高溫合金是可以在600℃以上的高溫環境中長期工作的材料，其主要特性有三點：1，在高溫下可以保持一定的強度和韌性；2，性能穩定，耐腐蝕，抗氧化；3，金屬熱膨脹系數小。
按照主要成分，高溫合金可以分為鐵基、鎳基和鈷基。鐵基高溫合金的最高工作溫度較低（最高800℃），而鈷價格太高（最高使用溫度1100℃），所以目前鎳基高溫合金的應用最廣（最高使用溫度1150℃）。

　　按照加工和生產工藝，高溫合金又可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、新型高溫合金。變形高溫合金可進行熱冷變形加工，具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能。鑄造高溫合金是可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金，新型高溫合金包括粉末高溫合金、ODS合金、金屬間化合物、高溫金屬自潤滑材料等品種。

高溫合金簡介

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　　高溫合金廣泛應用于航空航天產業、電力、汽車、冶金、玻璃制造、原子能等工業領域，航空航天和電力是高溫合金的主要下游（超過70%）。除航空發動機、艦船燃氣輪機外，高溫合金還廣泛應用于航天發動機、燃氣發電輪機、汽車渦輪增壓、核電、石油化工、冶金、紡織、玻璃制造等眾多民用領域。

高溫合金在眾多領域發揮著不可替代的關鍵作用

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　　高溫合金從誕生起就用于航空發動機，在現代航空發動機中，高溫合金材料的用量占發動機總重量的40%～60%，主要用于四大熱端部件：燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外，還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件。發動機的進步主要決定于其推重比指標，而要使航空燃氣渦輪發動機在尺寸小、重量輕的情況下獲得高性能，主要的措施是采用更高的燃氣溫度。渦輪進口溫度每提高100℃，航空發動機的推重比能提高10％左右。目前，國外現役最先進第四代推重比10 一級發動機的渦輪進口平均溫度已經達到了1600℃左右，預計未來新一代戰斗機發動機的渦輪進口溫度有望達到1800℃左右。

　　燃氣輪機是高溫合金的另一個主要用途，輕型燃氣輪機分主要用于電力調峰、船舶動力。重型燃氣輪機為工業型燃機主要用于聯合循環發電、熱電聯產。燃氣輪機噴射到葉輪上的氣體溫度高達1300℃，因此葉輪需要用高溫合金來制造。目前我國每年花費在進口渦輪葉片備件上就達上億美元。國內燃氣輪機發展前景為高溫合金的使用提供了巨大的空間。

高溫合金在航空航天發動機上熱端應用

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高溫合金在燃氣輪機上的應用

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高溫合金主要下游及應用部位

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　　目前國內從事高溫合金研究生產企業主要有兩類，一類是特鋼企業，目前僅有撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼三家擁有高溫合金產能及產量，這也是是我國軍工用鋼老牌三大巨頭。三家均以變形高溫合金為主要產品，特點是依托生產設備齊全、擁有大規模熔煉能力的優勢，提供大規模基礎產品。另一類是研究院轉型企業，要包括鋼研總院（鋼研高納）、北京航空材料研究院、中科院金屬研究所（中科三耐）。科研機構其研究實力，以制造難度更大的鑄造高溫合金、新型高溫合金為主，主要供應航空航天、海軍等軍工領域需求。

國內高溫合金主要企業

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　　國內從事高溫合金的三家企業，中科院沈陽金屬所主要偏向于基礎理論研究，產業化能力有限。中航工業北京航空材料研究院在鑄造單晶方面，實力較強，但在變形高溫合金及粉末合金方面鋼研高納有其獨到之處，在國外高溫合金中70~85%比重是變形合金。

