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当前位置:首页 > 新闻信息 > 公司新闻 > 高温合金,现代工业皇冠上的明珠材料

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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2017-02-25

我们之前推出的特钢报告对整个特钢行业做出了全面的梳理,本篇报告则重点关注高温合金的发展现状和未来,以及下游航空航天核电和军工领域大发展对高温合金带来巨大的需求空间,我国相关的高温合金企业面临巨大的进口替代空间和行业发展空间,对相关标的维持推荐。
我国钢铁产业已经进入成熟阶段,普通大类特钢整体产量也进入峰值区间。2015上半年,中国特钢协会成员单位粗钢产量为6222万吨,同比减少2.91%。其中,普通钢同比减少4.14%,优质钢同比减少1.16%,特殊钢同比减少3.69%。特钢行业当前处于较为低效的运行状态,低端产品相对过剩,而高端产品相对不足。未来特钢行业的重点发展方向仍然是高端非标定制化产品。

高温合金作为工业皇冠上的明珠材料,是特钢领域中最为高端的产品之一。

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,由于其良好的耐高温,耐腐蚀等性能,逐渐被应用到电力,船舰,汽车,冶金,玻璃制造,原子能等工业领域,从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展,新型高温合金材料的出现,高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。从全球范围而言,高温合金年消费量达到28万吨,市场空间超过100亿美元。主要应用在航空航天领域(55%),其次是能源电力领域(20%),再次是机械汽车领域(10%)。而这一需求量随着未来全球高端工业发展将会继续提升。

我国高温合金经过之前的快速发展,当前已经初具万吨左右的规模,未来随着我国国防军工航空航天等领域高端需求快速增长,高温合金面临着巨大的需求增长空间和进口替代空间。近今年来,我国大力推进的大飞机国产化和核电国产化等行业规划将会给高温合金带来巨大的需求空间。谨慎保守估计,未来20年我国每年高温合金的年平均需求量将会达到3.5万吨,需求总量将超过70万吨,其中航空发动机领域25万吨左右,燃气轮机领域12万吨左右,汽车领域21万吨左右,核电领域6万吨左右,市场空间有望继续提升。

 

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2016-12-20GH2909合金是先进航空发动机实现间隙控制技术的重要工程材料,主要用于制造第四代发动机的涡轮中层机匣、承力环和蜂窝支撑环等间隙控制零件,以减少漏气损失、提高效率、降低耗油率。GH2909是在GH2907合金基础上提高了Si含量,调整了热处理工艺而发展起来的。GH2909是Fe-Ni-Co基时效硬化新型低膨胀高温合金,在650℃以下具有高的强度和塑性、低的热膨胀系数、几乎恒定的弹性模量以及良好的抗氧化和冷热疲劳等综合力学性能,可减少转动部件与静止部件之间的间隙,实现间隙控制,节约能源,降低消耗,提高发动机推力,是航空和航天发动机用的理想高温合金材料,因而在飞机发动机中得到了广泛应用。

多年来由于锻造设备条件的限制:仅有2000吨快锻压机,因而大规格高温合金锻棒生产是某公司高温合金发展的短板。GH2909合金大规格棒材的主要问题是:(1)组织粗大、不均匀,进而导致超声波探伤杂波高,甚至底波衰减严重;(2)性能检测数据波动大。随着锻造设备条件的改善:4500吨快锻压机和1800吨精锻机的投产,并为改善和提高GH2909合金大规格锻材质量,开展了锻造工艺对GH2909合金大规格棒材组织与性能的影响研究。

GH2909合金冶炼工艺路线为真空感应+真空电弧重熔,将Φ440mm电极真空电弧重熔成Φ508mm钢锭,钢锭经均匀化热处理后,锻造生产大规格高温合金锻材。

开坯锻造采用逐级降温大变形锻造工艺,每火次变形量均在30%以上;末火锻造加热温度:1000℃;大部分变形温度:≤955℃,终锻温度:≥870℃;并分别采用三种锻造方法:(1)2000吨快锻压机整支钢锭直接拔长+中切分段+分别一火锻造成材;(2)整支钢锭4500吨快锻压机两镦两拔+中切分段+分别一火1800吨精锻机成材;(3)4500吨快锻压机整支拔长+两端打钳口+中切分段+采用漏盘分别两镦两拔+1800吨一火精锻机成材;然后,在棒材上分别取中心、1/2R和边缘组织和横向性能试样,采用光学显微镜观察显微组织和检测力学性能,成品车光后超声波探伤检测。试验结果表明:

