高 溫合金是在600℃以上的高溫及一定及一定應力作用下長期工作的一類金屬,。其區(qū)別于傳統(tǒng)金屬,、合金的特點在于：在高溫工作環(huán)境下合金具有較高的強度，良好 的抗氧化和抗熱腐蝕性能,，良好的疲勞性能,、斷裂韌性,，并在各種溫度下保持良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性等綜合性能,，在西方也稱之為超合金 （Superalloys）。

高溫合金材料技術難點與創(chuàng)新

高溫環(huán)境下材料的各種退化速度都被加速,，在使用過程中易發(fā)生組織不穩(wěn)定,、在溫度和應力作用下產(chǎn)生變形和裂紋長大、材料表面的氧化腐蝕等,。高溫合金所具有的耐高溫,、耐腐蝕等性能主要取決于它的化學組成和組織結構。

• 材料成分復雜：

含有鉻,、鋁等活潑元素,，在氧化或熱腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)為化學部穩(wěn)定。

• 工藝復雜

高溫合金是通過合金強化+工藝強化來不斷結合提高合金的材料性能,。

合金強化包括合金固溶強化,、第二相強化劑晶界強化等；工藝強化包括改善冶煉,、凝固結晶,、熱加工、熱處理及表面處理等環(huán)節(jié)改善合金組織結構等,。

高溫合金的生產(chǎn)工藝主要包含熔煉,、鑄造、熱處理三個過程,。

• 更新?lián)Q代快

高溫合金材料制備技術與工藝仍處于不斷的進步和創(chuàng)新中,。一項新工藝的引入，往往使高溫合金的性能獲得一個飛躍,，發(fā)展出一批新型高溫合金,，進而推動一代航空發(fā)動機和航空飛機的發(fā)展。

高溫合金的應用領域

航空飛機發(fā)動機

航空發(fā)動機是航空工業(yè)中技術含量最高,、難度******的部件之一。作為飛機動力裝置的航空發(fā)動機,，特別重要的是金屬結構材料要具備輕質,、高強、高韌,、耐高溫,、抗氧化、耐腐蝕等性能,，這幾乎是結構材料中最高的性能要求,。

而航空發(fā)動機的技術進步與高溫合金的發(fā)展密切相關，軍用航空發(fā)動機通常可以用其推重比綜合地評定發(fā)動 機的水平,，而提高推重比最直接和最有效的技術措施是提高渦輪前的燃氣溫度,。因此高溫合金材料的性能和選擇是決定航空發(fā)動機性能的關鍵因素。

高溫合金材料用量占發(fā)動機總量的40%-60%,。在航空發(fā) 動機上,，高溫合金主要用于燃燒室、導向葉片,、渦輪葉片和渦輪盤四大熱段零部件,；此外，還用于機匣,、環(huán)件,、加力燃燒室和尾噴口等部件。

航天飛船發(fā)動機

航天發(fā)動機中的特殊工作環(huán)境要求使其使用材料必須受高溫,、高壓,、高的溫度梯度變化、高動態(tài)載荷和特殊戒指的考驗,，因此高溫合金材料已經(jīng)占據(jù)了航天發(fā)動機相當大的比重,，應用比例接近總重量的一半。

我國的“長征”系列火箭以及“神舟”系列飛船,，發(fā)動機的核心部分都采用了高溫合金材料,。目前，航天領域使用的液氧煤油和液氧液氫航天運載發(fā)動機,、小型渦噴渦扇發(fā)動機已經(jīng)定型,，并開始批量生產(chǎn)，國內對航天用高溫合金母合金和精鑄件的需求也在不斷增長,。

燃氣輪機

燃氣輪機是一種以空氣及燃氣為介質的旋轉式熱力發(fā)動機,，基本原理與蒸汽輪機很相似，不同處在于工質不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣,。燃氣輪機屬于內燃機,，所以也叫內燃氣輪機。