　　下游國產化加速，高溫合金產品需求不是問題

　　據統計，國際市場上每年消費的高溫合金材料總量在30萬噸左右，被廣泛應用于各個領域。而我國的高溫合金需求量在2萬噸以上，我國的高溫合金總產能在1萬噸左右，供求缺口近萬噸。我國對高檔高溫合金的年需求量在3000噸以上。未來航空航天發動機領域、水面艦艇發動機、電力燃機、核能領域、汽車渦輪增壓器領域、化工和玻璃等眾多軍工和民用領域對各類高品質高溫合金新材料的需求都是持續增長的，而且需求量都是在千噸級以上。

　　航空航天發動機和燃氣輪機占高溫合金需求80%以上，隨著航空航天發動機和燃氣輪機國產化加速，我國對高檔高溫合金的需求將會出現持續快速增長。我們這里主要討論航空航天發動機和燃氣輪機。

　　航空航天發動機：太行發動機已經開始穩定量產

　　我國從上世紀60年代開始發展國產航空發動機，歷經坎坷，已經從最早的渦噴-5、渦噴-14“昆侖”發動機，到仿制的渦扇9（秦嶺）發動機，發展到目前的渦扇10（太行）發動機，取得了巨大的進步。渦扇發動機是在渦噴發動機基礎上發展而成，現在多數飛機采用渦扇作為動力來源。

我國軍用航空發動機生產情況

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我國三大軍用發動機

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　　目前我國第三代戰斗機開始裝備部隊，對應的發動機原來采用的進口俄羅斯產品，但目前研制成功的太行發動機將實現第三代戰機的國產化；第四代戰斗機已經在研制，還有艦載機等等，相配套的發動機也處于研制之中。

　　太行發動機是我國自主研制的大推力渦輪風扇發動機，為了配合殲10飛機的研制，我國80 年代開始立項研制大推力渦扇發動機，05 年底完成定型審查，目前已部分列裝殲10、殲11。太行發動機的研制成功在中國航空發動機研制歷史上是一次重要跨越，使中國跨入了第三代航空發動機研制國家的行列，在自主研制航空發動機方面，實現了從中等推力到大推力的跨越；從渦噴發動機到渦扇發動機的跨越；從第二代發動機到第三代發動機的跨越。雖然從各方面反饋的信息判斷， “太行”發動機在性能方面和國外同類產品仍有不小差距，但是從最初試飛時的“噴零件”到現在的穩定量產，這一巨大進步還是不容質疑的。有了這一基礎，在可預見的5到10年內，國產發動機逐步走向前臺已經成為大概率事件。

國際三代機配套發動機平均水平對比

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　　燃氣輪機：

　　艦船動力裝置主要有：蒸汽動力裝置、柴油機動力裝置、核動力裝置、燃氣動力裝置和聯合動力裝置。前兩種裝置發展得比較早，廣泛應用于各類艦船，后面三種，系近十多年來迅速發展起來的新型動力裝置。艦船燃氣輪機動力裝置是指以燃氣輪機為主機的全燃化動力裝置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以來，已得到了極其廣泛的應用。功率總數日益增長，裝艦使用范圍日益擴大，已由快艇發展到了護衛艦、導彈驅逐艦、巡洋艦和直升機航空母艦等。

　　燃氣輪機獨有的三大特性使其非常適用于軍艦動力系統。第一是功率密度極大。同等功率的燃機體積是柴油機的三分之一到五分之一，是蒸汽輪機的五分之一到十分之一左右。非常適合軍艦分艙小、航速要求高的特點。第二是啟動速度快。而柴油機由于轉子運動源于活塞的往復，加速較慢，蒸汽輪機更是“反應遲鈍”，整個系統達到最高功率輸出可能需要長達一小時的時間。而啟動速度，對于軍艦的戰時出動和反潛作戰時加減速性能有著直接的影響。第三是噪聲低頻分量低。由于燃氣輪機本身處于高速穩定轉動當中，產生的噪聲更多是高頻嘯聲。而柴油機的活塞往復產生了大量低頻機械振動噪聲，恰好迎合了海洋容易傳播低頻噪聲的特點，導致軍艦容易被敵方聲納探測。因此老牌海軍強國如美國海軍、英國海軍、日本海上自衛隊的主力水面作戰艦只早已完成動力燃氣輪機化。

