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2016-07-13GH4099高温合金


GH4099(GH99)高温合金

GH4099(GH99) 化学成分

C Cr Ni W Mo Al Co Ti

≤0.08 17.00～20.0 余量 5.00～7.00 3.50～4.50 1.70～2.40 5.00～8.00 1.00～1.50

Fe B Mg Ce Mn Si P S

≤2.00 ≤0.005 ≤0.010 ≤0.020 ≤0.40 ≤0.50 ≤0.015 ≤0.015

GH4099（GH99）是 一种高合金化的镍基时效板材合金，用钴、钨、和铝、钛等元素综合强化，使合金具有较高的热强行，900℃一下可以长期使用，最高工作温度可达1000℃。 该合金组织稳定，并具有满意的冷热加工成型和焊接工艺性能，适合于制造航空发动机燃烧室和加力燃烧室等高温板材承力焊接结构件，用该合金制造的大型板材结构件，可在固溶处理后不经时效处理直接使用。主要产品有板材和丝材，也可以生产板材和锻件。

2018-08-01我们之前推出的特钢报告对整个特钢行业做出了全面的梳理,本篇报告则重点关注高温合金的发展现状和未来,以及下游航空航天核电和军工领域大发展对高温合金带来巨大的需求空间,我国相关的高温合金企业面临巨大的进口替代空间和行业发展空间,对相关标的维持推荐。
我国钢铁产业已经进入成熟阶段,普通大类特钢整体产量也进入峰值区间。2015上半年,中国特钢协会成员单位粗钢产量为6222万吨,同比减少2.91%。其中,普通钢同比减少4.14%,优质钢同比减少1.16%,特殊钢同比减少3.69%。特钢行业当前处于较为低效的运行状态,低端产品相对过剩,而高端产品相对不足。未来特钢行业的重点发展方向仍然是高端非标定制化产品。

高温合金作为工业皇冠上的明珠材料,是特钢领域中最为高端的产品之一。

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,由于其良好的耐高温,耐腐蚀等性能,逐渐被应用到电力,船舰,汽车,冶金,玻璃制造,原子能等工业领域,从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展,新型高温合金材料的出现,高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。从全球范围而言,高温合金年消费量达到28万吨,市场空间超过100亿美元。主要应用在航空航天领域(55%),其次是能源电力领域(20%),再次是机械汽车领域(10%)。而这一需求量随着未来全球高端工业发展将会继续提升。

我国高温合金经过之前的快速发展,当前已经初具万吨左右的规模,未来随着我国国防军工航空航天等领域高端需求快速增长,高温合金面临着巨大的需求增长空间和进口替代空间。近今年来,我国大力推进的大飞机国产化和核电国产化等行业规划将会给高温合金带来巨大的需求空间。谨慎保守估计,未来20年我国每年高温合金的年平均需求量将会达到3.5万吨,需求总量将超过70万吨,其中航空发动机领域25万吨左右,燃气轮机领域12万吨左右,汽车领域21万吨左右,核电领域6万吨左右,市场空间有望继续提升。

2017-03-17     固溶强化的镍基高温合金(如GH3030，GH3039，GH3044，GH141等)锻件一般采用固溶时效处理。固溶处理的目的，不但是为了溶解基体内的碳化物和r′相，以获得均匀的固溶体，为时效作组织准备，而且也是为了获得适当的晶粒度。
　　一般固溶处理温度在1040～1230℃范围内，需确定恰当的固溶处理加热温度和保温时间，以防止r相晶粒不均匀长大、过热和过烧。有些合金，除了固溶时效处理外，还采用中间热处理，以获得较高的持久强度、高温塑性和较小的缺口敏感性。

2018-12-24高温合金是最难加工的材料之一，假如45#钢的加工性为100%，则高温合金的相对加工性仅为5%～20%，其切削加工的特点有：①切削力大，是普通钢材的2～4倍。高温合金含有很多高熔点金属元素，构成组织结构致密的奥氏体固溶体，合金的塑性好，原子结构十分稳定，需要很大能量才能使原子脱离平衡位置，因而变形抗力大。②切削温度高，最高可达1000℃左右。高温合金导热系数小，仅为45#钢的1/4～1/3，刀具与工件间摩擦强烈而导热性差，故切削温度高。③加工硬化严重，表面硬度比基体硬度高50%～100%。④塑性变形大，在室温下的延伸率可达30%～50%。⑤刀具易磨损，常见的有扩散磨损、边界磨损、刀尖塑性变形、月牙洼磨损及积屑瘤。由于这些特点，切削高温合金的刀具材料应具有高的强度、高的红硬性、良好的耐磨性和韧性、高的导热性和抗粘接能力等。 

