关键词 |
耐高温紧固件零部件合金棒材,,航天航空执行标准合金材料,航天航空用精密高温合金棒材光圆棒 |
面向地区 |
品名 |
镍铬合金 |
盈利角度:下游航空航天放量,上游新材料盈利弹性更强。从量的增速看,消耗属性是装备链条增速的核心影响因素之一,从消耗属性角度看“高温合金(如高温合金叶片维修)>航空发动机>军机”,再叠加国产替代的需求,因此高温合金产业相对于下游军机装备增速更高。从盈利的增速看,相对于下游总装,上游的材料受定价机制影响较小,更多是货架产品因此拥有相对市场化的定价机制,重要的是材料更容易形成规模效应,因此高温合金材料企业盈利弹性相对于下游总装有望更强
需求角度:军民市场共同牵引,国产替代需求强劲。2019年,我国高温合金市场规模达到169.8亿元,同比增长33.52%。国内高温合金产能供给有限,长期存在较大的供需缺口。未来10年,我国航空发动机用高温合金市场规模约850亿元,长期看商用航空发动机带来市场空间,以10年为维度商用航发带来的高温合金市场规模达2378亿元。此外,在燃气轮机、核电、石油、汽车等领域都有大量的高温合金市场需求
高温合金国际发展
从20世纪30年代后期起,英、德、美等国就开始研究高温合金。第二次世界大战期间,为了满足新型航空发动机的需要,高温合金的研究和使用进入了蓬勃发展时期。40年代初,英国在80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛,形成γ'相以进行强化,研制成种具有较高的高温强度的镍基合金。同一时期,美国为了适应活塞式航空发动机用涡轮增压器发展的需要,开始用Vitallium钴基合金制作叶片。
此外,美国还研制出Inconel镍基合金,用以制作喷气发动机的燃烧室。以后,冶金学家为进一步提高合金的高温强度,在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素,增加铝、钛含量,研制出一系列牌号的合金,如英国的“Nimonic”,美国的“Mar-M”和“IN”等;在钴基合金中,加入镍、钨等元素,发展出多种高温合金,如X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏,钴基高温合金发展受到限制。
40年代,铁基高温合金也得到了发展,50年代出现A-286和Incoloy901等牌号,但因高温稳定性较差,从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后开始生产“ЭИ”牌号的镍基高温合金,后来生产“ЭП”系列变形高温合金和ЖС系列铸造高温合金。70年代美国还采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘,研制出单晶叶片等高温合金部件,以适应航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要。
发展至今,国际市场每年高温金属合金消费量在30万吨,广泛应用于各个领域:过去多年,全球航天业对新能源飞机需求旺盛,空客与波音已有超万架此类飞机等待交付。而精密机件公司是全球高温合金复杂金属零部件和产品制造的,也为航空航天、化学加工、石油和天然气的冶炼以及污染的防治等行业提供所需的镍钴等高温合金。精密机件公司就是波音、空客、劳斯莱斯、庞巴迪等航天企业的零配件制造商
材料特性
高温环境下材料的各种退化速度都被加速,在使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面的氧化腐蚀。
耐高温、耐腐蚀
高温合金所具有的耐高温、耐腐蚀等性能主要取决于它的化学组成和组织结构。 以GH4169 镍基变形高温合金为例,可看出GH4169 合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与冶金工艺直接相关,GH4169 基体为Ni-Gr 固溶体,含Ni 质量分数在50%以上可以承受1 000℃ 左右高温,与美国牌号Inconel718 相似,合金由γ 基体相、δ 相、碳化物和强化相γ'和γ″相组成。GH4169 合金的化学元素与基体结构显示了其强大的力学性能,屈服强度与抗拉强度都优于45 钢数倍,塑性也要比45 钢好。稳定的晶格结构和大量强化因子构造了其优良的力学性能。
加工难度高
高温合金由于其复杂、恶劣的工作环境,其加工表面完整性对于其性能的发挥具有非常重要的作用。但是高温合金是典型难加工材料,其微观强化项硬度高,加工硬化程度严重,并且其具有高抗剪切应力和低导热率,切削区域的切削力和切削温度高,在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重等问题。在一般切削条件下,高温合金表层会产生硬化层、残余应力、白层、黑层、晶粒变形层等过大的问题。
新型高温合金
包括粉末高温合金、钛铝系金属间化合物、氧化物弥散强化高温合金、耐蚀高温合金、粉末冶金及纳米材料等多种细分产品领域.
①第三代粉末高温合金的合金化程度提升,使其兼顾了前两代的优点,获得了更高的强度较低的损伤,粉末高温合金生产工艺日趋成熟,未来可能从以下几个方面开展: 粉末制备、热处理工艺、计算机模拟技术、双性能粉末盘;
②钛铝系金属间化合物已经开发到第四代,逐步向着多元微量和大量微元这两个方向拓展,德国的汉堡大学,日本京都大学,德国的GKSS 中心等都进行了广泛的研究,钛铝系金属间化合物现已应用于船舶、生物医用、体育用品领域;
③氧化物弥散强化高温合金是粉末高温合金一部分,正在生产研制的有近20 余种,具有较高的高温强度和低的应力系数,广泛的应用于燃气轮机耐热抗氧化部件、航空发动机、石油化工反应釜等;
④耐蚀高温合金主要用于替代耐火材料和耐热钢,应用于建筑及航天航空领域。
单晶高温合金单晶合金材料已发展到第四代,承温能力提升到1140℃,已近金属材料使用温度极限。未来要进一步满足航空发动机的需求,叶片的研制材料要进一步拓展,陶瓷基复合材料有望取代单晶高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用。单晶高温合金叶片研制难度和周期与其结构复杂性有关,普通复杂程度的单晶叶片研制周期较短,但在航空发动机上应用也需经历较长的时间。从单晶实心叶片到单晶空心叶片、到气冷复杂空心叶片等,技术难度跨度很大,相应的研制周期跨度也较大。一般一种普通复杂程度的单晶空心叶片从图纸确认、模具设计到试制、再到小批投产,需要1~2年时间。但单晶叶片由于其复杂的服役环境,需要进行大量的验证试验,一般一种普通结构的单晶空心叶片从研制出来以后到航空发动机上应用需5~10年的时间,有的随发动机研制进度,甚至需要15年或更长的时间
苏州华旷冶金科技有限公司位于苏州太仓经济技术开发区这座长江经济带和沿海开放带交汇点上的港口城市,昂首于江苏省东南部的长江三角洲开放区,东濒长江,南依上海,西接苏州,从事冶金特种材料技术研发科技企业,原材料采用真空感应炉电弧炉冶炼双电渣重熔工艺,与上海宝钢(上钢五厂)、邢台市邢钢、攀钢长城特钢、永兴特钢、青山钢铁、东北特钢、日本新日铁、瑞典山特维克、美国卡彭特等钢厂的合作商,以及一些的金属材料科研机构合作,共同研发各类特种合金、精密合金、高韧性耐热钢、熔炼钢等,材料广泛用于精密制造、结构部件、汽车零配件、高铁、航天、船舶制造等领域。
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