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未來(lái)高溫合金需求增加主要來(lái)自于幾個(gè)方面:
我國2019年高溫合金材料的產(chǎn)能為1.74萬(wàn)噸,總需求卻達到了3萬(wàn)噸,自給率為58%,國產(chǎn)替代空間大。再加上我國在航空航天產(chǎn)業(yè)研制先進(jìn)發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機、核電設備等領(lǐng)域工藝上的突破,進(jìn)一步刺激了市場(chǎng)對和新型高溫合金的需求;
從*的應用結構上來(lái)看,我國的高溫合金僅20-30%應用在民用領(lǐng)域,而*市場(chǎng)45%的高溫合金材料應用在民用領(lǐng)域(美國的高溫合金材料在民用領(lǐng)域的應用高達60%),我國在民用領(lǐng)域的可提升空間很大;
“一帶一路"經(jīng)過(guò)多個(gè)新興國家,如東盟、中亞、印度等,這些國家處于經(jīng)濟的發(fā)展階段,對于石化、冶金、建材等基礎工業(yè)產(chǎn)品需求很大。
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長(cháng)期工作的一類(lèi)金屬材料,具有優(yōu)異的高溫強度,良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能,又被稱(chēng)為“超合金",主要應用在航空、航天、石油、化工、艦船、電力、汽車(chē)等領(lǐng)域。高溫合金行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè),其生產(chǎn)過(guò)程具有技術(shù)含量高、開(kāi)發(fā)難度大等特點(diǎn)。研發(fā)一個(gè)新類(lèi)型的高溫合金產(chǎn)品不僅僅需要技術(shù)條件的達成,還必須經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)和掌握其生產(chǎn)工藝,這需要積累較多的行業(yè)經(jīng)驗才可以成功,技術(shù)壁壘、行業(yè)壁壘均較高。此外,領(lǐng)域對產(chǎn)品的驗證嚴格且周期較長(cháng),一旦通過(guò)驗證就不會(huì )輕易換掉供應商,客戶(hù)壁壘較高。
高溫合金按照合金的主要元素可以分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金(含鎳基在50%以上)以及鈷基高溫合金(含鈷基大約為60%)。其中鎳基高溫合金的耐熱性能相較鐵基高合金要更強一些,使用在1000℃以上的工作條件。目前鎳基高溫合金是應用范圍*的高溫合金,其市場(chǎng)應用范圍高達80%。其次是鐵基高溫合金,應用占比約14%。而鈷基高溫合金因為其原材料鈷為很多國家的稀缺資源且價(jià)格昂貴,用量比較少,主要應用在600-1000℃和較長(cháng)時(shí)間受極限復雜應力高溫零部件中,市場(chǎng)應用范圍最小。
鑄造高溫合金主要包括了等軸高溫合金、定向凝固柱晶高溫合金以及單晶高溫合金,其市場(chǎng)應用范圍排在第二的位置,占比為了20%。根據其可以通過(guò)鑄造工藝直接成型的特點(diǎn),主要用于制造形狀比較復雜的產(chǎn)品,使用溫度在-253-1100℃之間。新型高溫合金是在傳統的變形高溫合金和鑄造高溫合金基礎上發(fā)展出來(lái),其綜合性能會(huì )更好,主要包括粉末高溫合金、ODS高溫合金、金屬間化合物高溫合金等。其中粉末高溫合金已經(jīng)批量用于國內多個(gè)型號的航空發(fā)動(dòng)機,ODS高溫合金主要應用在1000-1400℃超高溫場(chǎng)景中。
此外,高溫合金的生產(chǎn)工藝比較復雜,全部工藝流程包括溫度、濕度、壓力、電流等幾千個(gè)參數,任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題,都會(huì )影響到產(chǎn)品的質(zhì)量以及穩定性。以機加工為例,因為高溫合金內含有鉻、鋁等較為活潑的元素,在氧化過(guò)熱腐蝕環(huán)境中容易出現化學(xué)不穩定的情況。如果制作工藝達不到,在其加工過(guò)程中容易出現切削加工性差、切削變形大、加工硬化傾向、刀具易磨損和表面質(zhì)量、精度容易保證等難點(diǎn)。
2.0 行業(yè)上下游價(jià)值鏈情況
高溫合金上游主要原材料為電解鎳、金屬鈷、鐵基等金屬材料,其中應用*泛的是電解鎳,占比為80%,鐵基占比14.3%,鈷基占比5.7%。高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈的原材料大多由國內廠(chǎng)商供應,但是其主要原材料電解鎳屬于國家戰略性物資,國內僅有金川集團有限公司(或其授權經(jīng)銷(xiāo)商)等少數幾家公司可以提供。對于高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈中游來(lái)說(shuō),成本占比較高的主要是原材料部分,占比達到60%以上,其價(jià)格的波動(dòng)對中游的成本有較大影響。設備方面,我國的設備研發(fā)與海外技術(shù)先進(jìn)設備廠(chǎng)商還存在一定差距,以進(jìn)口為主。高溫合金在我國下游應用領(lǐng)域包括航空發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機以及汽車(chē)行業(yè)等領(lǐng)域。其中有70%以上的高溫合金應用在領(lǐng)域,下游客戶(hù)主要是以中國航空發(fā)動(dòng)機研究院、沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機設計研究所、航發(fā)集團下屬公司等為代表的發(fā)動(dòng)機研發(fā)設計制造主機廠(chǎng)。