(1)2000吨快锻压机设备吨位局限明显。

(2)方法2锻后棒材横截面上中心、1/2R存在少量混晶组织,边缘晶粒达到8级,组织均匀细小。

(3)方法3锻后棒材横截面上中心、1/2R、边缘组织均匀,各部位晶粒较为一致,晶粒度在6级左右。方法3比方法1室温拉伸屈服强度和抗拉强度均增加70MPa以上,室温拉伸塑性也增加明显,达3%以上;高温拉伸屈服强度和抗拉强度均增加20MPa以上,高温拉伸塑性有所降低;持久寿命降低,持久塑性相当。方法3与方法2各项性能检测结果相当。

因此,方法3,即采用4500吨压机整支拔长+两端打钳口+中切分段+采用漏盘分别两镦两拔+1800吨一火精锻机成材,可使GH2909合金大规格棒材组织均匀细小,获得满足标准指标要求的良好的综合性能。

2017-02-14     高温合金占发动机总重量的40%-60%,航空发动机推重比的提高,70%以上的贡献来自材料技术。海空军装备建设提速,民用航空市场需求更为庞大,舰船、发电等燃气轮机国产化是大势所趋,预计未来20年我国发动机及燃气轮机需求规模超万亿,将带来超过2000亿元的高温合金需求。

  全球高温合金产业发展现状 寡头特征明显

  2012年,全球高温合金消费量为28万吨,占钢铁总消费量的0.02%,市场规模达100亿美元。目前来看,全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家,主要集中在美、英、法、德、俄、日等国,整个行业具有较为明显的寡头特征。在涉及航天航空应用领域的高温合金钢产品,发达国家均视其为战略军事物资,对外进行严密管控。

  美国在高温合金研发以及应用方面一直处于************地位,年产量约为5万吨,其中近60%用于民用领域。美国有多家独立的高温合金公司,包括能够生产航空发动机所用高温合金的公司有通用电气公司(GE),普特拉-惠特尼公司(PW),以及其他能生产特钢和高温合金的公司如汉因斯-斯泰特公司(HaynesStel-liteCompany),佳能-穆斯克贡公司(Cannon-MuskegonCorporation),因科国际公司(IncoInternationalInC),特殊金属公司(SpecialMetalInC)和卡彭特公司(Carpenter)等。

  欧盟国家中英、德、法是世界上主要的高温合金生产和研发代表。英国是世界上最早研究和开发高温合金的国家之一。英国的铸造合金技术************,代表性的是国际镍公司(MondNickelcompany)的Nimocast合金,后该国的飞机发动机制造商罗罗控股公司(Rolls-Royceplc)又研制了定向凝固和单晶合金SRR99、SRR2000和SRR2060等,主要用于航空发动机制造。

  日本在镍基单晶高温合金、镍基超塑性高温合金和氧化物晶粒弥散强化高温合金方面取得较大的成功。近年来则致力于开发新型耐高温合金,并成功开发出在1200℃高温下依然能保持足够强度的新合金。日本主要的高温合金生产企业是IHIcorporation,JFE、新日铁和神户制钢公司。但是近年来,日本所有钢企的整体营业利润不容乐观,公司整体业绩呈下滑趋势,但是生产航天航空领域所需要的钢材是营业利润主要来源之一,用以弥补其他业务收入的损失。

  我国高温合金产业供不应求局面未发生明显变化

  我国2009年高温合金材料年生产量约1万吨左右,每年需求达2万吨以上。近年来需求端不断提升,供不应求的局面未发生明显变化。

  国内从事高温合金材料生产的企业数量有限,分为生产基地和研发基地两大类。生产方面主要形成了以抚顺特钢、上钢五厂、长钢三厂和齐齐哈尔等特钢厂等

  为主体的变形高温合金生产基地、以航空发动机制造公司精密铸造厂为主体的铸造高温合金生产基地和以钢铁研究总院、北京航材院和沈阳金属所等科研院所为主体的高端高温合金材料的生产研发基地等三大基地。我国目前航空和其他工业部门使用的各种一般高温合金均可在国内生产供应。

