2017年高温合金发展历程及国外代表性企业现状分析（图）

2017-09-08 05:35

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1高温合金的概念、原理和分类

高温合金通常是指能在600~1200℃的高温下抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变，并能在较高的机械应力作用下长期工作的合金材料。

高温合金强调的不是耐受温度指标，耐受温度比高温合金高的材料有很多，比如难熔合金、陶瓷及碳碳复合材料等。

高温合金最根本的特性在于一定温度下所具有的高强度。以普通的建筑用钢材为例，它在室温下强度很高，但在建筑失火燃烧时强度会急剧下降，从而导致建筑坍塌。高温合金的好处是，在600~1200℃的高温下，它依然能保持极高的强度和硬度以承受较高的载荷。因此俄罗斯将其称为热强合金，而欧美称之为超合金（superalloy）。

普通钢材含有十多种化学元素，而高温合金通常含有超过30-40种元素，高温合金之所以能在高温下保持较高的强度和硬度主要原因在于这些元素在组织中发挥着强化金属性能的作用。

图：高温合金化学元素构成

高温合金的分类有多种：
1）按制造工艺分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温冶金三类。
2）按合金的主要元素分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三类。
3）按强化方式分为固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化等。

高温合金及其分类

表：高温合金及其分类

以工艺分类来看，变形高温合金应用范围最广，占比达70%，其次是铸造高温合金，占比20%。以合金主要元素来看，镍基高温合金应用范围最广，占比达80%，其次为镍-铁基，占比14.3%，钴基占比最少，占比5.7%。

图：高温合金分类及应用占比

2高温合金发展历程及概况

高温合金最早诞生于20世纪初期的美国，被用作车站的防腐支架。

从二战开始，高温合金的研制进入了高速发展时期，镍基高温合金、钴基高温合金、铁基高温合金纷纷研制成功，并大量应用。

目前镍基高温合金是现代航空发动机、航天器和火箭发动机以及舰船和工业燃气轮机的关键热端部件材料（如涡轮叶片、导向器叶片、涡轮盘、燃烧室等），也是核反应堆、化工设备、煤转化技术等方面需要的重要高温结构材料。

高温合金的发展主要经历了几个阶段：
二十世纪40年代以前提出概念，
40-50年代实现在喷气发动机的应用，
50-60年代在真空熔炼技术取得重大进展，
60-70年代集中在合金化方面，
70年代后主要在工艺研究方面。

参考中国报告网发布《2017-2022年中国有色金属市场运营态势与投资战略研究报告》

定向凝固、单晶合金、粉末冶金、机械合金化和陶瓷过滤等新工艺成为高温合金发展的主要动力，其中定向凝固工艺制备的单晶合金尤为重要，在航空发动机涡轮叶片中应用尤为广泛。

二十世纪80年代以来，国内外广泛开展数值模拟研究，取得了重要进展，并在此基础上开展了显微组织及冶金缺陷预测研究。