時(shí)間回溯到1964年，當(dāng)時(shí)中國(guó)的新型戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)設(shè)計(jì)出來了，然而發(fā)動(dòng)機(jī)用的耐高溫高壓渦輪葉片卻遲遲沒有著落。此前，只有美國(guó)能研制這種空心葉片，國(guó)內(nèi)的人幾乎都沒見過。一天晚上，航空材料研究所的副總工程師榮科找到師昌緒家里，從此開始了一段艱難的高溫合金開拓之路……

    在20世紀(jì)50年代初，高溫合金是航空、航天與原子能工業(yè)發(fā)展中必不可少的材料。然而，當(dāng)時(shí)中國(guó)既缺鎳又無鉻，加上資本主義國(guó)家的封鎖，使得中國(guó)不得不提出發(fā)展鐵基高溫合金的戰(zhàn)略。

    為了克服一般鐵基高溫合金耐熱性能差的弊端，師昌緒等人在設(shè)計(jì)成分時(shí)一反鐵基高溫合金中鈦高鋁低的常規(guī)做法，經(jīng)過多年努力，終于研制出中國(guó)第一個(gè)鐵基高溫合金808，代替了當(dāng)時(shí)鎳基高溫合金GH33作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤。

    一、高溫合金簡(jiǎn)介

    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)期工作的一類金屬材料。

    高溫合金位于整個(gè)剛材料金字塔的頂端， 只占整個(gè)剛材料市場(chǎng)的 0. 2%，是皇冠上的明珠。

    高溫合金性能特點(diǎn)

    高溫合金分類

    二、高溫合金發(fā)展歷程

    第一階段：起始階段（1956年至20世界70年代初）

    1956年在蘇聯(lián)專家指導(dǎo)下熔煉出第一爐高溫合金GH3030，拉開了我國(guó)研制和生產(chǎn)的序幕。本階段主要是通過仿制前蘇聯(lián)高溫合金為主體的合金及其工藝、以滿足WP6、WP7、 WP8需求。

    第二階段：提高階段（20世紀(jì)70年代至90年代中）

    引進(jìn)一系列歐美體系合金，特別在WS-8、WS-9、WZ-6、WZ-8等發(fā)動(dòng)機(jī)所需高溫合金材料研制中全面引進(jìn)歐美技術(shù)。我國(guó)高溫合金生產(chǎn)水平接近西方工業(yè)國(guó)家的水平。

    第三階段：創(chuàng)新階段（20世紀(jì)90年代中至今）

    應(yīng)用和開發(fā)出一批新工藝，研制和生產(chǎn)了一系列高性能、高檔次的新型高溫合金材料。同時(shí)， 我國(guó)主要品種GH4169性能顯著提升。

    三、高溫合金應(yīng)用

    高溫合金材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)首選材料，在現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展中處于不可替代的位置。此外，高溫合金在柴油機(jī)和內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓、 燃?xì)廨啓C(jī)、能源動(dòng)力、石油化工、玻璃建材等民用工業(yè)中有著廣范的應(yīng)用。

    四、高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈

    高溫合金典型工藝

    五、高溫合金市場(chǎng)概況

    隨著高溫合金的發(fā)展，新型高溫合金材料的出現(xiàn)， 高溫合金的市場(chǎng)需求處于逐步擴(kuò)大和增長(zhǎng)的趨勢(shì)， 從全球范圍而言， 高溫合金年消費(fèi)量達(dá)到28萬噸， 市場(chǎng)空間超過100億美元。

    研究表明， 航空航天領(lǐng)域用高溫合金占高溫合金總需求的55%左右，其次是能源電力領(lǐng)域（20%），再次是機(jī)械汽車領(lǐng)域（10%）。而這一需求量隨著未來全球高端工業(yè)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)提升。

    從整體上看， 2010年我國(guó)高溫合金材料年產(chǎn)量在1 萬噸左右，需求可達(dá)2萬噸。到2013年，市場(chǎng)供給情況并沒有較大改變，但需求量增長(zhǎng)至3萬噸左右。以我國(guó)航空航天、發(fā)電領(lǐng)域使用的高端和新型高溫合金領(lǐng)域?yàn)槔?2010年的市場(chǎng)需求量在3400余噸， 在其后的5-10年內(nèi)，每年呈15%以上的速度增長(zhǎng)。若以此進(jìn)行測(cè)算， 保守估計(jì)2016年該領(lǐng)域市場(chǎng)需求將接近8000噸。

    六、高溫合金市場(chǎng)容量

    航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域市場(chǎng)需求

    在現(xiàn)代先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料用量占發(fā)動(dòng)機(jī)總量的40%-60%。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。

    根據(jù)測(cè)算， 未來20年我國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求為17.75萬噸，民用大中型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求為7.36萬噸。此外，低空開放將有望打開我國(guó)通用航空發(fā)展的瓶頸，未來20年通用航空保有量超過20000架，以平均1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)算，通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求為5萬噸。綜上，我們預(yù)測(cè)未來20年航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金需求為30.11萬噸，平均每年市場(chǎng)空間1. 51萬噸。

