精密合金行業(yè)市場突圍戰(zhàn)略研究

影響先進(jìn)金屬材料行業(yè)發(fā)展的有利因素和不利因素（一）先進(jìn)金屬材料行業(yè)有利因素隨著國家對戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)業(yè)扶持力度加大，高溫合金材料及其制品行業(yè)正處于一個(gè)重大的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)。十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃將高端裝備、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)培育領(lǐng)域，《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》也將高溫合金作為我國先進(jìn)材料領(lǐng)域的短板明確寫入規(guī)劃中，十四五規(guī)劃建議中，也要求推動高溫合金、高性能合金、高品質(zhì)特殊鋼材等高端新材料取得突破。在產(chǎn)業(yè)政策的推動下，高溫合金、高性能合金及特種不銹鋼行業(yè)有望獲得穩(wěn)健、長足的發(fā)展。民用航空方面，國內(nèi)首款自主研發(fā)的大型客機(jī)C919已于2022年開始交付，大涵道商用發(fā)動機(jī)長江1000、長江2000以及用于支線飛機(jī)的長江500等發(fā)動機(jī)的研制、定型需求也迫在眉睫。大型客機(jī)及發(fā)動機(jī)的自主研制帶來的民用領(lǐng)域發(fā)展也將對于高端新材料的進(jìn)口替代提出更多需求。（二）先進(jìn)金屬材料行業(yè)不利因素我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較海外先進(jìn)水平存在較大差距。我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)以及下游應(yīng)用開發(fā)較國外先進(jìn)國家起步時(shí)間晚，在技術(shù)生產(chǎn)配套能力上與國外先進(jìn)企業(yè)尚有較大的差距。根據(jù)中國工程院2019年組織研究的制造業(yè)26個(gè)領(lǐng)域中外對比分析報(bào)告數(shù)據(jù)，在信息顯示、運(yùn)載工具、能源動力、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人五大領(lǐng)域所常用的244種關(guān)鍵材料中，中國僅有13項(xiàng)材料國際領(lǐng)先、39項(xiàng)國際先進(jìn)，與國外有較大差距的高達(dá)101種，我國新材料產(chǎn)業(yè)追趕國際先進(jìn)水平的道路任重而道遠(yuǎn)。另外，在國際形勢日趨緊張的背景下，歐美國家在涉及航空航天應(yīng)用領(lǐng)域的高溫合金產(chǎn)品及其制備技術(shù)對我國采取技術(shù)封鎖，這也會在一定程度上影響我國高端新材料技術(shù)水平的發(fā)展速度。高性能合金行業(yè)（一）高性能合金行業(yè)概況高性能合金是在某些維度（如物理強(qiáng)度、抗腐蝕性、抗氧化性、磁性等）具有特定性能指標(biāo)的金屬合金材料，包括超高強(qiáng)合金、耐蝕合金、精密合金等。超高強(qiáng)合金是指屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較高的合金，具有高強(qiáng)度、高韌性，一般用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、起落架、火箭殼體等關(guān)鍵承力部件上；耐蝕合金是在常溫或高溫的腐蝕介質(zhì)中具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨損性能的金屬材料，可分為鐵基合金、鎳基合金、鎳鐵基合金等，是能源、石油化工等產(chǎn)業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵零部件，成為反映一國工業(yè)先進(jìn)水平的重要指標(biāo)之一；精密合金通常是指具有特殊物理性能的功能金屬材料，如磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等性能，主要包括磁性合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙金屬、形狀記憶合金等。（二）高性能合金下游應(yīng)用情況高性能合金在多個(gè)維度展現(xiàn)出優(yōu)異特性，具備較高的應(yīng)用價(jià)值，其中以超高強(qiáng)合金、精密合金、超高純不銹鋼為代表的高強(qiáng)度、良好物理特性的合金材料廣泛應(yīng)用于航空器機(jī)身結(jié)構(gòu)件和發(fā)動機(jī)件，以耐蝕合金為代表的高溫耐腐蝕合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、核工程、石油化工和海洋工程領(lǐng)域。1、高性能合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用超高強(qiáng)合金在航空器結(jié)構(gòu)件等特種領(lǐng)域的應(yīng)用空間巨大。為滿足飛機(jī)長壽命、容易維護(hù)、輕量化等需求，基體零件結(jié)構(gòu)向整體化、復(fù)雜化、薄壁化等方向發(fā)展，新型飛機(jī)趨向整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，采用新型材料提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。隨著材料技術(shù)、鍛造技術(shù)、加工技術(shù)的不斷發(fā)展，使用超高強(qiáng)合金制造大型飛機(jī)起落架主承力構(gòu)件成為必然選擇。