中國高溫合金市場競爭戰略研究及細分應用領域市場規模預測
?
高溫合金是可以在600℃以上的高溫環境中長期工作的材料,其主要特性有:在高溫下可以保持一定的強度和韌性;性能穩定,耐腐蝕,抗氧化;金屬熱膨脹系數小。
按照主要成分,高溫合金可以分為鐵基、鎳基和鈷基。鐵基高溫合金的最高工作溫度較低(最高800℃),而鈷價格太高(最高使用溫度1100℃),所以目前鎳基高溫合金的應用最廣(最高使用溫度1150℃)。
按照加工和生產工藝,高溫合金又可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、新型高溫合金。變形高溫合金可進行熱冷變形加工,具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能。鑄造高溫合金是可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金,新型高溫合金包括粉末高溫合金、ODS合金、金屬間化合物、高溫金屬自潤滑材料等品種。
高溫合金主要品種簡介
種類 | 制備方法 | 常用溫度范圍 | 性能特點 |
鑄造高溫合金 | 鑄造方法 | 600-1100℃ | 優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能 |
變形高溫合金 | 熱、冷變形加工 | 600-1320℃ | 良好的力學性能和綜合強度/韌性 |
粉末冶金高溫合金 | 制粉、熱等靜壓 | 750℃ | 合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高 |
ODS高溫合金 | 機械合金化 | 100-1350℃ | 屬高溫合金抗氧化、抗碳、抗硫腐蝕 |
環境高溫合金 | 視不同材料而定 | 600-1000℃ | 低密度、高溫、高鋼度、應用在民用領域 |
高溫合金廣泛應用于航空航天產業、電力、汽車、冶金、玻璃制造、原子能等工業領域,航空航天和電力是高溫合金的主要下游(超過70%)。除航空發動機、艦船燃氣輪機外,高溫合金還廣泛應用于航天發動機、燃氣發電輪機、汽車渦輪增壓、核電、石油化工、冶金、紡織、玻璃制造等眾多民用領域。
全球行業現狀:就全球范圍來看,從事高溫合金材料的廠家不超過50家,主要分布在以美、英、德、法、俄、日本等國家。在航空領域,,其中美國的通用電氣和普惠兩家實力最為強大,從航空發動機的市場占有率來看,通用、普惠、羅羅、MTU四家所占的份額高達84%,呈現出明顯的寡頭壟斷格局。具體到某個國家來看,每個國家內部也只有1-2家廠商占據寡頭壟斷地位。世界上航空發動機與單晶葉片制造技術水平最高的是美國的?GE?公司和英國的Rolls-Royce公司(羅羅公司)。
在民用領域,國際上從事高溫合金材料生產的廠家主要有特殊金屬公司、國際漢因斯公司、國際因科公司、豪邁特公司、卡彭特公司等。目前美國的高溫合金年產量約為3萬噸,其中近一半用于民用工業。
全球主要的高溫合金企業產品用途分析
國家 | 代表公司 | 產品用途 |
美國 | GE | 航發燃氣渦輪機葉片 |
普惠 | 航發燃氣渦輪盤、葉片、密封環件、燃氣輪機葉片。 |
漢因斯 | 發動機燃燒室部件及密封件 |
英國 | 羅羅 | 航空發動機 |
德國 | MTU | 坦克、艦艇等柴油發動機 |
俄國 | 特殊金屬公司 | 航發燃氣渦輪盤及其他零件 |
新日鐵 | 航發燃氣渦輪機葉片、及其他零件 |
復雜的在線工藝決定了高溫合金成材率低、生產周期長,具有極高的技術壁壘。同時,該行業無論是軍品還是民品均涉及到產品認證問題,特別是軍品的認證,審核嚴、跨度長,耗時費力,為該行業構筑了天然的進入壁壘。整體來看,行業壁壘決定了未來高溫合金需求增長所產生的缺口將更多的依靠原有企業產能的夸張,行業競爭格局穩固。
中國產業:我國高溫合金的研發起步于20世紀50年代,1956年在蘇聯專家指導下煉出GH3030。經過幾代材料人的努力,現在已形成自己的高溫合金體系。目前我國高溫合金牌號和品種很多,變形高溫合金有50多個牌號,鑄造高溫合金有40多個牌號。它們廣泛用作燃氣渦輪發動機的熱端關鍵部件。如:渦輪盤、渦輪工作葉片、渦輪導向葉片、燃燒室和加力燃燒室等零部件材料。在我國研制(包括仿制)的高溫合金中,有些已達到國外同類合金水平。例如葉片用合金GH5188、K417G、K403、DZ4、DZ22、DZ125、IC6、DD3等;渦輪盤用合金GH901、GH4133B、GH710、K418B、K6C等;燃燒室用合金GH1140、GH4099、GH1015等;環形件用合金GH903、GH907、GH909。
總體來看,現在我國的高溫合金已基本形成自己的體系和研制生產基地,主要形成了以撫鋼、寶鋼特鋼等為主體的變形高溫合金基地和以航空發動機制造公司精密鑄造廠為主體的鑄造廠為主體的鑄造高溫合金生產基地。
2009-2018年中國高溫合金市場供需現狀分析
單位:噸
| 2009年 | 2010年 | 2011年 | 2012年 | 2013年 | 2014年 | 2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 |
產量 | 8000 | 8550 | 8820 | 9240 | 11800 | 13000 | 15200 | 16500 | 18820 | 21750 |
需求量 | 10000 | 11550 | 14240 | 16200 | 18100 | 20000 | 22200 | 25100 | 30000 | 37400 |
數據統計:中金企信國際咨詢
據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國高溫合金行業市場分析及投資前景研究預測報告》統計數據顯示:2018年我國高溫合金行業產量約21750噸,需求量約37400噸:如今航空航天及高溫合金材料行業相關重大科技項目已上升為國家戰略。高溫合金在主要領域需求不斷增長,主要有:航空、汽輪機、核電、汽車等領域。2018年我國高溫合金需求量約37400噸,均價約34.01萬元/噸,高溫合金行業規模127.2億元。
2015-2018年中國高溫合金市場規模及產品平均售價分析
?
數據統計:中金企信國際咨詢
?
我國高溫合金行業質和量均存缺口,相關企業具備數倍成長潛力。這就需要國內高溫合金生產企業提高現有的研發能力,同時還要提高生產設備質量,使其具有生產先進高溫合金材料的實力。
隨著我國研發技術的不斷進步,過去一直掣肘國產戰機的航空發動機已經獲得了長足的進步。目前,我國第三代主力戰機殲10B已經開始獵裝國產的WS10發動機,其所采用的單晶渦輪葉片和整體粉末冶金渦輪盤均已經突破技術瓶頸,并開始規模化生產,發動機的壽命和可靠性得到大幅提升。而在核電領域,寶鋼特鋼與久立特材分別于2010年、2012年實現蒸發器U型管零的突破,目前已具備為國內AP1000、CAP1400以及“華龍一號”最新堆形提供蒸發器管能力。與此同時,旨在解決國內航空發動機短板的“兩機”重大專項已經過國務院、政治局常委討論通過,相關發展專項正在論證啟動中,預計2020年前,研發資助資金投入規模將不少于2000億元,以高溫合金為代表的高端原材料也成為計劃的重點突破方向。技術+政策雙管齊下,即使僅按照國產化率為40%的中性預測,預計到2020年行業產能利用率也有望達到83%左右。