水平較國(guó)外龍頭企業(yè)仍有較大差距，整體產(chǎn)能和實(shí)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(shí)際需求存在。
根據(jù)我們對(duì)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(jì)約 2 萬噸，根據(jù)廣大特材招股說明書數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，目前高溫合金 50%的市場(chǎng)需求依賴進(jìn)口，考慮到目前我國(guó)高溫合 金有效產(chǎn)能與需求之間的缺口。
預(yù)計(jì)實(shí)際對(duì)進(jìn)口的依賴程度更大，常見牌號(hào)的高溫合金以及相關(guān)特性用途如下：，3.2.3.1 艦船燃?xì)廨啓C(jī)高溫合金市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算，根據(jù)《中國(guó)核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，到 2020 年，全國(guó)在運(yùn)核電規(guī)劃裝機(jī)容量達(dá)到 5800 萬千瓦。
在建 3000 萬千瓦，截至 2019 年末，我國(guó)共有 47 臺(tái)運(yùn)行核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為 4875.12 萬千瓦，2020 年需投入運(yùn)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(jì)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(jì)算。
市場(chǎng)規(guī)模約為 3.7 億元，假設(shè)未來 20 年核電在建機(jī)組數(shù) 量維持在 10 ，每座裝機(jī)容量為 100 萬千瓦，平均每年需求量約為 2000 噸，市場(chǎng)規(guī)?？傆?jì)約為 80 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(yùn)裝機(jī)容量出現(xiàn)下滑，2013 年后恢復(fù)增長(zhǎng)，當(dāng)前中國(guó)是全球核電在 建機(jī)組容量第一、在運(yùn)機(jī)組容量，根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)估計(jì)，未來 20 年核電使用將維持增長(zhǎng)。
裝機(jī)容量增 長(zhǎng)將主要來自中國(guó)、俄羅斯等國(guó)家，因此我們認(rèn)為，三代半戰(zhàn)機(jī)將成為填補(bǔ)我國(guó)戰(zhàn)機(jī)空缺的主力，在大型飛機(jī)方面，轟 6K 在短時(shí)間內(nèi)仍將是 我國(guó)戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)轟炸的主力，而運(yùn) 20 將逐漸擔(dān)負(fù)起部隊(duì)大部分戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸任，同時(shí)還將作為基礎(chǔ)改 裝平臺(tái)衍生出加油機(jī)、預(yù)警機(jī)、電，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(zhǎng)期工作的，高 溫合金具有較高的高溫強(qiáng)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(diǎn)不是其絕對(duì)熔點(diǎn)很高，而是在高溫下仍然具有良好的特性，我國(guó)高溫合金的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：。
（3）鈷基高溫合金是以鈷為基體，鈷含量大約占 60%，同時(shí)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(zhǎng)，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作葉片、渦輪盤、燃燒室熱端部件和，1.2 高溫合金分類。
高溫合金加工難度高，材料的加工表面完整性對(duì)于性能的發(fā)揮具有非常重要的作，而高溫合金微觀強(qiáng)化 項(xiàng)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)，5.1 鋼研高納：新力通并表增厚業(yè)績(jī)表現(xiàn)。
高溫合金龍頭持續(xù)增長(zhǎng)可期，3.2.3.2 發(fā)電及管道用燃?xì)廨啓C(jī)高溫合金市場(chǎng)規(guī)，按基體元素，高溫合金可分為鐵基高溫合金（占 14.3%）、鎳基，燃?xì)廨啓C(jī)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(dòng)機(jī)一致，燃?xì)廨啓C(jī)主要由 壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成，機(jī)組啟動(dòng)成功后。
壓氣機(jī)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(diǎn)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(dòng)壓氣機(jī)，其余通過 機(jī)組的傳輸軸帶動(dòng)外界的各種負(fù)荷，如發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、螺旋槳、泵等。
燃?xì)廨啓C(jī)可以看作由燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng) 力渦輪兩大部分組，用來帶動(dòng)壓氣機(jī)和附件的稱為燃?xì)獍l(fā)生器渦輪，用來帶動(dòng)減速器、螺旋槳或其他外負(fù)荷 —專做功率輸出，目前陸航部隊(duì)已經(jīng)基本成型，我國(guó)自主研發(fā)的直 20 作為執(zhí)行突擊運(yùn)輸、戰(zhàn)場(chǎng)通信，預(yù) 計(jì)將以空前規(guī)模裝備陸航部隊(duì)，參考美軍編制。
我國(guó)陸航部隊(duì)未來 20 年直升機(jī)裝備空間約為 20，短期來 看，未來 5 年直升機(jī)裝備缺口數(shù)量為 500 架，供需缺口長(zhǎng)期存在，企業(yè)高毛利長(zhǎng)期維持，根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018 年我國(guó)高溫合金市場(chǎng)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(kuò)張實(shí)現(xiàn)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定，得益于良好的競(jìng)爭(zhēng)格局，企業(yè)高毛利長(zhǎng)期保持。