目前，國外應(yīng)用比較廣泛的起落架用材為超高強(qiáng)度合金鋼，如法國35NCD16、俄羅斯30ХГСН2А，美國300M等，此類高強(qiáng)度材料可以減輕起落架質(zhì)量，而減重一直是起落架設(shè)計(jì)所追求的重要指標(biāo)，同時(shí)，超高強(qiáng)度合金材料本身的優(yōu)良綜合性能，可以保證起落架工作的可靠性。除超高強(qiáng)合金外，超高純不銹鋼、精密合金也在航空發(fā)動機(jī)、導(dǎo)彈，以及陀螺儀、緊固件、航電系統(tǒng)、管路等機(jī)載部件上投入應(yīng)用。2、高性能合金在石油化工及核工程領(lǐng)域的應(yīng)用我國石油化工行業(yè)規(guī)模龐大，設(shè)備需求旺盛，具備對高性能合金的需求基礎(chǔ)。加之近年來陸上油氣田已逐步進(jìn)入開采的中后期，后期發(fā)現(xiàn)油田的開采環(huán)境愈發(fā)惡劣，主要表現(xiàn)在油井深度的增加、油氣埋藏壓力和溫度的增加以及開采環(huán)境中的腐蝕性的增強(qiáng)，因而對耐蝕合金產(chǎn)生了更大的需求量。而全球海洋油氣資源、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源開采潛力巨大，勘探前景良好，但也同樣面臨開采環(huán)境逐漸嚴(yán)苛的問題，大陸架淺水區(qū)域的油氣資源勘探開發(fā)起步較早，未來需要將儲量開采延伸至海上深水區(qū)，深水區(qū)的腐蝕性更強(qiáng)，會對合金性能提出更高的要求；此外，相比常規(guī)油氣開采而言，頁巖氣開采過程中，對耐腐蝕、耐高溫、耐磨損材料的性能要求更高，需求量更大。高性能合金在石油化工領(lǐng)域的增長前景良好。核電作為清潔、高效的能源，一直是世界各國的發(fā)展方向。截至2020年年底，全球核反應(yīng)堆共有448座，總?cè)萘繛?97．78GW。2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《十四五現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，明確提出全面掌握三代核電技術(shù)，積極安全有序發(fā)展核電。到2025年，核電運(yùn)行裝機(jī)容量達(dá)到7，000萬千瓦左右，將成為未來的主要能源之一，這將有望推動上游耐蝕合金等高性能合金的需求發(fā)展。3、高性能合金在海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用以海洋油氣資源為代表的海洋礦產(chǎn)資源是當(dāng)前世界海洋資源開發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，加快海洋資源開發(fā)和利用已成為世界各國發(fā)展的重要戰(zhàn)略取向。金屬在海水腐蝕中易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂、氫脆、腐蝕疲勞、晶間腐蝕等現(xiàn)象，高性能合金所具備的高強(qiáng)度、高韌性、高耐蝕等特性有效保障了海洋工程的實(shí)施。隨著國內(nèi)對海洋平臺、海洋油氣開發(fā)裝備核心技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù)的研究的持續(xù)投入，深海鋪管系統(tǒng)、深海立管系統(tǒng)、水下作業(yè)裝備等建造能力的增強(qiáng)，配套設(shè)備的國產(chǎn)化率將不斷提高海洋工程專用設(shè)備制造業(yè)的快速發(fā)展及進(jìn)口替代趨勢，將有力推動國內(nèi)耐蝕合金業(yè)的發(fā)展。此外，我國屬于全球人均淡水資源最貧乏的國家之一，人均淡水資源量僅為世界平均水平的1/4。未來，我國海水淡化工程將出現(xiàn)較大的發(fā)展契機(jī)，這也將促進(jìn)耐蝕合金等高性能合金材料的需求增長。進(jìn)入先進(jìn)金屬材料行業(yè)的主要壁壘及障礙（一）先進(jìn)金屬材料行業(yè)技術(shù)壁壘高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼產(chǎn)品技術(shù)壁壘較高，加工工藝復(fù)雜，特種冶煉、鍛造等工序需要技術(shù)積淀和不斷的技術(shù)創(chuàng)新。國內(nèi)外的大型先進(jìn)金屬材料生產(chǎn)企業(yè)均同時(shí)是合金材料研發(fā)的主體，材料科學(xué)研究和先進(jìn)加工技術(shù)相輔相成，技術(shù)工藝和產(chǎn)品開發(fā)在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。材料開發(fā)和生產(chǎn)工藝技術(shù)研發(fā)是本行業(yè)企業(yè)發(fā)展的根本，新產(chǎn)品從開始研發(fā)至最終實(shí)現(xiàn)銷售需要經(jīng)過論證、研制、定型等系列過程。因此，高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼等先進(jìn)金屬材料領(lǐng)域存在著較高的技術(shù)壁壘。（二）先進(jìn)金屬材料行業(yè)資質(zhì)及市場準(zhǔn)入壁壘國家對武器裝備科研生產(chǎn)活動實(shí)行許可管理，未取得許可不得從事相應(yīng)生產(chǎn)活動。從事軍品相關(guān)生產(chǎn)活動必須通過嚴(yán)格審查并取得資質(zhì)。在航空發(fā)動機(jī)、核電裝備等領(lǐng)域，各主要下游客戶也各自存在相應(yīng)的資質(zhì)認(rèn)證管理體系，生產(chǎn)廠家需要通過獲得相關(guān)客戶的合格供方資質(zhì)和認(rèn)證，方能進(jìn)入這些市場。此外，在產(chǎn)品方面，航空發(fā)動機(jī)用高溫合金等尖端應(yīng)用領(lǐng)域還需要對于相應(yīng)牌號產(chǎn)品進(jìn)行長流程驗(yàn)證評審，一般驗(yàn)證的周期在3-6年。這些準(zhǔn)入資質(zhì)要求嚴(yán)格，且考察周期較長，需要企業(yè)具備較強(qiáng)的研發(fā)、管理和質(zhì)量控制能力。