  国家对高温合金产业高度重视,2010年国家最高科学技术奖颁发给我国高温合金之父、中国科学院金属研究所所长师昌绪院士。在经济转型升级的背景下,《国家“十二五”科学和技术发展规划》将新材料列为七大战略新兴产业之一,一系列重大政策出台为高温合金产业发展提供了有力的支持。

  我国军用航空发动机产业将迎来庞大市场

  2014年中国国防预算8082.3亿元,同比增长12.2%,增速高于2013年,过去20年保持两位数以上的复合增速,军费稳定高速增长为军备建设提供了有力支撑。然而,就军费占GDP的比重来看,近20年中国军费占GDP比重始终保持在1%-1.5%之间,即使以斯德哥尔摩国际和平研究所的统计数据,中国军费历年来占GDP的比重仍不到2%,低于英、法、印度的2%-3%,更远低于美、俄的4%-5%,因此我们认为,我国军费仍有巨大的增长空间,预计未来10年我国的国防开支将保持12%左右的年均增速。

  我们认为,2014年美国重返亚太战略继续深化、周边岛屿纷争、朝核危机、克里米亚危机等因素使得我国面临的外部战略压力进一步增大。军事实力尤其是海空军装备水平相对落后导致我国在处理上

  述危机问题时受到制约,马航事件从另一个侧面折射出这一问题,今年4月习近平视察空军机关时谈马航事件,也言及马航失联令人痛心,强调要加快建设空天一体的强大空军。我国国家安全委员会的设立等一系列举措体现我国维护国家安全的决心。随我国安全战略向外扩展,航母、大型运输机、预警机、先进战斗机等的海空军武器装备建设已进入快速装备通道。

  我们预计,未来20年中国各类战机采购需求在约2900架,对航空发动

2020-10-08      超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,首先在化学成分上与普通不锈钢不同,是指含高镍,高铬,高钼的一种高合金不锈钢。依据不锈钢资料的显微组织特性,超级不锈钢分为超级铁素体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢和超级双相不锈钢等几个类型。
  超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,它和普通不锈钢的区别超级奥氏体不锈钢在普通奥氏体不锈钢的根底上,经过进步合金的纯度,进步有益元素的数量,降低C含量,避免析出Cr23C6形成晶间腐蚀,取得良好的力学性能、工艺性能和耐部分腐蚀性能,并替代了Ti稳定化不锈钢。
      超级铁素体不锈钢继承了普通铁素体不锈钢强度高、抗氧化性好、抗应力腐蚀优秀等特性,同时改善了铁素体不锈钢的延性-脆性转变、对晶间腐蚀较敏感和焊态的低韧性等局限性。采用精炼技术,降低C和N含量,添加稳定化和焊缝金属韧化元素,可取得高Cr、Mo且超低C、N的超级铁素体不锈钢,使铁素体不锈钢在耐腐蚀、耐氯化物的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新的阶段。
       超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,它和普通不锈钢的区别超级双相不锈钢该类钢是20世纪80年代后期开展起来的,牌号主要有SAF2507、UR52N、Zeron100等,其特性是含C量低,含有高Mo和高N,钢中铁素体相含量占40%~45%,具有优秀的耐腐蚀性能。

2016-06-21      GH3044是固溶强化镍基抗氧化合金,在900℃以下具有高的塑性和中等的热强性,并具有优良的抗氧化性和良好的冲压、焊接工艺性能,适宜制造在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零部件及隔热屏、导向叶片,供应的品种有板、带、丝、管、棒材等。 
      GH3044 组织结构 经1200℃固溶后,基本上是单相奥氏体和少量的MC和M23C6型碳化物。经700~900℃长期时效后。MC变化不大,M23C6呈链状分布在晶界,随时效时间的增长,析出量增多,颗粒长大;同时在晶内和晶界又有WCr固溶体补充析出,呈颗粒状,随时效时间的延长,数量不断增加,尺寸逐渐长大。 
      丹阳市东方合金有限公司是一个集研究、开发、生产特种合金材料的高新技术企业。公司专业生产各种合金材料,如高温合金(GH4145、GH4169、GH3030、GH3128、GH2132,In718)、耐蚀合金(Incoloy800H、Incoloy825、Inconel600、Inconel625、904L)、精密合金(Ni36、4J29、1J79)。产品广泛应用于石油化工、电站脱硫、航空航天、舰船、工业阀门、通讯电子等行业,从材料性能使用******角度,为应用领域的高温、高压、腐蚀、磨损、疲劳、蠕变等环境,提供科学的解决方案和优良的产品服务。 
  公司拥有专业先进的生产设备、检测设备,配备了真空感应炉、电渣重熔炉、热处理炉,光谱分析仪、碳硫分析仪、超声波探伤仪、金相显微镜、金属拉伸试验机、高温蠕变与持久强度试验机以及锻造、轧制、穿孔、拉拔、机加工等生产设备,在产品生产到交货的过程中,通过设备和人员对各环节的精细控制,达到供货的超质超量,实现客户******化的满意。 公司通过了ISO9001、2000质量管理体系认证,公司正在申办的证书有CE、TUV、DNV、GL、BV。 
  公司以诚信为中心,以为客户提供优质产品和满意的服务为目标,以让客户满意的程度为衡量我们成功与否的最重要的标准。