以撫順特鋼 為例，高溫合金板塊長(zhǎng)期保持在 40%以上，萬澤股份于 2014 年成立萬澤中南研究院，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外高溫合金領(lǐng)域人才，開始進(jìn)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(duì)、地面燃?xì)廨啓C(jī)葉片 ，本 次募投項(xiàng)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(dòng)機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)葉片、 發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤等，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(shí)汽車內(nèi)燃機(jī)的閥座、鑲塊、進(jìn)氣閥、密封 彈簧、火。
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，高溫合金行業(yè)門檻高，行業(yè)龍頭優(yōu)勢(shì)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(guó)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(zhǎng)期資金投入、認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)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(shí)間跨度長(zhǎng)、耗時(shí)費(fèi)力，為該行業(yè)構(gòu)筑了天然的進(jìn)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(guó)產(chǎn)龍頭廠商的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)有望得到保持，1.3.2 國(guó)內(nèi)牌號(hào)命名規(guī)則，變形高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(huì)是占主導(dǎo)地位，燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化起步晚、限制多。
重型燃機(jī)輪機(jī)依據(jù)渦輪前溫度和壓比可分為不同級(jí)別，目前廣泛使用的 是 E 級(jí)，F(xiàn) 級(jí)和 H/J 級(jí)，此前我國(guó)通過市場(chǎng)換技術(shù)，以三大電氣為承接單位。
分別引進(jìn)了德日美的燃機(jī)輪機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 F 級(jí)燃機(jī)在國(guó)內(nèi)的組裝，但僅局限在整機(jī)組裝能力，沒有掌握研制設(shè)計(jì)和生產(chǎn)核心技術(shù)，無法自主生產(chǎn) 壓氣機(jī)、燃燒室和透平三大部件，維護(hù)維修環(huán)節(jié)也被外方控制，3.2.1.3 航空裝備是國(guó)防建設(shè)的重點(diǎn)序列，（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(shí)效的加工過程，可 以使抗蠕變性能和抗壓抗屈服強(qiáng)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(shí)鎳基高溫合金也是我國(guó)產(chǎn)量最大的高溫合金，大部分渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)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，國(guó)外高溫合金牌號(hào)是按照廠家注冊(cè)商標(biāo)來命名，國(guó)外主要廠家高溫合金牌號(hào)如下：，從 1956 年開始，我國(guó)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(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)高溫合金在很多方面依舊存，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：，我國(guó)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(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)的格局：第一類是特鋼企業(yè)，主要 是撫順特鋼、寶鋼特鋼、長(zhǎng)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(jiǎn) 單，另一類是科研院所轉(zhuǎn)型企業(yè)，主要是鋼研高納、中國(guó)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，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委和能源局印發(fā)的《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》，到 2020 年全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)模要達(dá)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(dá)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(guó)建成運(yùn)行的長(zhǎng)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(jì)。
未來 20 年我國(guó)天然氣管道建設(shè)將達(dá)到 15 萬公，我國(guó)國(guó)防預(yù)算在經(jīng)歷了近 10 年的高速增長(zhǎng)后，在 2014 年增速開始呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，2017 年 7%的同比 增速創(chuàng)近十年新低，2018 年國(guó)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(jí)支出 353。
