镍基高温合金占高温合金整体约80%,耐温能力可达约1000°C,是航空发动机热端部件不可替代的关键材料。军工合金市场的增长,核心驱动来自航发国产化与军机迭代带来的增量需求,以及存量航发维护维修产生的替换需求,两者共同推动高温合金用量持续扩容。
高温合金:航发热端部件的核心材料
高温合金按基体元素可分为铁基、镍基、钴基三类。其中镍基高温合金占比约80%,使用温度最高(约1000°C),广泛用于制造航空喷气发动机、工业燃气轮机的最热端零件,如涡轮部分工作叶片、导向叶片、涡轮等。钴基合金使用温度约950°C,主要用于导向叶片材料;铁基合金使用温度较低(600~850°C),一般用于涡轮盘、机匣和轴等零部件。由于钴的资源太过集中,镍基高温合金成为我国的主流选择。
在制备工艺上,高温合金分为铸造(占比20%)、变形(占比70%)和新型(占比10%)三类。变形高温合金是目前主流,可进行热、冷变形加工,工作温度范围宽,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能;铸造高温合金采用精密铸造工艺制成零件,适用于涡轮叶片、导向叶片等复杂结构件;新型高温合金(如粉末高温合金)则是高推重比发动机涡轮盘等高温部件的选择材料。
需求驱动:航发是高温合金最大应用场景
高温合金最主要的应用场景是航空航天领域,占下游需求的55%,其次是燃气轮机和石油化工领域(33%)。在现代航空发动机中,高温合金的用量可占到发动机总量的40%-60%。
从发动机部件来看,不同部位对高温合金的需求各有侧重:
| 发动机部件 | 主要使用的高温合金类型 |
|---|---|
| 燃烧室 | 镍基或钴基高温合金为主 |
| 导向叶片 | 铸造高温合金为主 |
| 涡轮盘 | 粉末高温合金(新型) |
| 涡轮叶片 | 铸造高温合金为主(早期用变形高温合金) |
市场增长的驱动逻辑主要体现在两个层面:一是增量需求,国产航发定型批产、军机列装节奏加快,直接拉动高温合金的采购量;二是存量需求,已列装航发进入大修周期后,热端部件更换带来持续的高温合金替换需求。此外,熔炼工艺(三联法优于双联、单联)和产能扩张进度,也决定了供给端能否匹配需求的释放节奏。
常见问题
为什么镍基高温合金能成为主流?
镍基高温合金在铁基、镍基、钴基三类中占比约80%,核心优势在于使用温度最高(约1000°C),能够满足航空发动机最热端零件的工作条件。相比之下,铁基合金耐温较低(600~850°C),钴基合金虽耐温约950°C但钴资源过于集中,因此镍基成为我国主流选择。
航空发动机哪些部件必须用高温合金?
燃烧室、导向叶片、涡轮盘和涡轮叶片等热端部件均需使用高温合金。其中燃烧室以镍基或钴基为主,导向叶片和涡轮叶片主要用铸造高温合金,涡轮盘则采用粉末高温合金。这些部件处于发动机温度最高、受力最复杂的区域,普通金属材料无法胜任。
高温合金市场扩容的节奏取决于什么?
市场扩容一方面取决于新机列装和国产航发批产带来的增量采购,另一方面取决于存量航发的大修和部件更换周期。此外,企业的熔炼设备配置(如真空感应炉数量)和扩产计划,决定了供给端能否跟上需求释放的节奏。