高 溫合金是在600℃以上的高溫及一定及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬。其區(qū)別于傳統(tǒng)金屬、合金的特點在于：在高溫工作環(huán)境下合金具有較高的強度，良好 的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性，并在各種溫度下保持良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性等綜合性能，在西方也稱之為超合金 （Superalloys）。

高溫合金材料技術(shù)難點與創(chuàng)新

高溫環(huán)境下材料的各種退化速度都被加速，在使用過程中易發(fā)生組織不穩(wěn)定、在溫度和應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形和裂紋長大、材料表面的氧化腐蝕等。高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕等性能主要取決于它的化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)。

• 材料成分復(fù)雜：

含有鉻、鋁等活潑元素，在氧化或熱腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)為化學(xué)部穩(wěn)定。

• 工藝復(fù)雜

高溫合金是通過合金強化+工藝強化來不斷結(jié)合提高合金的材料性能。

合金強化包括合金固溶強化、第二相強化劑晶界強化等；工藝強化包括改善冶煉、凝固結(jié)晶、熱加工、熱處理及表面處理等環(huán)節(jié)改善合金組織結(jié)構(gòu)等。

高溫合金的生產(chǎn)工藝主要包含熔煉、鑄造、熱處理三個過程。

• 更新?lián)Q代快

高溫合金材料制備技術(shù)與工藝仍處于不斷的進步和創(chuàng)新中。一項新工藝的引入，往往使高溫合金的性能獲得一個飛躍，發(fā)展出一批新型高溫合金，進而推動一代航空發(fā)動機和航空飛機的發(fā)展。

高溫合金的應(yīng)用領(lǐng)域

航空飛機發(fā)動機

航空發(fā)動機是航空工業(yè)中技術(shù)含量最高、難度******的部件之一。作為飛機動力裝置的航空發(fā)動機，特別重要的是金屬結(jié)構(gòu)材料要具備輕質(zhì)、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。

而航空發(fā)動機的技術(shù)進步與高溫合金的發(fā)展密切相關(guān)，軍用航空發(fā)動機通常可以用其推重比綜合地評定發(fā)動 機的水平，而提高推重比最直接和最有效的技術(shù)措施是提高渦輪前的燃氣溫度。因此高溫合金材料的性能和選擇是決定航空發(fā)動機性能的關(guān)鍵因素。

高溫合金材料用量占發(fā)動機總量的40%-60%。在航空發(fā) 動機上，高溫合金主要用于燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱段零部件；此外，還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。

航天飛船發(fā)動機

航天發(fā)動機中的特殊工作環(huán)境要求使其使用材料必須受高溫、高壓、高的溫度梯度變化、高動態(tài)載荷和特殊戒指的考驗，因此高溫合金材料已經(jīng)占據(jù)了航天發(fā)動機相當大的比重，應(yīng)用比例接近總重量的一半。

我國的“長征”系列火箭以及“神舟”系列飛船，發(fā)動機的核心部分都采用了高溫合金材料。目前，航天領(lǐng)域使用的液氧煤油和液氧液氫航天運載發(fā)動機、小型渦噴渦扇發(fā)動機已經(jīng)定型，并開始批量生產(chǎn)，國內(nèi)對航天用高溫合金母合金和精鑄件的需求也在不斷增長。

燃氣輪機

燃氣輪機是一種以空氣及燃氣為介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機，基本原理與蒸汽輪機很相似，不同處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。燃氣輪機屬于內(nèi)燃機，所以也叫內(nèi)燃氣輪機。

燃氣輪機的需求增長迅速，除用于發(fā)電外，還用于艦船動力、天然氣疏松的加氣站等。燃氣輪機用高溫合金的使用壽命長（10 萬小時），耐熱腐蝕、尺寸大，質(zhì)量要求很高。

汽車廢氣增壓器渦輪

汽 車廢氣增壓器渦輪也是高溫合金材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動機功率及扭矩要增大20%—60%。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合金渦輪葉輪，此外內(nèi)燃機的閥座、鑲塊、進氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓等都可以采用鐵基或鎳基高溫合金。

核電與其它領(lǐng)域的高溫合金應(yīng)用

核電工業(yè)使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結(jié)構(gòu)材料和燃料棒定位格架，高溫氣體爐熱交換器等，均是其他材料難以代替的。

高溫合金材料在玻璃制造、冶金、醫(yī)療器械等領(lǐng)域也有著廣泛的用途。在玻璃工業(yè)中應(yīng)用的高溫合金零件多達十幾種，冶金工業(yè)的軋鋼廠加熱爐的墊塊、線材連軋導(dǎo)板和高溫爐熱電偶保護套管等。醫(yī)療器械領(lǐng)域的人工關(guān)節(jié)等。

市場測算

根據(jù)機構(gòu)測算，到2020年，國內(nèi)高溫合金需求約為39275噸，對應(yīng)市場空間90.5億元。目前我國高溫合金總產(chǎn)能約為1.26 萬噸，實際產(chǎn)量約8000-9000噸左右。

國內(nèi)高溫合金行業(yè)格局

我國從事高溫合金的廠家可分為四類：

• 特鋼生產(chǎn)廠： 東北特殊鋼鐵接團撫順特殊鋼公司（簡稱撫順特鋼），寶鋼股份公司特殊鋼事業(yè)部（簡稱寶鋼特鋼）和攀鋼集團長城特殊鋼公司（簡稱攀長鋼）；

• 研究單位： 鋼鐵研究總院，北京航空材料研究院，中國科學(xué)院金屬研究所，東北大學(xué)，北京科技大學(xué)等。

• 發(fā)動機公司精密鑄件廠：中航工業(yè)旗下各航空發(fā)動機公司的精密鑄造廠：黎明、西航、黎陽、南方、貴航等。

• 鍛件熱加工廠：西南鋁業(yè)公司，第二重型機械集團萬航模鍛廠，中航重機股份有限公司宏遠航空鍛鑄公司和安大航空鍛造公司。

目前，國內(nèi)規(guī)模較大的高溫合金生產(chǎn)企業(yè)有撫順特鋼和鋼研高納。此外，寶鋼特鋼、攀長鋼、中科院金屬所、北京航材院也具備一定的產(chǎn)能。

在航空航天產(chǎn)業(yè)中，用量******的變型高溫合金，主要由撫順特鋼、寶鋼特鋼、攀長鋼等公司完成。特鋼企業(yè)生產(chǎn)的變型高溫合金，適用于大批量、通用性、結(jié)構(gòu)較為簡單的產(chǎn)品。鋼研高納在上市后也擴大了變形高溫合金產(chǎn)能，募投項目達產(chǎn)后也具備了相當?shù)淖冃透邷睾辖甬a(chǎn)能。

目前具備鑄造高溫合金精鑄件的廠家分為兩類，一類是鋼研高納、中科院金屬所和北京航材院三家公司；另一類是黎明、西航、南方、成發(fā)等專業(yè)發(fā)動機廠自行生產(chǎn)精鑄件。三家單位主要承接航天航空發(fā)動機廠對外委托的精鑄件業(yè)務(wù)。目前三家單位在鑄造高溫合金的材料制備、生產(chǎn)技術(shù)上均有各自特點，其中鋼研高納產(chǎn)能大于其余兩家。

（中信證券）
關(guān)鍵詞：精密鑄件

摘自：http://www.360doc.com/content/14/0903/21/17132703_406851239.shtml