增長(zhǎng) 6.5%，國(guó)防支出預(yù)算 11899 億元（約合 1776.1，同比增長(zhǎng)約 7.5%，國(guó)防預(yù)算總量保持逐年上升態(tài)勢(shì)，增速較 2018 年雖有所回落，但年增速整體變動(dòng)仍保持穩(wěn)定上升態(tài)勢(shì)，近年來全球高溫合金市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)，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(chǎng) 規(guī)模，年均市場(chǎng)規(guī)模約為 108 億美元，2018 年全球高溫合金市場(chǎng)規(guī)模為 121.63 ，同比增 長(zhǎng) 4.8%，預(yù)計(jì) 2024 年全球高溫合金市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)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(guó)國(guó)防建設(shè)正處于關(guān)鍵時(shí)期，高溫合金市場(chǎng)需求將遠(yuǎn)超全球市場(chǎng)整體增速，我國(guó)高溫合金行業(yè)形成錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)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(zhǎng)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(jiǎn)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(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)的格局，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)間屬于競(jìng)爭(zhēng)合作關(guān)系，直接競(jìng)爭(zhēng) 較少，同時(shí)存在上下游合作，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、擴(kuò)大產(chǎn)能以滿足市場(chǎng)需求為主要發(fā)展目。
1.3.1 國(guó)外牌號(hào)命名規(guī)則，“兩機(jī)”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(dòng)機(jī)，占到整體下游 需求的55%，另有35%應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)，在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料用量占到發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴 口等部件，美國(guó)、英國(guó)、日本的高溫合金主要生產(chǎn)企業(yè)：，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(shí)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(shí)高溫合金在石化領(lǐng)域廣泛用于多種閥門、液體分流器，4.2 兩機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度加速，上游高溫合金供應(yīng)商直接受益，各類燃?xì)廨啓C(jī)（船舶、電力等）：與航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似。
在船舶、電力用燃?xì)廨啓C(jī)中，高溫合金也廣泛應(yīng)用于 熱端部件，從 20 世紀(jì) 90 年代中至今，是我國(guó)高溫合金的創(chuàng)新發(fā)展階段，隨著新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制生產(chǎn)。
對(duì)于高溫 合金材料提出了進(jìn)一步要求，高溫合金的生產(chǎn)工藝也實(shí)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(jī)械合金化工藝技術(shù)，研制出氧化物 彌散強(qiáng)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，高溫合金是高端金屬結(jié)構(gòu)材料，高溫合金的國(guó)產(chǎn)化長(zhǎng)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)，固溶強(qiáng)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(diǎn) 陣發(fā)生畸變，使固溶體中滑移阻力增加而強(qiáng)化。
溶質(zhì)原子可以降低合金系的層錯(cuò)能，提高位錯(cuò)分解的傾向，導(dǎo) 致交滑移難于進(jìn)行，達(dá)到高溫合金強(qiáng)化的目的，除了主要金屬成分之外，高溫合金對(duì)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，（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，（報(bào)告觀點(diǎn)屬于原作者，僅供參考。
報(bào)告來源：中信建投），強(qiáng)勁經(jīng)濟(jì)和客流需求是民用航空主要驅(qū)動(dòng)力，歐美屬于成熟航空市場(chǎng)，未來全球航空市場(chǎng)主要看亞太地區(qū)，中國(guó)作為亞太地區(qū)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)頭羊，強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)有力推動(dòng)了民用航空的發(fā)展，中國(guó)商飛《2019-2038 年民用飛機(jī)市場(chǎng) 預(yù)測(cè)。
未來二十年中國(guó)航空市場(chǎng)將接收 50 座以上客機(jī) 9，市場(chǎng)價(jià)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(jí)以上渦扇支線客機(jī)交付 958 架，120 座級(jí)以上單通 道噴氣客機(jī)交付 6119 架，250 座級(jí)以上雙通道噴氣客機(jī)交付 2128 架。