（三）先進(jìn)金屬材料行業(yè)經(jīng)驗(yàn)壁壘高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼產(chǎn)品生產(chǎn)工藝復(fù)雜，專業(yè)設(shè)備使用量大，生產(chǎn)人員多，過程控制難度大，其生產(chǎn)具有多品種、多規(guī)格、小批量、制造工藝復(fù)雜、專業(yè)設(shè)備使用量大、生產(chǎn)人員多、過程控制難度大等特點(diǎn)。以上特點(diǎn)要求企業(yè)在生產(chǎn)管理上建立先進(jìn)的生產(chǎn)管理模式，擁有一支具有豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的管理團(tuán)隊(duì)和具備較高專業(yè)操作技能的員工隊(duì)伍，具有較高的生產(chǎn)組織管理準(zhǔn)入門檻。此外，如果沒有精細(xì)化管理難以降低成本，對市場變化和客戶的定制要求作出快速反應(yīng)。（四）先進(jìn)金屬材料行業(yè)資金壁壘研發(fā)，生產(chǎn)及銷售高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼等產(chǎn)品生產(chǎn)屬于技術(shù)密集和資金密集活動，對企業(yè)資金的充沛程度有較高的要求。隨著高溫合金、高性能合金等產(chǎn)品技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。企業(yè)需要投入較高成本進(jìn)行先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的購置，從而提升工藝水平以達(dá)到客戶需求。同時(shí)，產(chǎn)品的研發(fā)也需要持續(xù)的資金投入，而新產(chǎn)品的認(rèn)證周期相對較長，這也對企業(yè)的流動資金提出了一定的要求。以上因素綜合導(dǎo)致了進(jìn)入相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域需要具備一定的資金規(guī)模，本行業(yè)的進(jìn)入具有較高的資金壁壘。特種合金材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈高溫合金是指以鐵鎳鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料主要有鐵、鈷、鎳等，其中游從材料成型方式來看，主要包括鑄造高溫合金、變形高溫合金、新型高溫合金，基于高溫合金的相關(guān)性能特點(diǎn)，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為超合金，被廣泛應(yīng)用于航空航天、核電、汽車工業(yè)、燃?xì)廨啓C(jī)、石油化工等領(lǐng)域。按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金，由此可見鐵、鎳、鈷是高溫合金主要的原材料，但我國鎳、鈷資源短缺，已探明的鈷礦儲量占全球的比重不到2%，鎳資源占全球的比重約4%。從近幾年的儲量來看，鐵礦、鎳礦、鈷礦整體均處于下降狀態(tài)，在2020年下降幅度明顯，主要受到新冠疫情的影響，開采程度有所下降。2021年中國鐵礦儲量為161．2億噸，鎳礦儲量為422萬噸、鈷礦儲量為13．9萬噸。高溫合金主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域，其中，航空航天占比超過50%。作為飛機(jī)動力裝置的航空發(fā)動機(jī)，是航空工業(yè)中技術(shù)含量最高、難度最大的部件之一，特別重要的是金屬結(jié)構(gòu)材料要具備輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。而高溫合金作為在600℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的金屬材料，滿足現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)對材料的苛刻要求，至今已成為航空發(fā)動機(jī)熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料。在先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金用量所占比例已高達(dá)50%以上。我國發(fā)展自主航空航天產(chǎn)業(yè)研制先進(jìn)發(fā)動機(jī)，將帶來市場對高端和新型高溫合金的需求增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國航空發(fā)動機(jī)營業(yè)收入在2017-2021年間上升趨勢明顯，雖然在疫情影響下，2020年增長速度有所下降，但不影響營業(yè)收入增長的趨勢，2021年航空航天發(fā)動機(jī)營業(yè)收入將達(dá)到266．1億元，較2020年上升3．74個(gè)百分點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快速發(fā)展，為中國的航空產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，而中國強(qiáng)大的工業(yè)力量，也為中國的航天事業(yè)提供了充足的保障；據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2017-2021年我國民航運(yùn)輸飛機(jī)和飛機(jī)均處于增長狀態(tài)，到2021年中國民航運(yùn)輸飛機(jī)達(dá)到了4054駕，飛機(jī)達(dá)到了3285駕。國內(nèi)飛機(jī)數(shù)量的不斷增加，導(dǎo)致航空發(fā)動機(jī)葉片行業(yè)市場空間不斷擴(kuò)大，航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)制造的核心部件，在工作的過程中，葉片受離心力、動氣力、熱應(yīng)力等因素影響，占據(jù)發(fā)動機(jī)35%以上的工作量，由此可見，葉片是其重要的組成部分，其性能將直接影響到發(fā)動機(jī)的可靠性；而高溫合金是制造葉片的主要材料，航空發(fā)動機(jī)葉片強(qiáng)勁發(fā)展將帶動高溫合金需求增長。