2016-06-25 高温合金具有优异的耐热和抗腐蚀性能,被誉为“发动机的基石”,航空航天是其最重要的下游应用领域,占总使用量的55%,而在诸如船舰燃气轮机、汽车涡轮增压器以及核电等领域也有重要运用。高温合金作为特钢的代表,在线工艺复杂,具有极高的产业壁垒,不仅对质量可靠性和性能稳定性有着严苛的要求,而且试用论证期往往长达数年,只有具备强大技术储备和研发实力的企业才方可进入。未来随着“中国制造2025”和“两机”专项计划的陆续落实,政策红利即将释放,高温合金发展将迎来重要战略机遇期;预计2020年前,研发资助资金投入规模将不少于2000亿元;
多轮驱动、需求迎来大发展
        我国高温合金行业正处于爆发的前夜,目前年均需求总量约1.5万吨,但政策护航、技术突破的双重刺激未来有望引领高温合金的大发展,预计2020年我国年均需求将达到3.5万吨,需求翻翻,年平均增长率接近20%,市场空间高达122亿元。其中,航空领域用高温合金仍是主力,“产业红利释放+战斗机更新换代+通用航空及无人机市场接力”,利好因素叠加,仅航空领域需求便有望突破1.2万吨;除此之外,核电、燃气轮机、涡轮增压器等领域需求也有望获得持续突破,预计需求将达到2万吨,成为接棒航空航天领域增长的市场新蓝海;

高壁垒、高门槛,供给增长有限
        高温合金整个行业具有较为明显的寡头特征,复杂的在线工艺决定了其成材率低、生产周期长,具有极高的技术壁垒。同时,该行业无论是军品还是民品均涉及到产品认证问题,特别是军品的认证,审核严、跨度长,耗时费力,为该行业构筑了天然的进入壁垒。目前我国高温合金总产能约为1.26万吨,实际产量约8000-9000吨左右,和我国庞大的需求相比,未来存在愈2万吨的产能缺口;
        行业景气向上确立,国产替代趋势加强:
        高温合金需求的演变加剧了未来行业的产能短缺,在过去由于技术上的短板造成我国高温合金成材率低、可靠性差,超过一半的产品依赖外资企业实现供货,造成目前行业实际产能利用率仅为75%左右。所以未来行业要取得突破的关键在于克服固有的技术瓶颈,加大国内厂商在供应序列中的话语权。与此同时,“两机”重大专项也将进一步助力我国高温合金产业的腾飞。技术+政策双管齐下背景下,即使仅按照目前国产化率为40%的中性预测,预计到2020年行业产能利用率也有望达到83%左右,若国产化率进一步提升,未来行业将遇到明显的产能瓶颈。

2017-03-29GH4169加工工艺说明:
熔炼工艺:
GH4169合金的熔炼工艺分为3类:
真空感应+电渣重熔;
真空感应+真空电弧重熔;
真空感应+电渣重熔+真空电弧重熔。
锻造工艺:
GH4169合金具有良好的热加工性能,钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃,锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求,结合生产厂的生产条件而定。开坯和生产锻件时,中间退火温度和终锻温度必须根据零件所要求的组织状态和性能来确定,一般情况下,锻造的终锻温度控制在930~950℃之间为宜。