1.2.3 按強(qiáng)化方式分類，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(huì)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，航發(fā)集團(tuán)成立破解體制約束。
2016 年 8 月，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)成立，中航工業(yè)所屬?gòu)氖潞娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)及相 關(guān)業(yè)務(wù)的企事業(yè)單位，包含 22 個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)獨(dú)立于整機(jī)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)多 業(yè)經(jīng)營(yíng)。
不僅可以研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)，還可以應(yīng)用航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研制和生產(chǎn)船舶用的了燃?xì)廨?，形成產(chǎn)業(yè)協(xié) 同效用，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(qiáng)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，“美國(guó)禁運(yùn)事件”呼吁一顆“中國(guó)心”。
2020 年 2 月 16 日，《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道稱，美國(guó)政府正考慮取消 CFM （GE 子公司）向中國(guó)，而 LEAP-1C 發(fā)動(dòng)機(jī)正是我國(guó) C919 選用，如果美 國(guó)取消了 LEAP-1C 發(fā)動(dòng)機(jī)的出口，中國(guó) C919 短期內(nèi)將面臨無發(fā)動(dòng)機(jī)可用的窘境，并且短時(shí)間內(nèi)很難找到替代方 案。
必將極大影響飛機(jī)的交付進(jìn)度，雖然出于技術(shù)和商業(yè)因素，禁運(yùn)可能性不大，但這件事引起了國(guó)內(nèi)很大的 震動(dòng)，使得民眾和政府對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域更加重視。
呼吁一個(gè)成熟可用的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，從 2015 年開始，我國(guó)出臺(tái)一系列專項(xiàng)政策，航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展滯后的難題逐步解決，尤其是航 空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化難題有望逐步破解，而隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化程度進(jìn)一步提高，成熟型號(hào)產(chǎn)品將 逐步放量。
作為兩機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游的高溫合金制造商將直接受益，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，3.2.1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)是高溫合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域，我國(guó)海軍經(jīng)歷了近 20 年的現(xiàn)代化進(jìn)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(dá)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(shì)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(hù) 衛(wèi)艦。
同時(shí)迅速建立現(xiàn)代化遠(yuǎn)洋海軍作戰(zhàn)力量，目前我國(guó)海軍已經(jīng)處于建國(guó)以來的第四次造艦高峰，近年 056 系列輕型護(hù)衛(wèi)艦與 052 系列驅(qū)逐艦，大量替代原有 053 型護(hù)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(duì)遠(yuǎn)海訓(xùn)練次數(shù)的不斷增多，航母艦隊(duì)中各型配套軍艦也已開始逐步服役，負(fù)責(zé)航母補(bǔ)給的 901 型大型綜合補(bǔ)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，我國(guó)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(guó)在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域 雖然整體滯后于飛機(jī)的發(fā)展，部分仍依賴從俄羅斯進(jìn)口，但是隨著一些重點(diǎn)型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的逐漸批量交付，我國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)口的局面，相對(duì)于此，我國(guó)在民 用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域起步很晚，目前還沒有比較成熟的產(chǎn)品，2.1 國(guó)外高溫合金材料研制起步較早。
獲取報(bào)告請(qǐng)登錄未來智庫www.vzkoo.com，我國(guó)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(hào)列裝需求強(qiáng)烈，根據(jù) world airforce2019 統(tǒng) 計(jì)，目前我國(guó)空軍二代殲擊機(jī)及強(qiáng)擊機(jī)（J-7、J-8、Q。