高溫合金行業(yè)競爭格局高溫合金應(yīng)用于國家重點(diǎn)行業(yè)和關(guān)鍵設(shè)備，長期以來受到國外的出口限制，目前，我國自主生產(chǎn)廠家主要有撫順特鋼、上鋼五廠、長城特鋼、中洲特材、圖南股份等特鋼企業(yè)，以及鋼鐵研究總院、中國科學(xué)院沈陽金屬研究所、北京航空材料研究院等研究基地。硬質(zhì)合金行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈硬質(zhì)合金行業(yè)上下游整合的趨勢增強(qiáng)。硬質(zhì)合金及工具行業(yè)屬于硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)鏈中的中下游，其上游為鎢、鈷等金屬化合物和粉末的開采及冶煉行業(yè)，下游為機(jī)械加工、石油和地礦挖掘、汽車制造和航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域。由于硬質(zhì)合金細(xì)分產(chǎn)品數(shù)量眾多，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，長期以來各細(xì)分市場間存在一定的壁壘。未來，硬質(zhì)合金的開發(fā)生產(chǎn)和工具研發(fā)制造將進(jìn)一步整合，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展的競爭格局，增強(qiáng)市場競爭能力。特種合金材料行業(yè)發(fā)展空間廣闊隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為中國的航空產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，而中國強(qiáng)大的工業(yè)力量，也為中國的航天事業(yè)提供了充足的保障，高溫合金材料屬于航空航天材料中的重要成員，是制造航空航天發(fā)動機(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料，主要應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片、渦輪盤、尾噴口及機(jī)匣等部件。其次，高溫合金具備耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，也被廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)、石化、工業(yè)和汽車領(lǐng)域等場景。近年來，我國高溫合金行業(yè)在下游需求的帶動下高速發(fā)展，市場面臨著巨大的需求增長空間。隨著國家大力發(fā)展智能制造、軌道交通、通用航空、新能源、汽車制造等領(lǐng)域，高端裝備用鋼、新型高溫合金產(chǎn)品的需求逐漸增多，但由于技術(shù)缺陷，我國與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距，目前我國相關(guān)高溫合金產(chǎn)品尚不能完全滿足高端裝備尤其是航空發(fā)動機(jī)對材料的要求，主要依賴大量進(jìn)口，而發(fā)達(dá)國家將其作為戰(zhàn)略物資，技術(shù)壟斷程度高，嚴(yán)格禁止產(chǎn)品出口，在很大程度上高溫合金的供給將會受到阻礙，其緊缺程度也成為制約我國航空航天發(fā)動機(jī)量產(chǎn)的核心因素之一，為防止國外壟斷，我國大力開展相關(guān)技術(shù)研究，形成一批研究手段較高、研究設(shè)備齊全的科研單位，逐步具備自主研發(fā)能力和生產(chǎn)能力，極大的促進(jìn)高端和新型高溫合金產(chǎn)品的發(fā)展，由于其產(chǎn)品的安全性和可靠性，在航空航天、核電等新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用變得更加廣泛，從而也將助力新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國高溫合金市場發(fā)展現(xiàn)狀在市場產(chǎn)量方面，2020年我國高溫合金市場產(chǎn)量約為3．2萬噸，與2019年同期相比增加了0．6萬噸，同比增長23．1%，2021年全國高溫合金市場產(chǎn)量繼續(xù)增長，達(dá)到4萬噸左右，同比上年末增加了0．8萬噸，同比增長25%。隨著高溫合金行業(yè)下游各應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，整體市場的需求量也在不斷上升，據(jù)北京研精畢智整理的市場數(shù)據(jù)顯示，2020年我國高溫合金市場需求量約為5．5萬噸，較2019年的4．9萬噸相比增加了0．6萬噸，同比增長12．3%，2021年市場需求量增長至6．4萬噸左右，與上年同期相比增加了0．9萬噸，同比增長16．4%。近些年我國航空航天領(lǐng)域取得了高速發(fā)展，在一定程度上推動了高溫合金領(lǐng)域的發(fā)展，在國內(nèi)市場規(guī)模方面，根據(jù)北京研精畢智調(diào)研統(tǒng)計(jì)，2020年我國高溫合金市場規(guī)模約為190億元，同比增長11．6%，2021年市場規(guī)模達(dá)220億元左右，同比增長15．8%，預(yù)測到2025年我國高溫合金市場規(guī)模將上升至300億元以上，市場增長潛力巨大。高溫合金作為重要的高性能材料之一，其生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，近幾年我國高溫合金行業(yè)專利技術(shù)申請數(shù)量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，2016-2020年，由580項(xiàng)增長至1060項(xiàng)左右，年平均增長率約為20．7%，到2021年行業(yè)專利技術(shù)申請數(shù)量上升至1430項(xiàng)左右，同比增長34．