    航空領(lǐng)域國(guó)家相關(guān)政策

    ①習(xí)總書記在“十三五”規(guī)劃建議說明中提出， 要在航空發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域部署一批體現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略意圖的重大科技項(xiàng)目。

    ②2015年政府工作報(bào)告中首次寫入航空發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目， 提出要實(shí)施航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等重大項(xiàng)目，加大國(guó)防科研和高新技術(shù)武器裝備建設(shè)力度。

    ③國(guó)務(wù)院出臺(tái)的“中國(guó)制造2025”計(jì)劃，提出十大重點(diǎn)工程，其中排名第三即為航空航天裝備。計(jì)劃要求突破高推重比、先進(jìn)渦漿（軸）發(fā)動(dòng)機(jī)及大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)， 建立發(fā)動(dòng)機(jī)自主發(fā)展工業(yè)體系。

    航空發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的快速推進(jìn)和下游需求增長(zhǎng)， 為高溫合金材料帶來巨大需求。為提升高溫合金材料技術(shù)，我國(guó)出臺(tái)了系列扶持政策，2010年國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)授予了我國(guó)高溫合金之父師昌緒院士。

    另外，工信部發(fā)布的2015-2016年增材制造發(fā)展計(jì)劃，明確提出要求突破高溫合金等材料技術(shù)。

    燃機(jī)輪機(jī)領(lǐng)域市場(chǎng)需求

    燃?xì)廨啓C(jī)是高溫合金的另一個(gè)主要用途。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)動(dòng)機(jī)，它的結(jié)構(gòu)與飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一致，也類似蒸汽輪機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，所以也叫內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)，構(gòu)造有四大部分：空氣壓縮機(jī)，燃燒室，葉輪系統(tǒng)及回?zé)嵫b置。燃?xì)廨啓C(jī)的需求增長(zhǎng)迅速，除用于發(fā)電外，還用于艦船動(dòng)力、天然氣疏松的加氣站等。

    按照未來15年將建設(shè)5個(gè)航母編隊(duì)（2常+3核）、3個(gè)兩棲攻擊/登陸編隊(duì)和3個(gè)近海防御艦隊(duì)規(guī)模的假設(shè)，再考慮到燃機(jī)的更新與維護(hù)， 我們估算未來15年30MW級(jí)燃機(jī)需求600 臺(tái)， 4MW級(jí)燃機(jī)需求1476臺(tái)，通過測(cè)算，未來15年燃?xì)廨啓C(jī)高溫合金需求達(dá)6. 23萬噸， 平均每年4152噸。

    汽車領(lǐng)域市場(chǎng)需求

    高溫合金在汽車中主要應(yīng)用于渦輪增壓器的制造， 其次還有排氣閥、燒嘴、熱發(fā)生器等零件。

    面對(duì)與日俱增的環(huán)保和能源壓力， 內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排是大勢(shì)所造。渦輪增壓是內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的有效手段，其中汽油機(jī)節(jié)油效果5-10%，柴油機(jī)節(jié)油效果1 0-20%左右。 2012年我國(guó)內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器綜合配置率為6.7%；其中車用柴油機(jī)配置率為62%，未來的增長(zhǎng)點(diǎn)主要來自于輕卡裝配率提升； 而車用汽油機(jī)配置率僅5%左右， 未來提升空間巨大。

    我國(guó)目前每萬輛汽車對(duì)高溫合金的需求為2. 04 噸，隨著渦輪增壓器配置率的提升，每萬輛汽車的高溫合金使用量將持續(xù)提高，到2020年汽車產(chǎn)量復(fù)合增速5%， 2020年一2030年汽車產(chǎn)量復(fù)合增速3%，依據(jù)測(cè)算， 2020年汽車用高溫合金需求為8715噸， 2030年為1.9萬噸。

    七、我國(guó)高溫合金發(fā)展現(xiàn)狀

    ①生產(chǎn)能力不足

    目前我國(guó)高溫合金生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量有限， 生產(chǎn)能力與需求之間存在較大缺口，在燃?xì)廨啓C(jī)、核電等領(lǐng)域的高溫合金主要還依賴進(jìn)口。

    ②高端產(chǎn)品難以滿足應(yīng)用需求

    我國(guó)高溫合金生產(chǎn)水平與美國(guó)、俄羅斯等國(guó)有著較大差距， 在高端產(chǎn)品供應(yīng)上無法滿足應(yīng)用需求。

    八、國(guó)內(nèi)相關(guān)專利分析

    九、國(guó)內(nèi)外相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)

    世界上具有完整高溫合金體系的國(guó)家只有美、英、俄、中四國(guó)。而在全球范圍內(nèi)能夠生產(chǎn)航空航天用高溫合金的企業(yè)不超過50家，主要集中在美、英、法、德、俄、日等國(guó)，整個(gè)行業(yè)具有較為明顯的寡頭特征。

    國(guó)外相關(guān)企業(yè)

    我國(guó)高溫合金細(xì)分領(lǐng)域及主要參與者

    國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)