高温合金行业专家电话会议总结
一、高温合金行业基本面介绍
高温合金因其主要应用于航空发动机、燃气轮机等高温领域而得名,核心成分包括铬、钴、钴、钼、钨、钽、铌等,具有优异的抗高温氧化、腐蚀性能及高温强度、抗疲劳性能。高温合金主要分为铁基、镍基、钴基三类,其中铁基高温合金铁含量较低(30%-50%),添加镍或钴,性能差异显著。在航空发动机中,高温合金重量占比约60%-70%,价值占比近三分之二。
以航空发动机为例:
- 应用部位:高压压气机后段(温度达三四百度以上)、燃烧室之后部分几乎全为高温合金,温度超过四五百度通常只能使用高温合金。
- 主要牌号:Inconel718(GH4169)用于锻造叶片、盘类、机匣或制成粉末涡轮盘;单晶高温合金(DD6/DD9、RenéN5/N6)用于高压涡轮叶片、导向叶片,耐温约1200度,通过气冷和涂层可在更高温度下使用,含稀土元素(如铼)提高性能。
- 按工艺分类:
- 铸造高温合金:用于涡轮叶片(单晶叶片)、导向器、部分机匣(如涡轮机匣),重量占比约20%-30%。
- 变形高温合金(含锻造及粉末冶金):重量占比约60%-70%。
- 锻造:用于高压压气机叶片、部分低压涡轮叶片、结构件、燃烧室机匣、部分涡轮盘(温度较低区域)。
- 粉末冶金:主要用于制造高压涡轮盘、低压涡轮盘(温度高区域),将GH4169等合金雾化成粉,经热等静压成型,粉末高温合金本身用量占比小于10%,但价值高。
二、不同工艺高温合金的价值量占比及未来趋势
- 当前价值量占比:铸造高温合金占比约20%-30%,变形高温合金(含锻造及粉末)占比约60%-70%,其中粉末高温合金用量占比小于10%(因其应用局限在涡轮盘),但价值较高。
- 未来趋势:粉末盘应用可能随性能要求提升而增加,但整体比例变化不会剧烈。
三、航空发动机产业链供应瓶颈及未来交付前景
- 交付现状:空客已从疫情影响中恢复,交付量上升;波音受多因素影响,交付远低于预期(目前月交付约30多架,目标下半年提升至月50架左右),预计全年交付量约六七百架。
- 供应瓶颈:
- 原材料:俄乌战争导致钛(主要来自俄罗斯)供应紧张;镍、钴等战略金属供应受限或价格高企;稀土元素(如铼)受贸易政策影响。
- 产能:疫情三年导致供应链收缩;航空制造技术门槛高,人员回流、新员工培训、专用设备购置调试周期长(设备购置半年至一年,调试数月,产能爬坡需两三年);大型复杂铸件(如机匣)认证周期长。
- 未来展望:需求增长快于产能恢复,预计到2028年,随着长协签订、地缘政治缓解、产能逐步投放,大部分瓶颈有望缓解,但完全解决供需矛盾仍有挑战。
四、高温合金环节全球产能及国内外供应商格局
- 产能紧张:是。越上游(元素提炼、母合金)产能扩张越难、周期越长;母合金产能利用率相对高,有一定提升空间但不易;铸件(尤其大型复杂精密铸件)产能扩张也慢。
- 竞争格局:
- 国际:高度集中。主要巨头:美国PCC、英国Doncasters、日本厂商等,占据大部分市场份额。
- 国内:主要厂商包括钢研高纳、航材院、抚顺特钢、宝钢特钢等。抚顺特钢在军用等领域份额较大。国内高温合金企业主要满足国内需求(尤其军用),民用航空所需高端母合金及铸锻件仍有部分依赖进口(欧美日)。
五、从金属元素到高温合金母合金及零部件的材料利用率
- 元素到母合金:合格率高(95%-99%+),成材率约70%。
- 母合金到零部件:
- 锻造:棒材利用率约40%-60%;盘类件机加工利用率约10%-20%。
- 铸造:大铸件利用率约30%-50%,小铸件(如叶片)约10%-20%;铸件机加工去除约10%材料,最终利用率约10%-20%。
- 粉末冶金:雾化粉收得率约50%-60%;粉末到盘坯利用率近100%;盘坯机加工利用率约10%-20%。
- 总结:无论何种工艺,从母合金到最终零部件的材料利用率普遍较低,约10%-20%。
六、下游飞发/燃机制造商交付困难及未来交付前景
- 交付困难主因:供应链瓶颈(含高温合金原材料及零部件),如原材料短缺、产能不足、地缘政治、贸易摩擦。
- 未来展望:
- 短期(1-3年):仍艰难。俄乌冲突影响钛供应;镍、钴、稀土(如铼)供应受限;产能恢复需时;贸易摩擦阻碍流通。
- 中期(3年后至2028年):有望显著缓解。地缘政治可能缓和;市场需求明确促使长协签订,带动上游产能投资;产能建设逐步落地。
- 挑战:需求增长迅猛(航空恢复、燃机需求翻倍),完全满足有难度,但缓解可期。
七、中国对美稀土出口限制现状及影响及替代方案
- 现状:政府管控(特别是重稀土)。铼虽未明确公告禁止,但实际出口受限(因其对单晶高温合金至关重要)。目前对美高温合金相关材料出口未完全停止,但关税提升和限制政策已产生影响,处于观望状态。
- 影响:直接影响美国单晶高温合金(用于航空发动机高温部件)生产。
- 替代方案:
- 材料开发:研发低铼/无铼单晶合金,但新合金开发周期长(约十年一代)。
- 技术手段:通过改进冷却技术、热障涂层等,降低对合金本身耐温极限的依赖。
- 前景:美国正寻求其他矿产来源并提升自身提炼技术。长期看,降低对特定稀土元素的依赖是趋势,但短期内完全替代困难。