9%。從我國高溫合金市場結(jié)構(gòu)來看，變形高溫合金的市場占比最高，2021年占整體市場的比重約為75%，其次是鑄造高溫合金和粉末高溫合金細(xì)分市場分別占比19%和6%。高溫合金行業(yè)（一）高溫合金行業(yè)概況高溫合金是指以鐵，鎳，鈷為基體元素，與其他金屬或非金屬元素熔合而成的，在600-1，200℃的超高溫及應(yīng)力作用下具備長時(shí)間強(qiáng)度保持和高抗蠕變、抗腐蝕、抗氧化能力。常規(guī)合金材料通常應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、石油化工等領(lǐng)域，而高溫合金由于能夠適應(yīng)高壓、高溫、高強(qiáng)度等惡劣工作條件，并具備高性能、長壽命、高可靠性等特點(diǎn)，因而多應(yīng)用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)、導(dǎo)彈等高端裝備領(lǐng)域。根據(jù)基體元素的不同，高溫合金可分為鎳基、鐵基和鈷基高溫合金；根據(jù)成型方式的不同，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和新型高溫合金。按基體元素分類鎳基高溫合金在650-1，000℃高溫下有較高的強(qiáng)度和抗氧化、抗燃?xì)飧g能力，是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度最高的一類合金，廣泛用于制造航空噴氣發(fā)動機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的最熱端零件，如渦輪部分渦輪葉片、導(dǎo)向器等。鐵基高溫合金使用溫度較低（600-850℃），一般用于發(fā)動機(jī)中工作溫度較低的部位，如渦輪盤、機(jī)匣和軸等零件。鈷基高溫合金使用溫度約950℃，鑄造性和焊接性良好，主要用于做導(dǎo)向器材料，由于鈷資源較少、價(jià)格昂貴，生產(chǎn)和使用受到限制。變形高溫合金是高溫合金中應(yīng)用最廣的一類，占比達(dá)到70%。變形高溫合金是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253-1，320℃，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金，廣泛應(yīng)用于高溫下承受大載荷及復(fù)雜應(yīng)力的渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤、葉片、機(jī)匣、緊固件、燃燒室及管路等關(guān)鍵零部件。鑄造高溫合金，采用鑄造工藝制成零件，具有更寬的成份范圍和具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，分為在-253-950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金、在950-1，100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)、航天發(fā)動機(jī)、工業(yè)燃機(jī)、汽車、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。新型高溫合金，采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型，粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動機(jī)的使用要求，是高推重比發(fā)動機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤和渦輪擋板等高溫部件的必選材料。相較普通合金，高溫合金材料塑性差、組織結(jié)構(gòu)與形態(tài)復(fù)雜多樣，化學(xué)成分和組織形態(tài)等對材料在一定溫度下的強(qiáng)度、硬度、疲勞和蠕變等性能有較大的影響，成形制造過程中組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)的控制難度大，常出現(xiàn)混晶、組織不均勻、相組成難以調(diào)控等難題，因此高溫合金制造對材料的認(rèn)知和理解的要求高，需要掌握材料變形條件與組織性能關(guān)系，進(jìn)而開發(fā)可靠的塑性成形工藝。同時(shí)，由于高溫合金主要面向企事業(yè)單位銷售，故產(chǎn)品具有典型的多品種、多規(guī)格、定制化的特點(diǎn)，不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)差異較大，需要企業(yè)具備大量的專業(yè)化技術(shù)員工，在生產(chǎn)過程中精確控制各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。由于高溫合金主要用于航空航天，燃?xì)廨啓C(jī)等高端制造領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的戰(zhàn)略價(jià)值及商業(yè)價(jià)值，歐美俄等發(fā)達(dá)國家的重點(diǎn)企業(yè)已在高溫合金領(lǐng)域進(jìn)行了幾十年的研究，并對于核心制備技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格保密。目前，我國從事高溫合金研發(fā)及制備的企業(yè)及研究所等單位共有十余家，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破，但仍存在較多問題，包括部分關(guān)鍵技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)突破、重要材料依賴進(jìn)口、缺乏自主研制的先進(jìn)設(shè)備、返回料再利用的技術(shù)與機(jī)制尚未完善等?？傮w來看，我國的高溫合金行業(yè)從產(chǎn)業(yè)到技術(shù)等各方面較國際先進(jìn)水平仍存在較大差距。