2019-08-10中文名称:铸造高温合金 英文名称:cast superalloy 定义:在铸造组织状态下具有良好性能并可直接铸成零件的高温合金。具有比同成分的变形合金高的抗蠕变性能。 应用学科:航空科技(一级学科);航空材料(二级学科) 铸造高温合金(cast superalloy)   以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分,可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3种类型。按结晶方式,又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。铸造高温合金的大部分属于多晶铸造高温合金。

2018-11-26GH3128(GH128)是以钨、钼固溶强化并用硼、铈、锆强化晶界的镍基合金,具有高的塑性,较高的持久蠕变强度以及良好的抗氧化性和冲压、焊接等性能。

2018-07-26GH2136合金是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,使用温度在700℃以下。该合金是在GH2132合金的基础上发展起来的,与之相比,降低了锰和硅含量,适当提高了钛、硼和碳含量,该合金在长期使用中降低了G相、σ相等脆性相的析出倾向,提高了合金在长期使用中组织及性能的稳性。合金具有良好的综合性能,长期使用组织稳定,有较好的抗氧化性,较小的线膨胀系数,易于焊接成形。主要产品有棒材和锻件等。 

GH2136高温合金已用于制作650℃-700℃工作的航空发动机涡轮盘及其他高温部件。

GH2136合金在600℃-700℃长期时效1000h-3000h后,合金中的γ‘相逐渐向η相转变,并降低蠕变和持久极限。胞状η相在800℃左右形成,在更高温度下呈现片状或魏氏体状,降低合金的冲击韧性和塑性。

用途:工业用的一般承力件等。。。高电阻电热合金(高镍及铁铬铝)、高温合金、精密合金、耐热合金、特种合金、不锈钢等都是常见和常用的镍铬合金.

2017-04-21据新华社电,6日,中国空军运-20飞机授装接装仪式在空军航空兵某部举行,中央军委副主席许其亮出席仪式。空军新闻发言人申进科表示,我国自主发展的运-20飞机正式列装空军航空兵部队,标志着空军战略投送能力迈出关键性一步。中投证券认为,运-20是中航飞机(000768,股吧)拳头产品,新型飞机服役将带动上游航材需求,高温合金、钛材和航空锻件需求有望提升。

运-20飞机是空军战略性、标志性、引领性装备,是我国自行研制的一种200吨级大型、多用途运输机,可在复杂气象条件下,执行各种物资和人员的长距离航空运输任务。该机的顺利研制并正式列装部队,实现了空中战略投送装备自主发展重大突破,标志着我国航空设计制造能力迈上新台阶,对推进我国经济和国防现代化建设,提高空军战略投送能力具有重要意义。

中投证券研报显示,运-20从开始研制到交付仅仅用了8年,表明我国航空工业的巨大进步。运-20等新型飞机研制成功将拉动上游材料需求,有望改善相关供应商整体盈利水平。其中,高温合金和钛材有望率先受益。

另外,我国发动机项目也在抓紧研制中,对材料需求构成支撑。从最新动态来看,7月4日至5日,工信部在上海组织召开大型客机发动机验证机项目初步设计评审暨转入详细设计阶段会议。工信部副部长辛国斌表示,要把握机遇,充分认识我国航空发动机发展的战略意义,积极推动验证机研制各项工作,全面完成详细设计阶段任务。另外,北京市工商局企业信用信息公示系统显示,中国航空发动机集团有限公司已于5月31日成立,注册资本500亿元。

航空发动机项目的快速推进和下游需求增长,为高温合金材料带来巨大需求。据券商研报介绍,高温合金占发动机总重量的40%-60%,航空发动机推重比的提高,70%以上的贡献来自材料技术。目前来看,全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家,整个行业具有较为明显的寡头特征。对于涉及航天航空应用领域的高温合金钢产品,发达国家均对外进行严密管控。

为提升高温合金材料技术,工信部发布了《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》 ,明确要求突破高温合金等材料技术。随着海空军装备建设提速,以及民用航空市场需求增长,我国发动机及燃气轮机需求规模将超万亿,高温合金需求有望超过2000亿元。券商研报认为,万泽股份(000534,股吧)通过引入核心技术团队,战略转型高温合金领域,在高温合金母合金技术研发方面已成功熔炼近300 炉,建立了超高纯度高温合金熔炼核心技术体系。钢研高纳(300034,股吧)主要从事航空航天材料中高温合金材料的研发、生产和销售,具有国内几乎所有牌号高温合金生产的技术和能力。

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