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当前位置:首页 > 新闻信息 > 公司新闻 > 高端装备制造关键材料 遥看高温合金两千亿市场空间

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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2017-05-09

      高温合金占发动机总重量的40%-60%,航空发动机推重比的提高,70%以上的贡献来自材料技术。海空军装备建设提速,民用航空市场需求更为庞大,舰船、发电等燃气轮机国产化是大势所趋,预计未来20年我国发动机及燃气轮机需求规模超万亿,将带来超过2000亿元的高温合金需求。

  全球高温合金产业发展现状 寡头特征明显

  2012年,全球高温合金消费量为28万吨,占钢铁总消费量的0.02%,市场规模达100亿美元。目前来看,全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家,主要集中在美、英、法、德、俄、日等国,整个行业具有较为明显的寡头特征。在涉及航天航空应用领域的高温合金钢产品,发达国家均视其为战略军事物资,对外进行严密管控。

  美国在高温合金研发以及应用方面一直处于************地位,年产量约为5万吨,其中近60%用于民用领域。美国有多家独立的高温合金公司,包括能够生产航空发动机所用高温合金的公司有通用电气公司(GE),普特拉-惠特尼公司(PW),以及其他能生产特钢和高温合金的公司如汉因斯-斯泰特公司(HaynesStel-liteCompany),佳能-穆斯克贡公司(Cannon-MuskegonCorporation),因科国际公司(IncoInternationalInC),特殊金属公司(SpecialMetalInC)和卡彭特公司(Carpenter)等。

  欧盟国家中英、德、法是世界上主要的高温合金生产和研发代表。英国是世界上最早研究和开发高温合金的国家之一。英国的铸造合金技术************,代表性的是国际镍公司(MondNickelcompany)的Nimocast合金,后该国的飞机发动机制造商罗罗控股公司(Rolls-Royceplc)又研制了定向凝固和单晶合金SRR99、SRR2000和SRR2060等,主要用于航空发动机制造。

  日本在镍基单晶高温合金、镍基超塑性高温合金和氧化物晶粒弥散强化高温合金方面取得较大的成功。近年来则致力于开发新型耐高温合金,并成功开发出在1200℃高温下依然能保持足够强度的新合金。日本主要的高温合金生产企业是IHIcorporation,JFE、新日铁和神户制钢公司。但是近年来,日本所有钢企的整体营业利润不容乐观,公司整体业绩呈下滑趋势,但是生产航天航空领域所需要的钢材是营业利润主要来源之一,用以弥补其他业务收入的损失。

  我国高温合金产业供不应求局面未发生明显变化

  我国2009年高温合金材料年生产量约1万吨左右,每年需求达2万吨以上。近年来需求端不断提升,供不应求的局面未发生明显变化。

  国内从事高温合金材料生产的企业数量有限,分为生产基地和研发基地两大类。生产方面主要形成了以抚顺特钢、上钢五厂、长钢三厂和齐齐哈尔等特钢厂等

  为主体的变形高温合金生产基地、以航空发动机制造公司精密铸造厂为主体的铸造高温合金生产基地和以钢铁研究总院、北京航材院和沈阳金属所等科研院所为主体的高端高温合金材料的生产研发基地等三大基地。我国目前航空和其他工业部门使用的各种一般高温合金均可在国内生产供应。

  国家对高温合金产业高度重视,2010年国家最高科学技术奖颁发给我国高温合金之父、中国科学院金属研究所所长师昌绪院士。在经济转型升级的背景下,《国家“十二五”科学和技术发展规划》将新材料列为七大战略新兴产业之一,一系列重大政策出台为高温合金产业发展提供了有力的支持。

  我国军用航空发动机产业将迎来庞大市场

  2014年中国国防预算8082.3亿元,同比增长12.2%,增速高于2013年,过去20年保持两位数以上的复合增速,军费稳定高速增长为军备建设提供了有力支撑。然而,就军费占GDP的比重来看,近20年中国军费占GDP比重始终保持在1%-1.5%之间,即使以斯德哥尔摩国际和平研究所的统计数据,中国军费历年来占GDP的比重仍不到2%,低于英、法、印度的2%-3%,更远低于美、俄的4%-5%,因此我们认为,我国军费仍有巨大的增长空间,预计未来10年我国的国防开支将保持12%左右的年均增速。