在需求與供給方面，根據(jù)數(shù)據(jù)，我國高溫合金需求量迅速增長，從2017年的30，000噸增至2021年的62，000噸，年均復(fù)合增長率為19．90%。產(chǎn)量方面，我國高溫合金產(chǎn)量從2017年的18，800噸增至2021年的38，000噸，年均復(fù)合增長率為19．24%。從需求和產(chǎn)量差異角度來看，我國高溫合金仍具有較大缺口，存在一定的進(jìn)口依存度。近年來高溫合金行業(yè)的市場需求始終大于供給，且呈逐年擴(kuò)大的趨勢。由于一方面國內(nèi)高溫合金生產(chǎn)仍然難以滿足日益增長的下游需求，另一方面美國等西方國家主要高溫合金企業(yè)技術(shù)水平更高，國外產(chǎn)品相較國內(nèi)部分企業(yè)產(chǎn)品在純凈度、一致性及成本上更具優(yōu)勢，因而目前國內(nèi)高溫合金的進(jìn)口依存度仍有接近50%，高溫合金市場的供給缺口超2萬噸。供需缺口擴(kuò)大一方面是由于高溫合金行業(yè)壁壘高、行業(yè)產(chǎn)能增長以現(xiàn)有廠商擴(kuò)產(chǎn)為主，另一方面是由于其生產(chǎn)工藝復(fù)雜、下游認(rèn)證周期長導(dǎo)致產(chǎn)能擴(kuò)張速度較為緩慢。未來在和民用領(lǐng)域的雙重拉動下，高溫合金的需求量有望進(jìn)一步提升。根據(jù)預(yù)測，到2026年我國高溫合金市場規(guī)模將增長到342億元。（二）高溫合金循環(huán)再生應(yīng)用情況高溫合金在加工流程中會產(chǎn)生大量返回料，以高溫合金的尖端應(yīng)用航空發(fā)動機(jī)為例，由于需要充分考慮強(qiáng)度、空氣動力、減重等要求，零件加工環(huán)節(jié)多、形狀復(fù)雜、精度要求高，導(dǎo)致材料有效利用率非常低，一般情況下超過90%的材料會成為返回料。高溫合金循環(huán)再生應(yīng)用指在高溫合金的制造過程中使用加工流程中產(chǎn)生的返回料，通過嚴(yán)格的牌號分級管理、分選清洗，再重新經(jīng)過真空提純、重熔、鍛鑄造等精加工流程形成高溫合金材料的制備模式。國際方面，美國從20世紀(jì)70年代起開展高溫合金返回料的再生利用，目前已形成技術(shù)成熟、體系完善、返回料嚴(yán)格分類回收和再生利用的全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)模式，在高溫合金生產(chǎn)過程中返回料使用比例達(dá)到70%-90%。返回料經(jīng)過多次真空提純和精煉，再生利用后的純凈度水平和各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定性均優(yōu)于礦冶新料，使得再生材料的質(zhì)量和穩(wěn)定性水平大幅提升，同時(shí)還可降低成本30%以上。比如，美國AlleghenyTechnologiesIncorporated（ATI）即表示更愿意使用返回料，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量更好，生產(chǎn)更簡捷。波音、洛克希德?馬丁、羅爾斯羅伊斯、通用電氣等終端用戶均建立相應(yīng)制度對供應(yīng)商的返回料回收標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量等提出明確要求。國內(nèi)方面，我國高溫合金行業(yè)經(jīng)歷了從仿制到自主創(chuàng)新的歷程，已初步建立完整的高溫合金研制體系，但與世界領(lǐng)先水平相比，我國高溫合金在產(chǎn)品雜質(zhì)元素控制、均勻性、穩(wěn)定性、成本控制等方面仍存在一定差距。以變形高溫合金典型牌號GH4169為例，國外同牌號產(chǎn)品成本相較國內(nèi)更低，且材料的夾雜物控制更好、穩(wěn)定性更強(qiáng)、晶粒度級差更小。形成以上差異的部分原因是因?yàn)閲庖呀?jīng)建立了完整的返回料回收體系及配套分級管理系統(tǒng)，而我國在這方面仍然缺失技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上限制了我國高溫合金制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，返回料缺乏統(tǒng)一的管理，大部分返回料僅能降級利用，部分返回料存在出口處理的情況，還存在泄密隱患，可能涉及相關(guān)的裝備信息、材料參數(shù)等關(guān)鍵戰(zhàn)略信息安全。綜上，做好高溫合金返回料的再生應(yīng)用，對于提高我國高溫合金的質(zhì)量和穩(wěn)定性、降低成本、保障戰(zhàn)略資源安全具有重要意義。（三）高溫合金下游應(yīng)用情況長期以來，高溫合金核心應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，近幾年已逐步延伸至許多民用領(lǐng)域。領(lǐng)域方面，高溫合金一直是現(xiàn)代航空航天發(fā)動機(jī)熱端部件關(guān)鍵材料中不可替代的主角，可以說沒有高溫合金就沒有現(xiàn)代航空事業(yè)。目前鎳基高溫合金是現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)、航天器和火箭發(fā)動機(jī)以及艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵熱端部件材料（如渦輪葉片、導(dǎo)向器葉片、渦輪盤、燃燒室等），也是核反應(yīng)堆、化工設(shè)備、煤轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面需要的重要高溫結(jié)構(gòu)材料。民用領(lǐng)域方面，高溫合金的應(yīng)用涉足石油化工、電力、核工程等多個(gè)工業(yè)行業(yè)，如工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、車用渦輪增壓器、石油化工能源轉(zhuǎn)換裝置等，近年來耐高溫耐腐蝕合金在石油化工、玻璃和玻纖以及機(jī)械制造等行業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)明顯突破，高溫合金的使用正在逐步替代傳統(tǒng)的不銹鋼，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。