艦船動力裝置比較

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　　燃氣輪機技術與航空發動機同源，絕大多數燃機是由某型航空燃機作為母型機改型而來，世界著名的艦用燃機LM2500燃氣輪機衍生自美國GE公司的GE9。中國雖然發展船用燃氣輪機較早，但是由于技術基礎不足，因此研制過程一直比較困難，到本世紀初還沒有實用的國產燃氣輪機。中國052型驅逐艦采用的是引進的美國LM-2500型燃氣輪機，由于美國此后對中國實行武器禁運，中國引進燃氣輪機的渠道中斷。由于燃氣輪機的技術瓶頸，直接導致了國產驅逐艦建造的停滯，在2005 至2010 年間幾乎沒有新的驅逐艦下水。

　　我國在本世紀初從烏克蘭引進了UGT25000型燃氣輪機，用于建造052B/C驅逐艦。該發動機是前蘇聯研制的第四代艦用燃氣輪機，1990年完成研制。據相關資料，UGT-25000燃氣輪機采用9級高壓風扇、9級低奪風扇，1級高壓渦輪和1級低壓渦輪，功率25000KW，燃料初溫1250度，機組重量14噸，壽命60000小時，首翻壽命20000小時，系統采用模塊式結構，維護性較好。近年來我國成功實現了UGT-25000國產化以后，進行了嚴格的測試，為國產驅逐艦的批量生產掃清了最后一個也是最關鍵的障礙。

　　航空母艦建造將需要大量高溫合金

　　大型航空母艦需要的鋼板品種規格繁多，一般可分為船體板、裝甲板及結構板三大類。船體用鋼板要求比較低，基本上就是潛艇用的耐壓板，裝甲鋼板一般用在指揮中心、炮臺、航母的動力系統等地方。航母用鋼板要求最高的是結構用鋼板，結構板主要用于飛機跑道（飛行甲板）、隔倉及船體結構等，尤其是飛行甲板，要求極高，要承受噴氣式飛機高達幾千度的火舌的烘烤，對鋼材的耐熱性要求很高，確保高溫合金鋼材，是航母建造的關鍵技術點。

　　2017年4月26日上午，中國第二艘航空母艦在中國船舶重工集團公司大連造船廠舉行下水儀式。中國2020年若要建成大約3-4艘大中型航母，所需高溫合金將近15000噸。

　　建造一艘7.5萬噸級的大型航空母艦，需用各種特殊品種的鋼板4萬多噸，其中，飛行甲板就需鋼板約8000噸。“瓦格良號” 是6萬噸級別的，對于高溫合金的需求將近5000噸，據此估計，中國要在2020年建成大約3-4艘大中型航母，則航母一共所需高溫合金將近15000噸，每年大約需求3000噸。

　　“兩機專項”開啟發動機研制新時代，將帶動高溫合金可持續發展

　　2012 年6 月由兩院院士、中國“高溫合金之父”師昌緒先生牽頭、組織完成“我國航空發動機和燃氣輪機工程咨詢研究報告”。 目前，航空發動機和燃氣輪機“兩機”科技重大專項已經順利成為國家第20 個重大技術專項，與空天飛機和高超音速飛行器專項一起成為國家航空航天領域的重要突破聚焦。中國將通過“兩機專項”投入巨資力圖改變過去的窘境。預計航空發動機重大專項的投資規模有望達到1000 億元的水平，
其投資周期可能縮短至10 年以內。相對于其他重大專項的20 年左右周期，投資強度大幅提高。“兩機專項”將帶動高溫合金可持續發展。

　　2016年7月13日， 國資委發布關于組建中國航空發動機集團有限公司的公告；2016年8月28日， 中國航空發動機集團公司成立大會在京舉行。中國航空發動機集團的成立，使“兩機專項”有了更好的載體，加快航空發動機和燃氣輪機的發展。

國內高溫合金上市公司

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