  我们认为,2014年美国重返亚太战略继续深化、周边岛屿纷争、朝核危机、克里米亚危机等因素使得我国面临的外部战略压力进一步增大。军事实力尤其是海空军装备水平相对落后导致我国在处理上

  述危机问题时受到制约,马航事件从另一个侧面折射出这一问题,今年4月习近平视察空军机关时谈马航事件,也言及马航失联令人痛心,强调要加快建设空天一体的强大空军。我国国家安全委员会的设立等一系列举措体现我国维护国家安全的决心。随我国安全战略向外扩展,航母、大型运输机、预警机、先进战斗机等的海空军武器装备建设已进入快速装备通道。

  我们预计,未来20年中国各类战机采购需求在约2900架,对航空发动机的市场需求折合人民币约为2800亿元,对应高温合金折合人民币约500亿元。

  民用航空领域前景更加辽阔

  相较于我国军用发动机跨越式发展的步伐,我国民用发动机依然是几乎空白。我国最新自主研制的ARJ-21客机使用美国GE公司的CF34-10A发动机,而C919大飞机则使用CFM国际公司研制的LEAP-X1C发动机。中航工业已于2009年出资设立中航商用航空发动机有限责任公司,作为国家大型客机发动机项目主体和总承制单位。未来随民用飞机发动机国产化,高温合金需求前景非常辽阔。

  相对军机来说,民用飞机是更庞大的市场,强劲的经济和客流增长将成为亚太地区新飞机需求的主要推动因素。波音预计未来20年,美国和欧盟等已形成一定规模的航空市场增长将逐步放缓,全球主要的增长由新兴经济体引领,20年内亚太地区将超越北美成为世界******的航空市场,复合增速5.5%。中国作为亚太地区乃至经济增长最快的经济体之一,增速达到6.5%以上。

  波音公司2013年预测到2032年中国民航机队的规模将达到2012年的3倍,未来20年中国将需要5580架新飞机,总价值达7800亿美元。按历史数据看,波音的预测往往略偏保守,中航工业集团则预测到2032年年末,中国民用飞机的机队规模将达到6691架,是2012年机队规模的3.4倍。

  以20年5400架7560亿美元的民用飞机需求量测算,对应高温合金需求约1600亿元。此外,燃气轮机领域也有数百亿的需求空间。

  钢研高纳:依托钢研总院 未来3-5年净利润增速30%-50%

  钢研高纳是我国高温合金领域技术水平最为先进、生产种类最为齐全的企业之一。公司具有生产国内80%以上牌号的高温合金的技术和能力。承继原钢研院高温所雄厚的技术实力,公司逐步发展形成了完整的技术产业链,在高温合金领域保持技术领先优势,占据高端产品市场。


  依托发动机产业布局,公司60%以上的产品面向航空航天领域的客户。2014年6月30日,公司募投项目完工。未来2-3年将是募投项目产能释放的高峰期,产能瓶颈将得到大幅度突破,公司将迎来高速增长期。

  我们看好公司的长期投资价值,作为我国高温合金的龙头企业,依托发动机产业的的布局,且有望受到国家政策的有力扶持,成长空间广阔。海空军装备的加速建设带来大量飞机及发动机需求,将为公司贡献大量订单。

  受益于募投项目陆续投产和发动机产业的高增长,我们预计未来3-5年净利润增速30%-50%,且有望受两机专项有力扶持。混合所有制改革子公司员工持股激发活力,核电重启在即公司有望从中受益,外延式增长亦值得期待。

 

