高温合金行业分析报告.docx

高温合金行业分析报告.docx

《高温合金行业分析报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高温合金行业分析报告.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高温合金行业分析报告

2019年高温合金行业分析报告

2019年4月

一、行业管理

1、行业主管部门及监管体制

（1）国家发展与改革委员会

国家发展与改革委员会为行业的宏观管理职能部门，主要负责产业政策制定，指导行业结构调整、行业体制改革、新建项目与技术改造等工作。

（2）工业和信息化部

工业和信息化部为行业的行政主管部门，主要负责拟订并组织实施行业规划、产业政策和标准等。

（3）中国有色金属工业协会

行业的全国性行业组织为中国有色金属工业协会，主要负责根据国家政策法规，制定并监督执行行业规则，规范行业行为，维护公平竞争；通过调查研究为政府制定行业发展规划、产业政策以及对有关法律法规提出意见和建议；协助政府主管部门制定、修订本行业国家标准，负责本行业标准的制定、修订和实施监督；根据政府主管部门的授权和委托，开展行业统计调查工作，包括采集、整理、加工、分析并发布行业信息。

（4）国防科工局

公司高端钛合金材料、高性能高温合金材料主要应用于军工行业，其主管部门为工业和信息化部下属的国防科工局。

国防科工局负责组织管理国防科技工业计划、政策、标准及法规的制定与执行情况监督。

鉴于军工行业的特殊性，国防科工局对行业内企业的监管采用的是严格的行政许可制度，承担涉密武器装备科研生产任务的企事业单位，必须取得相应保密资格和武器装备科研生产许可证。

2、行业主要法律法规及政策

（1）行业主要法律法规

行业相关的主要法律法规情况如下：

（2）行业主要政策

行业相关的主要政策情况如下：

二、高温合金概述

1、高温合金的定义

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域。

2、高温合金分类

高温合金的主要分类有：

1）按制造工艺分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温合金三类；2）按基体元素分为铁基、镍基、钴基等高温合金。

各类合金的主要特点如下：

3、镍基高温合金

在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位，具有良好的高温性能、抗氧化和抗腐蚀性能，是应用最广、高温强度最高的一类高温合金。

镍基高温合金的发展对先进喷气式航空发动机的发展具有重要作用。

镍基高温合金按照制造工艺，可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末高温合金。

（1）变形高温合金

变形高温合金经过真空冶炼等工艺浇铸成合金铸锭，通过锻造、轧制等热变形制成饼坯、棒、板、管等材料，最后模锻成涡轮盘和叶片等毛坯，经热处理后加工成涡轮盘、叶片等零件。

变形高温合金是高温合金中应用最广的一类。

变形高温合金塑性较低，高温变形抗力大，使用普通的热加工手段变形有一定困难，因而需要采用开坯锻造、径向锻造以及轧制等工艺来加工。

变形高温合金一直是航空发动机中主要用材，其中GH4169在我国航空发动机中已得到广泛应用，被称为高温合金中的万金油，其材质水平和加工工艺水平近年来得到显著提高。

（2）铸造高温合金

铸造高温合金是通过真空重熔直接浇铸成型的高温合金。

其特点可以通过铸造工艺直接成型，主要用于制造形状比较复杂的产品，如采用冷却技术的空心叶片，内部型腔复杂，只能采用精密铸造工艺才能生产。

铸造高温合金应用较为广泛，主要应用于航空发动机和燃气轮机中的机匣、涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘及航天用液体火箭发动机中各种泵用复杂结构件等。

（3）粉末高温合金

粉末高温合金是将高合金化难变形的高温合金用气体雾化、等离子旋转电极等方法制成高温合金粉末，然后采用热等静压或热挤压等方法将粉末制成坯料，最后制成涡轮盘等零件。

随着发动机热端工作温度要求越来越高，要求高温合金中的强化元素也越来越多，使其塑性变差，难以热加工变形，并且合金元素的增多使镍基高温合金凝固偏析严重，造成组织和性能的不均匀。

粉末高温合金由于粉末颗粒小，制粉时冷却速度快，消除了偏析，改善了热加工性，提高了高温合金的组织均匀性、屈服强度和疲劳性。

目前国内粉末高温合金主要应用于航空发动机上的高压涡轮盘等重要部件上。

三、我国高温合金的发展历程

我国高温合金的发展经历了三个阶段：

1、第一阶段（1956年至20世纪70年代初）：

我国高温合金的创业和起始阶段

在苏联专家的指导下炼出的第一炉高温合金GH3030，拉开了我国研制和生产的序幕。

1960年后，我国开始独立自主地研制和生产主要歼击机发动机所需的各种高温合金材料，建立和完善了我国高温合金的生产和研究基地。

根据国内航空发动机研制与生产的需求，开发了有我国特色的工艺，形成了与我国装备相适应的生产路线。

2、第二阶段（20世纪70年代中期至90年代中期）：

我国高温合金的提高阶段

随着新型航空发动机的试制和生产，对发动机用高温合金材料的纯洁度、均匀性和综合性能比过去提出了更高的要求。

在研发过程中，全面按照国外的技术标准进行研制和生产，按照国外的规范加强质量控制和质量检测工作。

经过这一阶段的工作，不但研制成功一系列新的合金，包括高性能变形合金、铸造合金、定向凝固及单晶合金，更重要的是使我国高温合金的生产工艺技术和产品质量控制等方面上了一个新台阶。