三代機(jī)（J-10、J-11、J-15）數(shù)量 僅有 ，從戰(zhàn)機(jī)代系結(jié)構(gòu)上看，二代與三代戰(zhàn)機(jī)數(shù)量大致相等，另有 40%左右的二代機(jī)及早期三代機(jī)已面 臨退役，急需新型戰(zhàn)機(jī)填補(bǔ)數(shù)量空缺，國(guó)產(chǎn)四代機(jī)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(jī)與之搭配，則無法完全將隱身戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)術(shù)作用最大化。
同時(shí)面對(duì)我國(guó)周邊持續(xù)緊張的國(guó)際形勢(shì)，在 執(zhí)行警戒、巡航、驅(qū)離等任務(wù)時(shí)，以三代機(jī)為主的空中力量與周邊國(guó)家相比優(yōu)勢(shì)已不明顯，根據(jù)不同座級(jí)民航客機(jī)所需發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量、對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量，假設(shè)未來 20 年內(nèi)全部民航飛機(jī)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(jì)，未來 20 年我國(guó)民航客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所需高溫合金總量約。
按照每噸高溫合金 30 萬元單價(jià)計(jì)算，未來 20 年整體市場(chǎng)規(guī)模為 661.45 億元，3.2.2 民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求將穩(wěn)步提升，目前燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船舶動(dòng)力、機(jī)車動(dòng)力、管，全世界 1/5 發(fā)電量來自于燃?xì)廨?機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)熱效率可以到達(dá) 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(dòng)力方面，歐美艦艇燃?xì)廨啓C(jī)裝配率在 50%以上，2.3 國(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)品仍存在較大進(jìn)步空間，3.2.3 燃?xì)廨啓C(jī)需求多維發(fā)力，3.2 高溫合金國(guó)內(nèi)需求空間廣闊。
短期或?qū)⑦M(jìn)入集中放量時(shí)期，日本主要高溫合金生產(chǎn)企業(yè)是 JFE 株式會(huì)社、新日，日本公司參與 航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)到 1650 度渦輪進(jìn)氣溫度的世界最高記錄，金屬間化合物是新型的輕比重高溫材料，目前對(duì)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(qiáng)度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料，我國(guó)國(guó)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(zhǎng)期穩(wěn)定增長(zhǎng)。
“確保到 2020 年基本實(shí)現(xiàn) 機(jī)械化，信息化建設(shè)取得重大進(jìn)展，戰(zhàn)略能力有大的提升，力爭(zhēng)到 2035 年基本實(shí)現(xiàn)國(guó)防和軍隊(duì)現(xiàn)代化，到本世 紀(jì)中葉把人民軍隊(duì)全面建成世界一流軍隊(duì)”是十，《新時(shí)代的中國(guó)國(guó)防》指 出，中國(guó)是世界上唯一尚未實(shí)現(xiàn)完全統(tǒng)一的大國(guó)，是世界上周邊安全形勢(shì)最復(fù)雜的國(guó)家之一。
維護(hù)國(guó)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(guó)軍隊(duì)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(shì)、推進(jìn) 中國(guó)特色軍事變革，中國(guó)國(guó)防開支與維護(hù)國(guó)家主權(quán)、安全、發(fā)展利益的保障需，與履行 大國(guó)國(guó)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，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(diǎn)機(jī)型復(fù)雜單 晶葉片的研發(fā)任，1.2.2 按制備工藝分類，4.1 國(guó)內(nèi)高溫合金行業(yè)現(xiàn)狀：供不應(yīng)求，競(jìng)爭(zhēng)格局良好，3.2.1 軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)將迎來換代需求。
4.2.4.1 汽車領(lǐng)域高溫合金市場(chǎng)空間測(cè)算，目前工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件燃燒室、連接導(dǎo)管、導(dǎo)向葉片，這一點(diǎn)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似，后續(xù)有一系列政策出臺(tái)支持高溫合金研發(fā)與生產(chǎn)，其中《中國(guó)制造 2025》提出大力推進(jìn)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(diǎn)，明確力爭(zhēng)在 2025 年以前使我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入世，我國(guó)高溫合金經(jīng)歷了仿制、仿創(chuàng)結(jié)合到獨(dú)創(chuàng)的發(fā)展過程。
形成為了我國(guó)獨(dú)特的高溫合金體系，我國(guó)研制的 高溫合金已達(dá)到 200 多種，在 2005 年納入國(guó)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(guó)高溫合金就形成了自己的基礎(chǔ)體系，目前這個(gè)體系更加完整和系統(tǒng)。
3.2.1.4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金市場(chǎng)需求測(cè)算，根據(jù)工作溫度不同，航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)工作效率的最主要方。