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2016-12-27耐腐蚀材料粉末高温合金:粉末高温合金是采用粉末冶金工艺制取的高温合金,通常,粉末高温合金按强化方式分为沉淀强化型高温合金和氧化物弥散强化型高温合金。
(l)沉淀强化粉末高温合金
除含碳量适当减少之外,这些合金的成分与同牌号的铸造或变形合金相同。例如in100、rene,95、rene,88dt等已投入使用。
(2)氧化物弥散强化高温合金
以热稳定性高的超细氧化物质点弥散分布于合金基体内的粉末高温合金,简称ods (oxide dispersion strengthening)高温合金。该类合金的氧化物弥散质点目前都采用y2o3,合金中y2o3的含量一般为0.5%~2.0%之间,过高的y2o3含量虽然能提高合金强度,但塑性显著降低。例如,ma753、ma6000等,也已投入使用。

2020-03-27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。




2020-03-02本文引见了一种高温合金构件的翻孔成形工艺技术,该技术采用聚氨酯橡胶柔性介质替代传统刚性凸模传送载荷,使板材在切向受拉应力作用而产生塑性变形,贴靠模具型腔以取得具有一定高度的翻孔,模具具有构造简单、工艺过程简化和成形缺陷少等优点。

  高温合金具有优良的高温强度,良好的抗氧化、抗热腐蚀性能和良好的疲倦性能、断裂韧度等综合性能,主要用于制造航空、舰艇的高温部件及航天飞行器、火箭发起机等能量转换安装。翻孔构造是具有与板面垂直的竖起凸缘的孔,可减小重量,增加构造的刚度。



  但是,由于高温合金具有较高的变形抗力,成形难度十分大,如附表所示。对具有一定高度的翻孔构件,传统的成形办法为采用刚性的凸凹模构造,模具制造精度高;关于较高的翻孔构件,采用拉深→冲底孔→翻孔的办法,请求多套高精度配合的成形工装,多道复杂成形工序,由此形成了高温合金翻孔构件加工难度、制形成本和消费周期的增加。



  基于以上缘由,研讨提出了采用聚氨酯橡胶作为柔性凸模,经过使板材产生切向拉伸变形而成形的工艺办法。高温合金构件翻孔成形工艺剖析翻孔成形过程剖析。依据高温合金资料性能,成形过程应遵照"坯料变形区受拉应力作用产生伸长变形,并防止受压应力作用产生紧缩变形"的准绳。

2018-05-30高温合金是在高温严酷的机械应力和氧化、腐蚀环境下应用的一类合金。随着科技事业的发展,高温合金逐渐形成六个较为完整的部分。
一、变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
1、固溶强化型合金
使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金
使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是:
1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。
2.具有更广阔的应用领域由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:
第一类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类:在650~950℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类:在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。
三、粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末,经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒细小,冷却速度快,从而成分均匀,无宏观偏析,而且晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低,尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金,650℃拉伸强度1500MPa;1034MPa应力下持久寿命大于50小时,是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
四、氧化物弥散强化(ODS)合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺,超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中,而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持,具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金:
MA956合金在氧化气氛下使用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。
MA6000合金在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。
五、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来,对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点,可以使结构件减重35~50%。Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能,展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
六、环境高温合金
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


2020-08-05

      第一:再生料钨钢密度一定比原生料钨钢低。 比如:YG15钨钢:密度:13.90-14.20g/cm³ 我们可以根据买回来的钨钢测量出外形尺寸,再根据外形尺寸算出体积,然后称出重量为多少KG,由公式:密度=重量/体积(注意把KG换算成g,体积单位为CM³)如果算出来密度低于YG15的国标密度,则可以断定这块钨钢绝对为再生料钨钢。 

      第二:再生料钨钢毛坯外表不平整,十分粗糙。

      第三:再生料钨钢精磨过后光洁度达不到,会有黑色的斑点,严重的还可能会有气孔或者沙孔。

      第四:再生料钨钢慢走丝加工时候,会出现断线情况。

      以上大至可以判断出原生料钨钢和再生料钨钢。

2020-04-07   有许多类型的合金材料应用生产生活时候,可以通过时效来改变它们的物理性能,只要它们是可溶解热处理。列如我们常见的铝合金材料,铜合金以及其他合金材料,铝合金材料均可老化,其多种形式的强度来源于人工时效。最常见的时效铝合金材料6061-T6。这种铝合金材料具有硅化镁沉淀,可以阻止位错,并在-T6形式下大大提高其强度和硬度。

