鎳價下降已是趨勢高溫合金拐點或?qū)⒊霈F(xiàn)

1、1 高溫合金：航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵材料1.1 鎳基高溫合金占市場需求 80%以上高溫合金一般以鐵、 鎳、 鈷為基， 是一類既能在 600℃以上的高溫下抗氧化、抗腐蝕、抗蠕變，又能在一定高強(qiáng)機(jī)械應(yīng)力作用下長期工作的合金材料。高溫合金的根本特性在于其在一定溫度下所具有的高強(qiáng)度，因此俄羅斯將其稱為“熱強(qiáng)合金” ，歐美則稱之為“超合金” 。高溫合金主要有按基體元素種類、按材料成型方式和按合金強(qiáng)化類型三種方式進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)。1）按照基體元素種類

2、，高溫合金可以分為鐵基、 鎳基和鈷基， 目前市場需求占比最大的為鎳基高溫合金， 達(dá) 80%以上。2）按照制備工藝，我們可以將高溫合金分為變形高溫合金、鑄造高溫合金及粉末高溫合金，這也是最常用的分類方法。其中變形高溫合金與鑄造高溫合金的應(yīng)用最廣，2020 年分別占市場需求的 70%與 20%。圖 1：高溫合金可分別按基體元素種類、材料成型方式、合金強(qiáng)化類型進(jìn)行分類分類標(biāo)準(zhǔn) 具體名稱 基本性能 核心應(yīng)用鐵基高溫合金 含鐵50%，通常加入15

3、~40%的鎳，適合700°C以下溫度 使用溫度較低的航空航天發(fā)動機(jī)及工業(yè)燃?xì)鈾C(jī)的渦輪盤、機(jī)匣和軸等零部件，也適用于承力件、緊固件基體元素 鎳基高溫合金 含鎳>50%，適合650~1000°C 航空航天發(fā)動機(jī)渦輪部分工作葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤和種類 燃?xì)馐业茸顭岫瘟慵捇邷睾辖?含鈷40~65%，適合730~1100°C 導(dǎo)向葉片材料材料成型 鑄造高溫合金 以鑄造的方法直接制備零部件的高溫合金材料

4、，屬于變形方式 高溫合金的下游。工作溫度1300~1500°C航空發(fā)動機(jī)、渦輪葉片（包括成材率較低的單晶葉片）、導(dǎo)向葉片、整鑄渦輪、增壓器、渦輪機(jī)匣、尾噴管調(diào)節(jié)器固溶強(qiáng)化 優(yōu)異的抗氧化性、良好的塑性和成型性以及一定的高溫強(qiáng) 度環(huán)境溫度較高，但承受應(yīng)力較低的零件，如燃燒室和火焰筒等部件合金強(qiáng)化類型時效沉淀強(qiáng)化 較高的高溫強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度以及良好的綜合性能 承受高負(fù)荷、中高溫環(huán)境中的零部件，如渦輪葉片和渦輪盤等結(jié)構(gòu)件晶界強(qiáng)化 在合金

5、中加入少量硼、鎂、鋯等元素改善晶界狀態(tài)以提高 合金抗蠕變能力氧化物彌散強(qiáng)化 彌散分布氧化物顆粒具有高熱穩(wěn)定性，1000°C以上仍能保持較高的強(qiáng)度《中國高溫合金五十年》 ，高溫合金產(chǎn)品生產(chǎn)工藝主要包括熔煉、鑄造、熱處理三個步驟。大多數(shù)高品質(zhì)高溫合金并非只采用一種工藝進(jìn)行熔煉，而是采用雙聯(lián)工藝或三聯(lián)工藝。雙聯(lián)工藝即通過“真空感應(yīng)爐+電渣重熔爐”或“真空感應(yīng)爐+真空自耗爐”來生產(chǎn)；三聯(lián)工藝則采用“真空感應(yīng)爐+電渣重熔爐+真空自

6、耗爐”的方式進(jìn)行生產(chǎn)。我國從 2010 年左右引入三聯(lián)工藝，目前在部分產(chǎn)品中得到應(yīng)用。值得注意的是，轉(zhuǎn)動件基本都要求使用三聯(lián)工藝。圖 5：高溫合金主要應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)上的熱端部件鋼研高納招股書， 注：左圖紅色部分為先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)中關(guān)鍵的熱端承力部件，全部為高溫合金1.2 行業(yè)國內(nèi)增速高于全球；處于明顯供不應(yīng)求的局面高溫合金行業(yè)具有較高的綜合性進(jìn)入壁壘。我國從事高溫合金的企業(yè)有限，主要以研發(fā)生產(chǎn)基地和原航空工業(yè)配套高溫合金鑄件的專業(yè)鑄造單

7、位為主。1）研產(chǎn)基地主要以鋼研總院、中科院金屬所為代表；2）大型老牌鋼鐵廠主要以撫順特鋼、寶鋼特鋼為代表，老牌鋼廠從上世紀(jì) 50 年代開始生產(chǎn)高溫合金，技術(shù)經(jīng)驗豐富， 產(chǎn)品牌號涵蓋齊全； 3） 新興民營企業(yè)有比較充足的資金基礎(chǔ)， 通過引進(jìn)設(shè)備、高端技術(shù)人才等推動快速發(fā)展，如民企新秀圖南股份、西部超導(dǎo)（地方國企） 、隆達(dá)股份等。我國高溫合金市場增速明顯高于全球市場增速。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測， 2020 年全球高溫合金市場規(guī)模為 137

8、億美元，預(yù)測 2024 年規(guī)模將達(dá)到 173 億美元，2020~2024 年 CAGR 為 6%。2020 年，我國高溫合金市場規(guī)模為 187 億元，預(yù)測規(guī)模將于 2025 年達(dá)到 314 億元，2020~2025 年 CAGR 為 11%。圖 6：中國高溫合金行業(yè)市場規(guī)模及預(yù)測 圖 7：全球高溫合金行業(yè)市場規(guī)模及預(yù)測400300(億元)314250200(億美元)173200100 78 84 101 127170 187 15010