高温合金按基体元素分为铁基、镍基、钴基三类,其中镍基占比约80%,是国内主流路线。铁基占比14.3%,使用温度较低(600~850°C);钴基占比5.7%,使用温度950°C,但钴资源过于集中,因此镍基成为我国高温合金的主流选择。镍基使用温度最高(约1000°C),广泛用于航空喷气发动机、工业燃气轮机的最热端零件,如涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮等。从下游看,航空航天占高温合金需求的55%,是核心应用场景,这也决定了技术门槛更高的镍基赛道聚集了主要厂商。
三类基体的技术门槛差异
三种合金呈现"一分价钱一分货"的特征:铁基最便宜、耐高温属性最差;镍基和钴基更耐高温,价格也更贵。铁基一般用于涡轮盘、机匣和轴等零部件;钴基具有良好的铸造性和焊接性,主要用于导向叶片材料。镍基则覆盖发动机最热端部件。
从发动机部件看,燃烧室主要使用镍基或钴基高温合金;导向叶片以铸造高温合金为主要制造材料;涡轮盘则倾向粉末高温合金;涡轮叶片最初普遍采用变形高温合金,随着工艺发展,铸造高温合金逐渐成为候选材料。
按制备工艺区分的玩家分布
制备工艺分为变形(70%)、铸造(20%)、新型(10%)三类,变形高温合金产量占比最高,是目前使用最多的工艺路线。
| 工艺类型 | 占比 | 特点与典型应用 |
|---|---|---|
| 变形 | 70% | 可热、冷变形加工,工作温度-253~1320°C,用于燃烧室、机匣、涡轮盘与叶片等 |
| 铸造 | 20% | 精密铸造制成零件,成分范围更宽,用于涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮 |
| 新型 | 10% | 含粉末高温合金与弥散强化高温合金,是高推重比发动机涡轮盘等部件的选择材料 |
镍基赛道之所以聚集主要厂商,一方面因其使用温度最高、覆盖发动机最热端零件,另一方面其熔炼环节对真空感应炉等设备要求高,工艺水平可按单联、双联、三联区分,三联工艺更优。真空感应炉还决定了企业高温合金产能的上限,这也构成了镍基玩家的进入壁垒。
常见问题
为什么镍基高温合金成为我国主流?
钴的资源过于集中,而镍基使用温度最高(约1000°C),能覆盖航空发动机最热端零件,加之其在高温合金中占比约80%,因此成为国内主流路线。
变形、铸造、新型三种工艺,哪种玩家最多?
变形高温合金产量占比达70%,是目前使用最多的工艺,对应玩家分布也最广;铸造占20%,新型(粉末)占10%,后者主要面向高推重比发动机涡轮盘等高端部件。
判断一家高温合金企业工艺水平看什么?
主要看其熔炼设备的种类与联数:只用一种设备为单联,用两种为双联,三种都用为三联,三联工艺更优。同时真空感应炉的吨位也大致决定了企业高温合金产能的上限。