燃氣輪機的需求增長迅速,，除用于發(fā)電外,，還用于艦船動力、天然氣疏松的加氣站等,。燃氣輪機用高溫合金的使用壽命長（10 萬小時）,，耐熱腐蝕、尺寸大,，質量要求很高,。

汽車廢氣增壓器渦輪

汽 車廢氣增壓器渦輪也是高溫合金材料的重要應用領域,。一般而言，加裝廢氣渦輪增壓器后的發(fā)動機功率及扭矩要增大20%—60%,。目前,，我國渦輪增壓器生產(chǎn)廠 家所采用的渦輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪，此外內燃機的閥座,、鑲塊,、進氣閥、密封彈簧,、火花塞,、螺栓等都可以采用鐵基或鎳基高溫合金。

核電與其它領域的高溫合金應用

核電工業(yè)使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料,、結構材料和燃料棒定位格架,，高溫氣體爐熱交換器等，均是其他材料難以代替的,。

高溫合金材料在玻璃制造,、冶金、醫(yī)療器械等領域也有著廣泛的用途,。在玻璃工業(yè)中應用的高溫合金零件多達十幾種,，冶金工業(yè)的軋鋼廠加熱爐的墊塊、線材連軋導板和高溫爐熱電偶保護套管等,。醫(yī)療器械領域的人工關節(jié)等,。

市場測算

根據(jù)機構測算，到2020年,，國內高溫合金需求約為39275噸,，對應市場空間90.5億元。目前我國高溫合金總產(chǎn)能約為1.26 萬噸,，實際產(chǎn)量約8000-9000噸左右,。

國內高溫合金行業(yè)格局

我國從事高溫合金的廠家可分為四類：

• 特鋼生產(chǎn)廠： 東北特殊鋼鐵接團撫順特殊鋼公司（簡稱撫順特鋼），寶鋼股份公司特殊鋼事業(yè)部（簡稱寶鋼特鋼）和攀鋼集團長城特殊鋼公司（簡稱攀長鋼）,；

• 研究單位： 鋼鐵研究總院,，北京航空材料研究院，中國科學院金屬研究所,，東北大學,，北京科技大學等。

• 發(fā)動機公司精密鑄件廠：中航工業(yè)旗下各航空發(fā)動機公司的精密鑄造廠：黎明,、西航、黎陽,、南方,、貴航等。

• 鍛件熱加工廠：西南鋁業(yè)公司，第二重型機械集團萬航模鍛廠,，中航重機股份有限公司宏遠航空鍛鑄公司和安大航空鍛造公司,。

目前，國內規(guī)模較大的高溫合金生產(chǎn)企業(yè)有撫順特鋼和鋼研高納,。此外,，寶鋼特鋼、攀長鋼,、中科院金屬所,、北京航材院也具備一定的產(chǎn)能。

在航空航天產(chǎn)業(yè)中,，用量******的變型高溫合金,，主要由撫順特鋼、寶鋼特鋼,、攀長鋼等公司完成,。特鋼企業(yè)生產(chǎn)的變型高溫合金，適用于大批量,、通用性,、結構較為簡單的產(chǎn)品。鋼研高納在上市后也擴大了變形高溫合金產(chǎn)能,，募投項目達產(chǎn)后也具備了相當?shù)淖冃透邷睾辖甬a(chǎn)能,。

目前具備鑄造高溫合金精鑄件的廠家分為兩類，一類是鋼研高納,、中科院金屬所和北京航材院三家公司,；另一類是黎明、西航,、南方,、成發(fā)等專業(yè)發(fā)動機廠自行生產(chǎn)精鑄件。三家單位主要承接航天航空發(fā)動機廠對外委托的精鑄件業(yè)務,。目前三家單位在鑄造高溫合金的材料制備,、生產(chǎn)技術上均有各自特點，其中鋼研高納產(chǎn)能大于其余兩家,。

（中信證券）
關鍵詞：精密鑄件

摘自：http://www.360doc.com/content/14/0903/21/17132703_406851239.shtml