炒军工不得不看之高温合金　最硬挺的中坚力量
2014-09-05 08:55:29   来源：   点击：

高 温合金是在600℃以上的高温及一定及一定应力作用下长期工作的一类金属。其区别于传统金属、合金的特点在于：在高温工作环境下合金具有较高的强度，良好 的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性，并在各种温度下保持良好的组织稳定性和使用可靠性等综合性能，在西方也称之为超合金 （Superalloys）。

高温合金材料技术难点与创新

高温环境下材料的各种退化速度都被加速，在使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面的氧化腐蚀等。高温合金所具有的耐高温、耐腐蚀等性能主要取决于它的化学组成和组织结构。

• 材料成分复杂：

含有铬、铝等活泼元素，在氧化或热腐蚀环境中表现为化学部稳定。

• 工艺复杂

高温合金是通过合金强化+工艺强化来不断结合提高合金的材料性能。

合金强化包括合金固溶强化、第二相强化剂晶界强化等；工艺强化包括改善冶炼、凝固结晶、热加工、热处理及表面处理等环节改善合金组织结构等。

高温合金的生产工艺主要包含熔炼、铸造、热处理三个过程。

• 更新换代快

高温合金材料制备技术与工艺仍处于不断的进步和创新中。一项新工艺的引入，往往使高温合金的性能获得一个飞跃，发展出一批新型高温合金，进而推动一代航空发动机和航空飞机的发展。

高温合金的应用领域

航空飞机发动机

航空发动机是航空工业中技术含量最高、难度******的部件之一。作为飞机动力装置的航空发动机，特别重要的是金属结构材料要具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，这几乎是结构材料中最高的性能要求。

而航空发动机的技术进步与高温合金的发展密切相关，军用航空发动机通常可以用其推重比综合地评定发动 机的水平，而提高推重比最直接和最有效的技术措施是提高涡轮前的燃气温度。因此高温合金材料的性能和选择是决定航空发动机性能的关键因素。

高温合金材料用量占发动机总量的40%-60%。在航空发 动机上，高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘四大热段零部件；此外，还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

航天飞船发动机

航天发动机中的特殊工作环境要求使其使用材料必须受高温、高压、高的温度梯度变化、高动态载荷和特殊戒指的考验，因此高温合金材料已经占据了航天发动机相当大的比重，应用比例接近总重量的一半。

我国的“长征”系列火箭以及“神舟”系列飞船，发动机的核心部分都采用了高温合金材料。目前，航天领域使用的液氧煤油和液氧液氢航天运载发动机、小型涡喷涡扇发动机已经定型，并开始批量生产，国内对航天用高温合金母合金和精铸件的需求也在不断增长。

燃气轮机

燃气轮机是一种以空气及燃气为介质的旋转式热力发动机，基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在于工质不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气。燃气轮机属于内燃机，所以也叫内燃气轮机。

燃气轮机的需求增长迅速，除用于发电外，还用于舰船动力、天然气疏松的加气站等。燃气轮机用高温合金的使用寿命长（10 万小时），耐热腐蚀、尺寸大，质量要求很高。

汽车废气增压器涡轮

汽 车废气增压器涡轮也是高温合金材料的重要应用领域。一般而言，加装废气涡轮增压器后的发动机功率及扭矩要增大20%—60%。目前，我国涡轮增压器生产厂 家所采用的涡轮叶轮多为镍基高温合金涡轮叶轮，此外内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓等都可以采用铁基或镍基高温合金。

核电与其它领域的高温合金应用

核电工业使用的高温合金包括：燃料元件包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架，高温气体炉热交换器等，均是其他材料难以代替的。

高温合金材料在玻璃制造、冶金、医疗器械等领域也有着广泛的用途。在玻璃工业中应用的高温合金零件多达十几种，冶金工业的轧钢厂加热炉的垫块、线材连轧导板和高温炉热电偶保护套管等。医疗器械领域的人工关节等。

市场测算

根据机构测算，到2020年，国内高温合金需求约为39275吨，对应市场空间90.5亿元。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。

国内高温合金行业格局

我国从事高温合金的厂家可分为四类：

• 特钢生产厂： 东北特殊钢铁接团抚顺特殊钢公司（简称抚顺特钢），宝钢股份公司特殊钢事业部（简称宝钢特钢）和攀钢集团长城特殊钢公司（简称攀长钢）；

• 研究单位： 钢铁研究总院，北京航空材料研究院，中国科学院金属研究所，东北大学，北京科技大学等。

• 发动机公司精密铸件厂：中航工业旗下各航空发动机公司的精密铸造厂：黎明、西航、黎阳、南方、贵航等。

• 锻件热加工厂：西南铝业公司，第二重型机械集团万航模锻厂，中航重机股份有限公司宏远航空锻铸公司和安大航空锻造公司。

目前，国内规模较大的高温合金生产企业有抚顺特钢和钢研高纳。此外，宝钢特钢、攀长钢、中科院金属所、北京航材院也具备一定的产能。

在航空航天产业中，用量******的变型高温合金，主要由抚顺特钢、宝钢特钢、攀长钢等公司完成。特钢企业生产的变型高温合金，适用于大批量、通用性、结构较为简单的产品。钢研高纳在上市后也扩大了变形高温合金产能，募投项目达产后也具备了相当的变型高温合金产能。

目前具备铸造高温合金精铸件的厂家分为两类，一类是钢研高纳、中科院金属所和北京航材院三家公司；另一类是黎明、西航、南方、成发等专业发动机厂自行生产精铸件。三家单位主要承接航天航空发动机厂对外委托的精铸件业务。目前三家单位在铸造高温合金的材料制备、生产技术上均有各自特点，其中钢研高纳产能大于其余两家。

（中信证券）
关键词：精密铸件

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