1、高溫合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r高溫合金最初的研制主要為了滿足新型航空發(fā)動機(jī)的需求，但由于其良好的耐高溫，耐腐蝕等性能，逐漸被應(yīng)用到電力、船艦、汽車、冶金、玻璃制造、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。根據(jù)《工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片用鑄造高溫合金研究及應(yīng)用進(jìn)展》等資料，目前高溫合金下游最大的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇蘸教煊冒l(fā)動機(jī)，占比超過50%。在現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金材料用量占到發(fā)動機(jī)總質(zhì)量的40%-60%，主要應(yīng)用于四大熱端部件，燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外還用于機(jī)匣、加力燃燒室和尾噴口等部件。根據(jù)工作溫度不同，航空發(fā)動機(jī)以燃燒室前后為界限，分為冷端和熱端兩部分。提高噴出氣體的能量是增加發(fā)動機(jī)工作效率的最主要方式，要求發(fā)動機(jī)工作溫度提升，因此對熱端部件，尤其是渦輪部件的材料提出了較高要求。航空發(fā)動機(jī)熱端部件工作溫度超過1，000攝氏度，同時(shí)渦輪部件在高速旋轉(zhuǎn)中承受較大機(jī)械載荷，因此需要高溫合金材料在高溫下保持優(yōu)異機(jī)械性能。渦輪盤，渦輪盤在四大熱端部件中所占質(zhì)量最大。渦輪盤是航空發(fā)動機(jī)上的重要轉(zhuǎn)動部件，一般輪緣為550-750℃，輪心為300℃左右，因此盤件徑向的熱應(yīng)力大，特別是盤件在正常高速轉(zhuǎn)動時(shí)，由于盤件質(zhì)量重達(dá)幾十至幾百千克，且?guī)е~片旋轉(zhuǎn)，要承受極大的離心力作用，在啟動與停車過程中又構(gòu)成周期性的大應(yīng)力低周疲勞。用作渦輪盤的高溫合金為屈服強(qiáng)度很高、細(xì)晶粒的變形高溫合金和粉末高溫合金。在我國，渦輪盤中變形高溫合金GH4169合金用量最大、應(yīng)用范圍最廣。用作渦輪盤的高溫合金為屈服強(qiáng)度很高、晶粒細(xì)的變形高溫合金和粉末高溫合金；我國渦輪盤中變形高溫合金GH4169用量最大、應(yīng)用范圍最廣。燃燒室，燃燒室是發(fā)動機(jī)各部件中溫度最高的區(qū)域，燃燒室內(nèi)燃?xì)鉁囟瓤筛哌_(dá)1，500-2，000℃，作為燃燒室壁的高溫合金材料需承受800-900℃的高溫，局部甚至高達(dá)1，100℃以上。除需承受高溫外，燃燒室材料還應(yīng)能承受周期性點(diǎn)火啟動導(dǎo)致的急劇熱疲勞應(yīng)力和燃?xì)獾臎_擊力。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。民用航空方面，根據(jù)中國民用航空局2022年5月發(fā)布的《2021年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，截至2021年末，我國民航全行業(yè)運(yùn)輸飛機(jī)（包含客運(yùn)飛機(jī)及貨運(yùn)飛機(jī)）期末在冊架數(shù)為4，054架，同比增長3．87%。根據(jù)中國商飛發(fā)布的《中國商飛市場預(yù)測年報(bào)（2021-2040）》，預(yù)計(jì)未來20年，全球?qū)⒂谐^41，429架新機(jī)交付，中國航空市場將接收50座級以上客機(jī)9，084架。隨著我國民航業(yè)及制造業(yè)的發(fā)展，及民航業(yè)飛機(jī)需求的提升，中國自主研發(fā)的民航飛機(jī)（如ARJ21、C919等）也有望批量生產(chǎn)并投入運(yùn)營，高溫合金、耐蝕合金等材料在國內(nèi)民航領(lǐng)域的市場也將會逐步打開。未來，隨著CR929等新一代機(jī)型的逐步研發(fā)，民用航空市場有望成為高溫合金材料需求的新增長點(diǎn)。高溫合金是火箭發(fā)動機(jī)核心部件燃燒室和渦輪泵的關(guān)鍵用材。液體火箭發(fā)動機(jī)主要由燃燒室和噴管、渦輪泵和活門自動器三大部分組成，其中燃燒室和噴管容納推進(jìn)劑燃燒，產(chǎn)生3，000℃以上的高溫和30-200個(gè)大氣壓的高壓氣體并高速從噴管噴出，形成強(qiáng)大的推力；渦輪泵的作用是對氧化劑和燃燒劑提高壓力，以便注入燃燒室。目前我國火箭基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但由于發(fā)展較晚、早期工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在火箭發(fā)動機(jī)方面同發(fā)達(dá)國家的差距仍然明顯：我國新一代運(yùn)載火箭長征5號助推器采用8臺液氧煤油火箭發(fā)動機(jī)YF100，其真空推力僅為美國宇宙神V型火箭引進(jìn)的俄羅斯RD180型火箭發(fā)動機(jī)推力的1/3，是俄羅斯質(zhì)子號RD253火箭發(fā)動機(jī)推力的70%；長征5號芯一級采用2臺液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)YF77，其真空推力僅為歐洲阿麗亞娜V火箭Vulcain2發(fā)動機(jī)推力的50%，也落后于日本LE7A火箭發(fā)動機(jī)?；鸺l(fā)動機(jī)性能落后的主要原因之一是高溫合金性能的差距：火箭發(fā)動機(jī)燃燒室需承受3，000-4，000℃高溫、20MPa高壓和2，500-5，000m/s高流速燃?xì)鉀_刷，對高溫合金材料要求極高；液體火箭發(fā)動機(jī)最核心的部件高性能渦輪泵則需承受超低溫液氧和燃料的沖刷，且轉(zhuǎn)速高、壓力大、密封性要求更高。