高温合金材料行业现状存在巨大供需缺口但自给率小有提升

2022-04-11 09:46

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行业综述

高温合金指以铁、镍、钴为基，在600℃以上及一定应力作条件下长期工作的高温金属材料，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。

高温合金按基体元素可分为铁基高温合金、镍基高温合金、钴基高温合金；按制备工艺分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金；按强化方式分为固溶强化高温合金、沉淀强化高温合金、氧化物弥散强化高温合金、纤维强化高温合金。

高温合金类型

分类标准	具体名称	特性及应用
基体元素	铁基高温合金	使用较低温度600-850℃，主要用于发动机温度较低部位，如航空航天发动机、工业燃气的漩涡轮、机匣和轴等零件以及一些承力件和紧固件
	镍基高温合金	使用中高温650-1000℃，用于航空航天发动机部分工作叶片、导向叶片、涡轮盘和燃气室
	钴基高温合金	使用高温730-1100℃，具有良好铸造性和焊接性但价格贵，作为导向叶片材料
制备工艺	变形高温合金	工作温度为-253-1320℃，具有良好力学性能、综合强韧性指标，较高抗氧化、抗腐蚀性能；一部分用制作航空发动机燃烧宝、机匣等部件，一部分用于制作漩涡盘、叶片等结构件
	铸造高温合金	工作温度1300-1500℃，主要用于航空发动机、漩涡叶片（包括成材率较低的单晶叶片）、导向叶片、整铸涡轮、增压器、涡轮机匣、尾喷管调节器等
	粉末冶金高温合金	改善了热加工性能，能把难于变形的铸造高温合金通过分魔法改善热塑性而成为变形高温合金；主要应用航空发动机的涡轮盘、压气机盘、导流盘、涡轮工作叶片前后挡板、弹性环、鼓筒轴和承力环等部件
强化方式	固溶强化高温合金	优异的抗氧化性，良好的塑性、成形性和一定的高温强度，主要用于环境温度较高、承受应力较低的零件，如燃烧室和火焰筒等部件
	沉淀强化高温合金	具有较高的高温强度、蠕变强度和良好的综合性能；主要用于承受高负荷、环境温度为高温或中温的零件，如涡轮叶片和涡轮盘等结构件
	氧化物弥散强化高温合金	弥散分布氧化物颗粒具有高热稳定性，在1000℃以上仍能保持较高温度
	纤维强化高温合金	合金中加入微量硼、镁等元素改善晶界状态以提高合金抗蠕变能力

资料来源：公开资料整理

市场现状

1、产需双增长，仍存在巨大供需缺口

我国高温合金行业经过六十多年的发展，已形成较为完整的产业体系，为响应国家“军民融合”发展战略，以及开拓国际宇航业务，目前高温合金行业处于较快发展阶段。2017-2020年我国高温合金材料产能呈逐年递增趋势，2020年产能3.3万吨，较上年增长了0.54万吨，同比增速19.6%；2017-2020年的年复合增长率为20.63% ，预计2021年高温合金总产量将近4万吨。

数据来源：中国特钢企业协会、观研天下整理

同时我国高温合金材料需求量持续扩大，据统计2020年高温合金材料需求量5.3万吨，2017-2020年间需求量年复合增长率为17.11%，预计2021年高温合金约有6.2万吨的需求量。

数据来源：中国特钢企业协会、观研天下整理

但是相比于美国、英国、日本等发达国家，我国高温合金行业起步较晚，其研发工艺和应用技术水平远低于这些国家，而国内高温合金材料需求快速增长，但生产相对发展缓慢，导致自主研制的高温合金材料生产量在供应上难以满足应用需求，因此我国需着力提高高温合金研发能力和装备水平。我国高温合金行业产能与供需间持续存在巨大缺口，布局有待优化，2017年供需缺口为1.12万吨，2020年2万吨，2021年将达到2.23万吨；不过我国高温合金自给率有了一定提升，对外依存度有所降低，2020年自给率较上年提升了5%达到62.3%，预计2021年自给率仍会有小幅提升为64.1%。

数据来源：观研天下整理（PY）

2、航空领域需求攀升，拉动高温合金产能建设加速

高温合金材料是新材料产业六大重点发展领域之一，以高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性等突出性能，近70%-80%应用于军工行业，如航空航天、电力、机械、工业等领域。其中航空航天是第一大市场应用领域，高温合金作为航发列装核心材料需求加速，至2025年对应航空航天的应用占比将从2019年的55%提升至68%。而高温合金材料近20%-30%应用于民工行业，明显落后于全球水平，我国高温合金在民用领域存在较大的提升空间。