要求發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度提升，因此對(duì)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(dòng)機(jī)熱端部件工作溫度超過 1000 攝氏度，同時(shí)渦輪部件在高速旋轉(zhuǎn)中承受較大機(jī)械載荷，因 此需要高溫合金材料在高溫下保持優(yōu)異機(jī)械性能，2.2 我國(guó)已經(jīng)形成獨(dú)特高溫合金研制發(fā)展體系。
汽車渦輪增壓器具有降低噪聲、減少有害氣體排放、提高，國(guó)外的重型柴油機(jī)增壓器裝配率 100%，中小型柴油機(jī)也在不斷地增大其裝配比例，英、美、法等國(guó)家裝配比例已達(dá) 80%左右，相較之下，我國(guó) 50%的裝配率仍有一定提升的空間，按強(qiáng)化方式分為固溶強(qiáng)化型、時(shí)效強(qiáng)化型、氧化物彌散強(qiáng)，國(guó)防預(yù)算持續(xù)增加是國(guó)防工業(yè)發(fā)展的客觀需求。
國(guó)防建設(shè)要與經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，與國(guó)家安全和發(fā)展利益 相適應(yīng)，根據(jù)國(guó)防需要和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平調(diào)整國(guó)防預(yù)算規(guī)模是各，無論從國(guó)防預(yù)算占國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 總值、國(guó)家財(cái)政支出的比重，還是從人均數(shù)額看，中國(guó)的國(guó)防投入水平都低于世界主要國(guó)家。
近年來中國(guó)適 度加大國(guó)防投入，其中相當(dāng)一部分是為了彌補(bǔ)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(fèi)占比日益提升，訓(xùn)練維持費(fèi)也有望持續(xù)增加，在軍隊(duì)變得更加精悍的條 件下，與武器裝備采購(gòu)相關(guān)的裝備費(fèi)、訓(xùn)練維持費(fèi)占比仍有提升，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(dòng)機(jī)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(jī)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，天然氣價(jià)格中樞中長(zhǎng)期下降，天然氣發(fā)電最大劣勢(shì)有望逐步消除，隨著進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)天然氣供應(yīng)逐步增加，國(guó)內(nèi)燃?xì)鈨r(jià)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(xiàng)目在國(guó)內(nèi)的管道全長(zhǎng) 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(guó)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(yùn)行后，每年供氣能力將高達(dá) 380 億 立方米，國(guó)產(chǎn)氣方面，我國(guó)國(guó)產(chǎn)氣增量連續(xù)兩年超百億立方米，根據(jù)《中國(guó)天然氣發(fā)展報(bào)告》顯示，我國(guó)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(jià)格中樞有望進(jìn)一步下降，我們預(yù)計(jì)，未來 20 年我國(guó)海軍將圍繞 10 艘航空母艦打造，建造艦船預(yù)計(jì)總數(shù)量為 360 艘。
暫不考慮燃?xì)廨啓C(jī)更新需求，僅新下水艦船裝備燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)量為 780 臺(tái)，參考 LM2500 與 GT25000 燃?xì)廨啓C(jī)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(jì)算，市場(chǎng)空間總計(jì)約為 146.25 億元。
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，3.2.1.2 國(guó)防預(yù)算持續(xù)增加，裝備建設(shè)支出占比有望提升。
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，與國(guó)外不同，我國(guó)高溫合金牌號(hào)是國(guó)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(hào)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，晶界強(qiáng)化高溫合金，利用晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。
晶粒越細(xì)小、晶界越多，阻礙作用越大，強(qiáng)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)化晶粒可以提高鋼的塑性。
晶界 又是裂紋擴(kuò)展的阻礙，所以晶粒細(xì)化可以改善韌性，晶界強(qiáng)化是唯一能在提高強(qiáng)度的同時(shí)，不損害其韌性的方 法，4.2.4 汽車、核電領(lǐng)域潛在需求旺盛。
3.1 全球高溫合金市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展，中國(guó)是未來主要需求增長(zhǎng)來源，1941 年后美國(guó)開始大力發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)，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(guó)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(guó)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，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(shí)隨著新型高溫合金材料的不斷發(fā)展，下游應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)需 求也處于不斷擴(kuò)張的趨勢(shì)。