高速钢刀具材料是较早用于加工高温合金的刀具材料，现在由于加工效率等原因正被像硬质合金这样的刀具材料所替换。但在一些成形刀具以及工艺系统刚性差的条件下，采用高速钢刀具材料加工高温合金还是很好的选择。另一方面，加工效率是一种综合的评判，高速钢刀具切削速度低，在某些特定条件下其损失的效率可以通过采用大的切削深度来弥补，由于高速钢刀具材料有更高的强度和韧性，且刃口可以更锋利，产生的切削热更低，加工硬化现象更轻。

2016-06-25 高温合金具有优异的耐热和抗腐蚀性能，被誉为“发动机的基石”，航空航天是其最重要的下游应用领域，占总使用量的55%，而在诸如船舰燃气轮机、汽车涡轮增压器以及核电等领域也有重要运用。高温合金作为特钢的代表，在线工艺复杂，具有极高的产业壁垒，不仅对质量可靠性和性能稳定性有着严苛的要求，而且试用论证期往往长达数年，只有具备强大技术储备和研发实力的企业才方可进入。未来随着“中国制造2025”和“两机”专项计划的陆续落实，政策红利即将释放，高温合金发展将迎来重要战略机遇期；预计2020年前，研发资助资金投入规模将不少于2000亿元；
多轮驱动、需求迎来大发展
        我国高温合金行业正处于爆发的前夜，目前年均需求总量约1.5万吨，但政策护航、技术突破的双重刺激未来有望引领高温合金的大发展，预计2020年我国年均需求将达到3.5万吨，需求翻翻，年平均增长率接近20%，市场空间高达122亿元。其中，航空领域用高温合金仍是主力，“产业红利释放+战斗机更新换代+通用航空及无人机市场接力”，利好因素叠加，仅航空领域需求便有望突破1.2万吨；除此之外，核电、燃气轮机、涡轮增压器等领域需求也有望获得持续突破，预计需求将达到2万吨，成为接棒航空航天领域增长的市场新蓝海；

高壁垒、高门槛，供给增长有限
        高温合金整个行业具有较为明显的寡头特征，复杂的在线工艺决定了其成材率低、生产周期长，具有极高的技术壁垒。同时，该行业无论是军品还是民品均涉及到产品认证问题，特别是军品的认证，审核严、跨度长，耗时费力，为该行业构筑了天然的进入壁垒。目前我国高温合金总产能约为1.26万吨，实际产量约8000-9000吨左右，和我国庞大的需求相比，未来存在愈2万吨的产能缺口；
        行业景气向上确立，国产替代趋势加强：
        高温合金需求的演变加剧了未来行业的产能短缺，在过去由于技术上的短板造成我国高温合金成材率低、可靠性差，超过一半的产品依赖外资企业实现供货，造成目前行业实际产能利用率仅为75%左右。所以未来行业要取得突破的关键在于克服固有的技术瓶颈，加大国内厂商在供应序列中的话语权。与此同时，“两机”重大专项也将进一步助力我国高温合金产业的腾飞。技术+政策双管齐下背景下，即使仅按照目前国产化率为40%的中性预测，预计到2020年行业产能利用率也有望达到83%左右，若国产化率进一步提升，未来行业将遇到明显的产能瓶颈。

2020-04-07  合金材料生产热控法又叫控制参数法、快速冷凝法或快速冷却法等。其原理是严格控制熔体合金尽可能低的浇注温度、型壳予热温度和熔体过热温度，增大合金凝固过程的过冷度，使结晶核心增多，形核率增大，让铸件以同时凝固方式结晶，缩短合金凝固时间，限制晶粒长大获得细小等轴晶。
  合金材料公司发展的一种常规细晶铸造工艺，用于小型叶轮整体铸造，使叶轮厚的轮毂具有细小晶粒，避免普通精铸工艺产生的粗晶粒，从而具有良好的低循环疲劳性能，满足设计要求。而薄的叶片部分保持常规铸造的持久蠕变性能。其要点为浇铸温度控制在合金熔点加40F，模壳的温度选定为1100℃，合金熔体过热温度应尽可能低，保证合金处于熔化状态而不致于把碳化物全部熔解进入溶体，从而作为以后凝固时的结晶核心。用这一工艺铸造的IN713C和MarM247合金叶轮，晶粒度为ASTM 1~2级，疲劳寿命提高2~4倍，这是一种典型的热控法细晶铸造工艺。
  80年代初期，一些合金材料公司发展了两种细晶铸造工艺：一种叫GX合金材料工艺，用于生产整体铸造叶轮，可使晶粒细化到ASTM 0级；另一种称之MX合金材料工艺，也属热控法，这种工艺可使晶粒尺寸达到ASTM 3~5级，同时组织和化学成分均匀，可保证生产的铸造预形件直接进行锻造，而不需开坯操作。许多镍基高温合金如MERL 76、C103和IN718的MX预形件可锻性非常良好，等温锻和热模锻墩粗达80%而不产生裂纹。用此法生产整体叶轮效果比GX工艺更好。