3、第三阶段（20世纪90年代中期至今）：

我国高温合金的新发展阶段

本阶段的特点是应用和开发出一批新工艺，研制和生产了一系列高性能、高档次的新合金。

随着新型先进航空发动机的设计、研制和生产，要求研制和发展高性能的新高温合金材料。

四、我国高温合金市场情况

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，由于其有着优良的耐高温、耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力、汽车、冶金、玻璃制造、原子能等工业领域。

随着高温合金材料的发展，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态势。

高温合金从诞生起就用于航空发动机，在现代航空发动机中，高温合金材料的用量占发动机总重量的40%~60%，主要用于四大热端部件：

燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘，此外，还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

1、我国航空发动机市场发展前景广阔，军用及民用领域均有较大空间，带动高温合金行业加速发展

航空领域对高温合金的需求分为军用市场和民用市场，随着国家对航空发动机自主研发的力度加大以及“两机”重大专项、“飞发分离”等政策的落实，产业发展日渐加速。

（1）军用市场

高温合金主要用于制造军用飞机发动机的关键热端部件。

目前，我国在军用飞机数量上存在较大的增长动能。

根据Flightglobal发布的《Worldairforces2019》，截至2018年，全球现役军用飞机总计53,953架，其中，美国排名居前，拥有军用飞机13,398架，我国拥有的各类军用飞机3,187架，排在俄罗斯之后，位居世界第三。

与美国相比，中国现役军用飞机在数量少，且老旧型号战机的占比较高，军机补短板列装及升级换装的需求巨大。

根据预测，未来10年我国军用航空发动机的市场需求将达到335亿美元，年均33.5亿美元。

根据中国产业信息网发布的研究数据，航空发动机中原材料成本占比约为50%，高温合金为原材料主要构成，约占原材料成本的36%。

由此预测，未来10年我国军用航空市场带动的高温合金年均需求约为6.03亿美元。

（2）民用市场

根据中国商用飞机有限责任公司发布的《中国商飞公司市场预测年报（2018-2037）》，未来20年中国将交付9,008架客机，价值约1.3万亿美元（约8.7万亿人民币）。

根据中国产业信息网发布的研究数据，在民用航空飞机设备价值构成中，发动机占整架飞机价值的比例约为27%，按照此数据测算，未来20年我国商用飞机带动的航空发动机市场规模合计约3,510亿美元，年均175.5亿美元。

近年来我国陆续出台一系列政策，积极促进通用航空业的发展。

目前，美国通用航空飞行器保有量超过21万架，假设未来20年我国通航产业经过配套基建和政策的完善后，飞行器数量达到美国数量的30%，即约6.3万架，新增需求约6万架。

目前市场上飞行器结构测算单价约为350万美元，按照发动机占比约27%测算，未来20年我国通用航空飞行器带动的航空发动机增量市场需求约为567亿美元，年均28.35亿美元。

综上，未来20年，我国民用航空发动机每年的市场规模约为203.85亿美元。

按航空发动机中原材料成本占比约为50%，高温合金占原材料成本的36%测算，未来20年我国民用航空市场带动的高温合金年均需求约为36.69亿美元。

2、燃气轮机大规模应用为高温合金行业带来广阔的市场前景

我国燃气轮机重点应用市场在分布式发电、热电联供、天然气管道运输、船舶推进和机械驱动等方面。

燃气轮机是我国“两机”重大专项的重点发展方向之一，我国新世纪四大工程中“西气东输”、“西电东送”、“南水北调”等三大工程均需要大量30兆瓦级工业型燃气轮机，同时我国舰船制造业的快速发展需要大量30兆瓦级舰船燃气轮机，我国已成为世界最大的燃气轮机潜在市场，是发达国家燃气轮机出口的主要需求国之一。

燃气轮机大规模应用为高温合金行业带来广阔的市场前景。

我国高性能高温合金需求增加主要来自于先进航空发动机和燃气轮机。

同时，核电设备的国产化率不断提高，进一步拉动国产高温合金的市场需求。

五、行业主要企业情况

我国高温合金经过60多年发展，已经形成了比较先进，具有一定规模的生产基地，包括抚顺特殊钢股份有限公司、北京钢研高纳科技股份有限公司、宝钢特钢有限公司、攀钢集团江油长城特殊钢有限公司和中国航发北京航空材料研究院等。