我國航天事業(yè)發(fā)展離不開火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的追趕超越，勢必將對國產(chǎn)高溫合金原材料及制造工業(yè)提出更高要求。隨著我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對于衛(wèi)星發(fā)射的需求不斷提升，我國運(yùn)載火箭的發(fā)射次數(shù)也逐年提升。2021年中國航天共實(shí)施宇航發(fā)射任務(wù)55次，首次達(dá)到50+并再度位居世界第一。未來隨著我國工業(yè)基礎(chǔ)逐漸升級，航天事業(yè)將有更大的發(fā)展空間，對火箭發(fā)動機(jī)的需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，我國火箭發(fā)射的數(shù)量和質(zhì)量將迎來廣闊的發(fā)展空間，對高溫合金的需求也將隨之增長。2、高溫合金在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種以空氣及燃?xì)鉃榻橘|(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機(jī)，結(jié)構(gòu)與航空發(fā)動機(jī)相似。燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件組成，機(jī)組啟動成功后，壓氣機(jī)連續(xù)不斷從外界大氣中吸入大氣并增壓，噴入燃燒室的燃料與空氣混合后點(diǎn)火燃燒，高溫高壓燃?xì)庠跍u輪中膨脹做功，2/3左右被用來帶動壓氣機(jī)，其余通過機(jī)組的傳輸軸帶動外界的各種負(fù)荷，如發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、螺旋槳、泵等。燃?xì)廨啓C(jī)可以看作由燃?xì)獍l(fā)生器和動力渦輪兩大部分組成，用來帶動壓氣機(jī)和附件的稱為燃?xì)獍l(fā)生器渦輪，用來帶動減速器、螺旋槳或其他外負(fù)荷—專做功率輸出的稱為動力渦輪。目前燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船舶動力、機(jī)車動力、管道增壓等領(lǐng)域，全世界1/5發(fā)電量來自于燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)熱效率可以到達(dá)60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般火電站使用的超臨界燃煤系統(tǒng)的40%；在船舶動力方面，歐美艦艇燃?xì)廨啓C(jī)裝配率在50%以上。燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件燃燒室、連接導(dǎo)管、導(dǎo)向葉片、工作葉片和渦輪盤大多采用高溫合金材料制備，這一點(diǎn)與航空發(fā)動機(jī)類似，此外燃?xì)廨啓C(jī)工作環(huán)境還需要承受高硫燃?xì)夂秃Ｋ}分的腐蝕，設(shè)備通常工作壽命要求達(dá)到50，000-100，000小時(shí)、渦輪盤工轉(zhuǎn)數(shù)接近10，000轉(zhuǎn)分鐘、材料耐用溫度超過600℃，為滿足以上設(shè)備要求，部件材料必須使用具備耐高溫、高蠕變強(qiáng)度特性的高溫合金材料，目前國內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)制造普遍采用鎳基高溫合金，相關(guān)需求難以替代。燃?xì)廨啓C(jī)是能源系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是先進(jìn)的動力機(jī)械裝備，屬于高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。作為高科技的載體，燃?xì)廨啓C(jī)是國家高技術(shù)水平和科技實(shí)力的重要代表，具有十分突出的戰(zhàn)略地位。目前，僅有英、美、俄等少數(shù)發(fā)達(dá)國家具有完全獨(dú)立研制燃?xì)廨啓C(jī)的能力，我國燃?xì)廨啓C(jī)早期受經(jīng)濟(jì)和工業(yè)水平影響發(fā)展較為緩慢，近年來國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展有所突破，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)某型號燃?xì)廨啓C(jī)的國產(chǎn)化。未來，通過兩機(jī)專項(xiàng)重大戰(zhàn)略的實(shí)施，我國將在重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運(yùn)行維護(hù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)上力爭實(shí)現(xiàn)突破，在國內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系，國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的市場有著廣闊的增長空間，并將促進(jìn)高溫合金材料需求的增長。民用艦船方面，十四五規(guī)劃提出，要立足產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢、配套優(yōu)勢和部分領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢，鞏固提升船舶等領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈競爭力，從符合未來產(chǎn)業(yè)變革方向的整機(jī)產(chǎn)品入手打造戰(zhàn)略性全局性產(chǎn)