高温合金按基体分为铁基、镍基、钴基三类,其中镍基高温合金是绝对主流,占比约80%,广泛用于航空发动机最热端零件;铁基合金使用温度较低、成本最便宜;钴基合金耐高温但价格较高。这三类合金对应不同的上游原材料与下游应用,形成了差异化的军工合金产业链格局。

三类基体合金的分工与特点

高温合金的本质是“卖配方”——通过添加不同元素改善金属性能,而基体元素直接决定了合金的耐温能力与成本。按基体元素划分,三类合金呈现明显梯度:

基体类型占比使用温度主要应用
铁基14.3%600~850°C涡轮盘、机匣、轴等零部件
镍基80%约 1000°C(最高)航空喷气发动机、燃气轮机最热端零件(涡轮叶片、导向叶片等)
钴基5.7%950°C导向叶片材料,价格较高

钴资源高度集中,因此镍基高温合金成为我国主流选择。此外,高温合金还可按制备工艺分为变形(70%)、铸造(20%)和新型粉末(10%)三类,目前变形合金用量最大。

产业链上下游分布

上游核心在熔炼环节。高温合金的工艺流程大体分为熔炼、铸造、热处理三块,其中熔炼最为关键,作用是消除氧、氮、硫等杂质、提高合金纯净度。主要设备包括真空感应炉(VIM)、真空自耗炉(VAR)和电渣重熔炉(ESR),采用一种设备为单联、两种为双联、三种为三联,三联法工艺最为优良。由于三种合金第一步均需真空感应炉熔炼,该设备的吨位与数量也决定了企业高温合金产能的上限。

下游需求高度集中于航空航天,占比约55%,其余为燃气轮机和石油化工(33%)、工业(7%)、汽车(3%)等领域。在航空发动机中,高温合金用量可占发动机总量的40%~60%。具体到部件:燃烧室以镍基或钴基合金为主,导向叶片多用铸造合金,涡轮盘优选粉末高温合金,涡轮叶片则由变形合金逐步转向铸造合金。

常见问题

高温合金按基体分为哪三类?

高温合金按基体分为铁基、镍基、钴基三类。

镍基高温合金的占比和主要应用是什么?

镍基高温合金占比约80%,广泛用于航空发动机最热端零件。

高温合金的制备工艺分为哪三类?

高温合金按制备工艺分为变形、铸造和新型粉末三类。