目前，在航空航天产业中，用量最大的变型高温合金，主要由抚顺特钢、宝钢特钢等公司提供。

1、抚顺特钢

始建于1937年，是东北特殊钢集团股份有限公司控股的上市公司。

抚顺特钢以特殊钢和合金材料的研发制造为主营业务，主要产品为合金结构钢、工模具钢、不锈钢和高温合金。

2018年抚顺特钢营业收入为584,773.17万元，实现归属于上市公司股东的净利润260,730.83万元。

2、钢研高纳

成立于2002年，是国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，拥有年生产超千吨航空航天用高温合金母合金的能力以及航天发动机用精铸件的能力，在变形高温合金盘锻件和汽轮机叶片防护片等方面具有先进的生产技术，具有制造先进航空发动机亟需的粉末高温合金和ODS合金的生产技术和能力。

2018年钢研高纳营业收入为89,258.79万元，实现归属于上市公司股东的净利润10,677.87万元。

3、宝钢特钢有限公司

原上海第五钢铁厂，创建于1958年，是专业开发、生产、销售特殊钢材的大型国有企业，公司自二十世纪六十年代开始研制生产高温合金、钛及钛合金、特殊不锈钢、高强结构钢、轴承钢，现已成为中国航空、航天等特种材料重要生产基地之一。

4、长城特钢

始建于1965年，是国家特殊钢科研生产基地、军工配套重点单位和四川省大型骨干企业。

长城特钢生产碳结钢、合结钢、齿轮钢、轴承钢、弹簧钢、工模具钢、不锈钢、高温合金、耐蚀合金、精密合金等12个大类、350多个牌号的特殊钢、特种合金产品，其产品广泛用于航空、航天、兵器、海装、核电、交通、机械、石化等领域。

5、中国航发北京航空材料研究院

成立于1956年，是国内唯一面向航空，从事航空先进材料应用基础研究、材料研制与应用技术研究和工程化研究的综合性科研机构，是国防科技工业领域高水平材料研究发展中心，是国家科技创新体系和国防科技创新体系的重要组成部分。

现拥有17个领域60多个专业，覆盖金属材料、非金属材料、复合材料，材料制备与工艺，材料性能检测、表征与评价，提供标准化、失效分析和材料数据库等行业服务。

六、行业技术发展情况、未来发展趋势

1、行业技术发展情况

全球范围内能够生产航空航天用高温合金的国家主要有美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本和中国等。

我国在高温合金技术水平与生产规模方面，与美国、俄罗斯等国仍有着较大差距。

目前，高性能高温合金材料的关键制备技术被以ATI、SMC和Cartech三家国外公司所垄断。

我国自主研发的航空发动机用高温合金材料长期依赖进口，对我国航空工业和国防安全带来巨大威胁。

与进口高温合金相比，我国高温合金主要存在以下几个方面的不足：

1）冶金问题：

国内生产的高温合金冶金缺陷较多，主要表现为黑斑、白斑、碳化物偏聚等；

2）组织均匀性问题：

国内高温合金棒材的组织均匀性较差，主要体现为边芯部晶粒度极差过大；

3）杂质元素控制问题：

国内生产的高温合金产品杂质元素（如硫元素）含量较高，导致材料的强度和使用寿命较低；

4）成本问题：

国内生产高温合金返回料利用率偏低，导致生产成本普遍偏高。

2、行业技术发展趋势

高温合金材料是新型航空发动机及燃气轮机制造的关键材料，用于制造发动机机匣、涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘等核心部件。

在国外，以ATI、SMC等为代表的高温合金材料生产企业，近年来通过规模化、精益化生产的方式，不断提高高温合金材料的质量和稳定性，降低高温合金材料的生产成本；并且持续开发更高使用温度的高温合金材料，同时优化现有高温合金生产工艺和生产设备，进一步提高高温合金的纯净度和均匀性。

在国内，国产高温合金材料在纯净度、均匀性、批次稳定性及生产成本等方面较国外高温合金存在一定差距，尚不能完全满足高端装备尤其是航空发动机对材料的要求。

近年来，随着“两机”重大专项的逐步实施，国内对于高性能高温合金材料的需求愈加迫切，国内生产企业为了解决高温合金材料的现存问题进行了针对性的研发，以提高国内高温合金材料的质量水平。

七、行业发展面临的机遇和挑战

1、面临的机遇

（1）国家产业政策大力支持

高性能高温合金材料是重点发展的关键战略材料，主要应用于航空发动机和燃气轮机等国内紧缺战略性高端装备。

我国先后出台了一系列政策对高温合金材料予以支持，具体包括《新材料产业发展指南》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《有色金属工业中长期科技发展规划（2006-2020年）》等。

（2）市场需求巨大，为行业持续发展创造了有利条件

基于高温合金的主要用途及发展方向，目前国内高温合金领域最为确定的刚性需求来自于航空发动机、燃气轮机和涡轮增压器等方向。

下游产业的迅速发展为高温合金行业提供了广阔的市场空间。

2、面临的挑战

高性能高温合金对成分的控制和工艺的要求高，其生产过程复杂而严密，成材率低，需要依托强大的生产和研发技术实力。

同时，高温合金材料应用于航空航天等高温、高压或耐腐蚀等极端恶劣条件下，客户对产品有着严格的技术要求，因其转换成本高，尤其是航空航天领域内的用户，一旦选定供应商后，不会轻易更换。

军品的认证周期尤其长、审核更为严格。