Mysteel解读:高端装备的“脊梁材料”高温合金,机遇与挑战并存

2025-04-16 20:12:04 来源: 我的钢铁网

  概述:

  高温合金是能在600℃以上高温及复杂应力环境下长期工作的金属材料,被誉为“工业皇冠上的明珠”,广泛应用于航空发动机、燃气轮机、核电等领域。随着中国制造业向高端化迈进,高温合金迎来重大发展机遇,但也面临核心技术“卡脖子”、原材料短缺等挑战。本文将从现状、机遇及挑战三方面展开叙述。

  一、高温合金发展现状

  全球高温合金市场由美国(PCC、ATI)、欧洲(Safran、VDM Metals)和日本(JFE、日立金属)主导,2023年市场规模约165-170亿美元,预计到20230年将达到260-280亿美元;其中,航空单台涡扇发动机需高温合金 3-5吨,全球年需求超 5万吨 ,总规模占比超过60%。

  中国高温合金产业近年来快速发展,2023年市场规模约50亿元,预计到2030年将达到120亿元 ,但高端产品仍依赖进口。主要企业包括:

  抚顺特钢600399):国内变形高温合金龙头,占航空发动机用合金供应量的50%,GH4169合金性能接近国际水平。

  钢研高纳300034):专注粉末高温合金(如FGH4095),用于国产涡扇发动机叶片。

  西部超导:布局钛合金及高温合金,参与国产大飞机C919材料配套。

  尽管部分产品实现国产化,但单晶叶片、第四代粉末合金等仍依赖进口,其技术壁垒极高。

  二、高温合金发展机遇

  (1)航空航天需求增长 :

  新一代航空发动机(如商用大涵道比发动机、超音速飞行器)对高温合金的耐温性(≥1100℃)、强度和抗蠕变性能要求更高,推动镍基、钴基等高端合金研发。

  商业航天(如可重复使用火箭)需要耐热循环和抗氧化的材料,例如SpaceX、蓝箭航天等企业。而不锈钢高温合金是燃烧室、涡轮叶片的关键选项。

  中国航发商发的CJ-1000A(配装C919)和WS-15(配装歼-20)等发动机进入量产阶段,预计2030年国内航空发动机高温合金需求将达20亿元/年,市场需求极大。

  (2)能源转型驱动:

  燃气轮机发电(尤其是氢能燃气轮机)需要耐高温、抗氢脆的合金材料。西门子能源已推出相关机型,中国市场潜力巨大。

  核能(第四代反应堆、聚变堆)对耐辐照、耐腐蚀的高温合金需求迫切。预计2025年全球核电用高温合金市场将超10亿美元。

  (3)化工与高端制造升级:

  石化行业(如乙烯裂解炉)和煤化工(高温气化炉)依赖耐蚀合金,环保标准提升推动材料换代。

  半导体设备(如MOCVD反应器)需要高纯不锈钢合金,支撑国产化替代。

  三、高温合金主要挑战

  (1)技术瓶颈:

  单晶合金:中国单晶叶片成品率仅50%(国际水平≥80%),CMSX-4合金依赖进口。

  粉末冶金:3D打印用高温合金粉末80%进口自德国Oerlikon、美国Praxair。

  且设备依赖进口 ,高端熔炼炉(如ALD真空炉)、热等静压设备(HIP)主要从德国、美国进口。

  (2)关键原料短缺:

  铼(Re):全球年产量约50吨,中国储量仅占7%,航空发动机用铼合金严重依赖进口(刚果、智利),受国际价格波动影响大 。

  钴(Co):刚果(金)供应全球70%钴,地缘政治风险影响供应链稳定。

  四、总结及展望

  高温合金是衡量国家高端制造实力的关键材料。我国在变形合金、粉末冶金领域已取得突破,但单晶合金、超纯熔炼等核心技术仍落后国际巨头。当下高温合金市场竞争也较为激烈,据了解,2024年高温合金均价处于下行通道。这或与供需、原材料成本相关,下游尤其是高端军品需求放缓,同时行业新增供给放量,同时,原材料成本下降幅度小于产品价格使得毛利率下降。 未来,我国若能在 单晶合金、超纯熔炼 、资源回收 等关键领域取得突破,将有望成为全球高温合金产业的重要一极,支撑航空发动机、核电等战略产业的完全自主可控。

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