從 1956 年至 20 世紀(jì) 70 年代初是我國(guó)，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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)針對(duì)我國(guó)缺少 Ni、Cr 資源的情況。
研制出鐵鎳基高溫合金，代替當(dāng)時(shí)用量較大的 GH4033 和 GH4037，1.2.1 按基體元素分類，各類政策上的大力推進(jìn)也促使我國(guó)航發(fā)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速成長(zhǎng)，中航發(fā)集團(tuán)的成立意味著我國(guó)航發(fā)產(chǎn)業(yè)飛發(fā) 分離體系的，航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)將不再以滿足戰(zhàn)機(jī)需求為最終目的。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)將成為獨(dú)立軍工產(chǎn)品進(jìn)行 研發(fā)生產(chǎn)，作為軍用飛機(jī)的先導(dǎo)產(chǎn)品，航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)地位已與飛機(jī)整機(jī)齊平，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)將有 能力自主掌控資源投入與研發(fā)方，各型號(hào)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(shí)做到“動(dòng)力先行”，同時(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)資金桎梏已經(jīng)基本消除，兩機(jī)專項(xiàng)落地帶來千億規(guī)模發(fā)動(dòng)機(jī) 專項(xiàng)資金，若以 30 億美元的平均研發(fā)經(jīng)費(fèi)計(jì)算。
此次下?lián)艿膶ｍ?xiàng)資金足以維持 4 至 5 款航空發(fā)動(dòng)，在高強(qiáng)度的資金支持下，未來幾年我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)有望取得突破式進(jìn)展，我國(guó)當(dāng)前已經(jīng)意識(shí)到航空發(fā)動(dòng)機(jī) 對(duì)于裝備發(fā)展的重要性，航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(tái)，1.1 高端金屬結(jié)構(gòu)材料，耐高溫耐腐蝕特性強(qiáng)，預(yù)計(jì) 2020 年我國(guó)國(guó)防預(yù)算將實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定較快增長(zhǎng)，隨著實(shí)戰(zhàn)化練兵的不斷深入，軍方對(duì)于武器裝備采購(gòu)與維 護(hù)的需求將不斷擴(kuò)大，客觀上對(duì)于國(guó)防預(yù)算增長(zhǎng)提出了硬性要求，國(guó)防支出作為政府財(cái)政支出的一項(xiàng)。
其增長(zhǎng)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率密切相關(guān)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了 30 多年的高速增長(zhǎng)期后，增速將逐步放緩，GDP 增速已開始 逐年遞減，但逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)較為確定，我國(guó)國(guó)防預(yù)算占 GDP 比重相對(duì)固定，GDP 的穩(wěn)定增長(zhǎng)必將帶動(dòng)國(guó)防預(yù) 算絕對(duì)額保持穩(wěn)步。
此外，美國(guó)在國(guó)防預(yù)算上持續(xù)大力投入將直接導(dǎo)致全球國(guó)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(guó)防支出快速，未來幾年 我國(guó)國(guó)防預(yù)算支出或?qū)⒗^續(xù)保持穩(wěn)定較快增長(zhǎng)，2020 年增速有望維持在 7.5%-8.0%范圍，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(shì)待發(fā)。
從近年來軍費(fèi)開支結(jié)構(gòu)看，裝備費(fèi)占比日益提升，訓(xùn)練維持費(fèi)也有望持續(xù)增加，我們預(yù)計(jì)，在軍隊(duì)人員總 體規(guī)?？s小 30 萬至 200 萬、，與武器裝備采購(gòu)相關(guān)的裝備費(fèi)、訓(xùn)練維持費(fèi)占比仍有 提，我國(guó)高溫合金市場(chǎng)供不應(yīng)求，2019 年。
我國(guó)重點(diǎn)優(yōu)特鋼企業(yè)高溫合金鑄錠產(chǎn)量約為 1.91 ，同比增長(zhǎng) 32.95%，鋼材產(chǎn)量約為 0.85 萬噸，同比增長(zhǎng) 50.13%，我國(guó)高溫合金業(yè)務(wù)供給出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的情況，但目前我國(guó) 高溫合金整體市場(chǎng)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(zhǎng)、資金需求大等 因素，我國(guó)高溫合金的產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢，成材率較低，產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化將大幅降低成本，以燃?xì)廨啓C(jī)單晶葉片為例，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格約為每片 40 萬元，實(shí)現(xiàn) 國(guó)產(chǎn)化后產(chǎn)品價(jià)格僅為 10 萬元左右，而一級(jí)渦輪葉片數(shù)量為 96 片。
對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)制造成本下降將產(chǎn)生重大影 響，考慮到燃?xì)廨啓C(jī)后期維護(hù)更換葉片費(fèi)用，成本下降作用將十分明顯。
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