2022-11-10粉末材料成型是将一定质量（体积）的合金粉末、无机非金属粉末和一定量的成型剂混合到刚性模腔中，然后通过上下冲头沿单个轴向对粉末施加一定量的压力，从而将松散粉末压缩成一定尺寸的压块的过程，在一个封闭的模腔中测量形状、密度和强度，然后将压坯从模具中取出。整个过程包括三个步骤：装粉、压制和脱模。
成型的基本目的是将松散的粉末压实成具有一定尺寸、形状、密度和强度的半成品，为下一步烧结奠定基础。一般来说，在压制过程中很容易达到一定的尺寸、形状和平均密度，但很难使压坯的密度分布均匀。形状越复杂，就越难使致密体的密度分布均匀。压坯的密度分布不均匀不仅最终影响产品的机械性能，而且也是压制废品的重要原因，如开裂、分层、边角损失、烧结收缩不均匀、产品变形和精度差。

2018-02-10高温合金是最难加工的材料之一，假如45#钢的加工性为100%，则高温合金的相对加工性仅为5%～20%，其切削加工的特点有：①切削力大，是普通钢材的2～4倍。高温合金含有很多高熔点金属元素，构成组织结构致密的奥氏体固溶体，合金的塑性好，原子结构十分稳定，需要很大能量才能使原子脱离平衡位置，因而变形抗力大。②切削温度高，最高可达1000℃左右。高温合金导热系数小，仅为45#钢的1/4～1/3，刀具与工件间摩擦强烈而导热性差，故切削温度高。③加工硬化严重，表面硬度比基体硬度高50%～100%。④塑性变形大，在室温下的延伸率可达30%～50%。⑤刀具易磨损，常见的有扩散磨损、边界磨损、刀尖塑性变形、月牙洼磨损及积屑瘤。由于这些特点，切削高温合金的刀具材料应具有高的强度、高的红硬性、良好的耐磨性和韧性、高的导热性和抗粘接能力等。 

高速钢刀具材料是较早用于加工高温合金的刀具材料，现在由于加工效率等原因正被像硬质合金这样的刀具材料所替换。但在一些成形刀具以及工艺系统刚性差的条件下，采用高速钢刀具材料加工高温合金还是很好的选择。另一方面，加工效率是一种综合的评判，高速钢刀具切削速度低，在某些特定条件下其损失的效率可以通过采用大的切削深度来弥补，由于高速钢刀具材料有更高的强度和韧性，且刃口可以更锋利，产生的切削热更低，加工硬化现象更轻。

2017-04-21在民用工业的很多领域，服役的构件材料都处于高温的腐蚀环境中。为满足市场需要，根据材料的使用环境，归类出系列高温合金。
    1、 高温合金母合金系列
    2、 抗腐蚀高温合金板、棒、丝、带、管及锻件
    3、 高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板、带材、锻件
    4、 耐玻璃腐蚀系列产品
    5、 环境耐蚀、硬表面耐磨高温合金系列
    6、 特种精密铸造零件（叶片、增压涡轮、涡轮转子、导向器、仪表接头）
    7、 玻棉生产用离心器、高温轴及辅件 8、 钢坯加热炉用钴基合金耐热垫块和滑轨
    9、 阀门座圈
   10、 铸造“U”形电阻带
   11、 离心铸管系列
   12、 纳米材料系列产品
   13、 轻比重高温结构材料
   14、 功能材料（膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列）
   15、 生物医学材料系列产品
   16、 电子工程用靶材系列产品
   17、 动力装置喷嘴系列产品
   18、 司太立合金耐磨片
   19、 超高温抗氧化腐蚀炉辊、辐射管。

2018-04-09      航空发动机用高温合金占高温合金需求的一半以上。随着国内一批新型号航空发动机进入量产，高温合金需求有望快速增长。以歼10B、歼15、歼16为代表的多款三代半战斗机陆续进入列装，WS-10发动机需求持续增长。未来几年，随着国产大型运输机运20的投产，大涵道比发动机将进入量产阶段；小涵道比中推、小推航空发动机也将逐步进入量产。国产航空发动机需求的增长将驱动航空用高温合金需求进入快速增长期。
      高温合金在民用工业中的应用也越来越广泛。高温合金在燃气轮机、车用涡轮增压器、核电、石油石化等行业有着重要的应用。工业化的推进和国内高端装备制造业的发展将持续拉动民用工业对高温合金的需求，目前民用高温合金占总需求的20%，未来这一比例有望持续提升。
       我们根据测算认为，到2020年，我国高温合金需求约为4万吨，对应市场空间90.5亿元：航空发动机、汽车废气涡轮增压器、核电工业用高温合金需求的增长将驱动行业需求的爆发。而目前，我国高温合金产能约1.26万吨，实际产量8000-9000吨左右。高温合金未来7年的需求复合增长率有望超过20%。