   不锈合金材料:17/10P、17/4PH和17/7PH是几种常见的不锈合金材料合金,由于合金材料合金在其结构中沉淀,当它们经过适当的时效处理时,具有极高的强度和硬度。铜合金:C17200和C17300是工业上常用的两种铜铍合金。铜以其柔软和延展性而著称,当适当的合金元素加入适当的时效技术后,它会变得相当坚硬、坚固和易碎。其他合金材料合金:钛、镍、镁,以及其他几种合金材料,如果它们的化学成分中含有合金元素,使它们可以在溶液中热处理,那么它们就会老化。

   当合金材料应用在自然或人工老化时,一个需要关注的问题是过度老化。当沉淀物的大小由于老化过程的执行超过了对应用程序有利的程度而发生变化时,就会发生这种情况。这常常导致强度和硬度的降低。两种常见的方法是对合金材料进行焊接或冷加工。应该谨慎地确定可热处理的合金材料溶液是否需要再次人工老化,遵循这两个过程之一,以确保所需的机械性能仍然存在。

2021-06-08如何增加合金材料的耐腐蚀性能:
(1)提高金属或合金的热力学稳定性,即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素,使形成固溶体以及提高合金的电极电势,增强耐蚀性。如Cu中加Au,Ni中加入Cu、Cr等,即属此类。不过这种大量加入贵金属的办法,在工业结构材料的应用是有限的。
(2)加入易钝化合金元素,如Cr、Ni、Mo等,可提高基体金属的耐蚀性。钢中加入适量的Cr,即可制得铬系 不锈钢。实验证明,在不锈钢中,含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用,Cr含量越高,其耐蚀性越好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性,但在非氧化性介质如衡硫酸和盐酸中,耐蚀性较差。这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜,同时对氧化膜还有溶解作用。
(3)加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素,是制取耐蚀合金的又一途径。例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁(FeOx·(OH)3-2x)的保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成,由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的 低合金钢。


2018-05-11    一般的处理和4J36一样采用三段处理。 均匀化:在加热中,合金串的杂质充分固溶和合金化元素趋于均匀。工件在保护气氛中,加热到830℃保温20min~1h,淬火 回火:在回火过程中能够部分消除由淬火产生的应力。工件加热到315℃,保温1~4h,炉冷。 稳定化时效:使合金的尺寸稳定。工件加热到95℃,保温48h。对于冷加工后的高精度零件,不宜采用高温处理时。可采用下述消除应力稳定化处理:工件加热到315~370℃,保温1~4h。

    零件热处理工艺一般包含以下几个工艺过程,消除应力退火:为消除零件在机械加工后的残存应力度进行消除应力退火:530~550℃,保温1~2h,炉冷 中间退火:为消除合金在冷轧、冷拔、冷冲压过程中引起的加工硬化现象,以利于继续加工。工件加热到830~880℃,保温30min,炉冷或空冷稳定化处理:为获得具有较低的膨胀系数又能使其性能稳定,4J36的过程也是完全相同的。

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。

2020-03-23各种锻造co基合金可依据以下用途来分类:主要用于650~1150℃高温的含金,包括s-816,Haynes
25,Haynes 188,Haynes 556和UMCo-50;耐腐蚀合金,MP-35N,MP-159,用于大约650℃下;耐磨Stellite 6B和类似合金。
在热处理和软化状态下所有Co基合金都是fcc晶体结构。然而,MP-35N,MP-159合金在服役应用前,在所推荐的非机械加工时期内存大一定量的hcp组织。这类合金的典型应用是650℃以下使用的紧固件没有哪一种Co基合金是完全的固溶合金,因为所有Co基合金都含有碳化物型的或者金属间化合物型的二次相。时效会引起附加的第二相沉淀,这会导致合金室温塑性在一定程度上的损失。高温组的Co基合金s-816原来广泛用于涡轮增压器、燃氯透平轮盘、叶片和轮叶,但后来由强度更高、密度更低、硬耐有害介质腐蚀的Ni基合金代替。

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