市场预测：到2030年我国将新增45万吨以上高温合金市场需求量

报告发布方：中金企信国际咨询《专精特新-高温合金行业市场占有率报告（2024）》

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①高温合金行业发展情况

高温合金是以铁、镍、钴为基体元素，能在600℃以上的高温环境下抗氧化或耐腐蚀，并能在一定应力作用下可长期工作的一类金属材料。高温合金不仅有优良的高温强度、良好的抗氧化和耐腐蚀性能，而且还有良好的综合性能，如蠕变性能、疲劳性能、断裂韧性、组织稳定性、工艺性能等。高温合金按合金基体元素分类，主要分为铁基高温合金、钴基高温合金和镍基高温合金，其中镍基高温合金拥有良好的组织结构及蠕变性能，是作为航空发动机的首选材料。高温合金按制备工艺分类，主要分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温合金，其中变形高温合金应用范围最广，其次是铸造高温合金。铸造高温合金按结晶方式可细分为等轴、定向以及单晶铸造高温合金。

从全球看，高温合金自20世纪30年代开始研制，变形高温合金、铸造高温合金与粉末高温合金相继问世。我国高温合金的发展经历了三个阶段：第一阶段从1956年至20世纪70年代，是我国高温合金的创业和起始阶段，在国外专家的指导下熔炼出第一炉高温合金GH3030，拉开了我国高温合金研制和生产的序幕，该阶段主要是进行了仿制。第二阶段从20世纪70年代中期至90年代中期，是我国高温合金的提高阶段。该阶段引进了先进设备，改进了生产工艺，成功研制了一系列新的合金。我国高温合金在生产工艺技术和产品质量控制等方面上了一个新台阶，基本达到国际先进水平。第三阶段从20世纪90年代中期至今，是我国高温合金的新发展阶段。随着新型先进航空发动机的设计、研制和生产，该阶段研制了高性能的高温合金材料。

从高温合金应用领域来看，在民用工业领域，可用于发动机增压涡轮、烟气轮机叶片和盘、冶金轧钢加热炉垫块、内燃机排气阀座等方面。在军工领域，是航空发动机、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，也是核反应堆、化工设备等方面需要的重要高温结构材料。高温合金是国防建设、航天航空、能源、船舶等战略性产业的关键战略材料，结合实际情况对高温合金的主要应用领域进行分析如下：

A.航空航天产业

航空发动机设计和制造技术的先进性在很大程度上取决于所使用材料的水平。高温合金是航空发动机重要材料，是多个核心部件的性能保障。在新型的航空发动机中，高温合金用量占发动机总重量超过40%，主要用于燃烧室、涡轮导向叶片（又称导向器）、涡轮工作叶片、涡轮盘等热端部件，此外还用于机匣、环件、尾喷口等部件。

燃烧室是发动机各部件中温度最高的区域，燃烧室内燃气温度可高达1500-2000℃，作为燃烧室壁的高温合金材料需承受800-900℃的高温，局部甚至高达1100℃以上。除需承受高温外，燃烧室材料还应能承受周期性点火启动导致的急剧热疲劳应力和燃气的冲击力。用于制造燃烧室的主要材料有高温合金、不锈钢和结构钢，其中用量最大、最为关键的是变形高温合金。

涡轮导向叶片用来调整燃烧室出来的燃气流向，是涡轮发动机上承受温度最高、热冲击最大的零部件，材料工作温度最高可达1100℃以上，但涡轮导向叶片承受的应力比较低，该零件往往由于受到较大热应力而引起扭曲，温度剧变产生热疲劳裂纹以及局部温度过高导致烧伤而报废。因此，涡轮导向叶片大多采用精密铸造镍基高温合金和钴基高温合金生产。

涡轮工作叶片是涡轮发动机中工作条件最恶劣也是最关键的部件。涡轮工作叶片在承受高温的同时要承受很大的离心应力、振动应力、热应力等，其所承受温度低于相应涡轮导向叶片50-100℃。涡轮工作叶片材料大多也是精密铸造镍基和钴基高温合金。涡轮工作叶片结构与材料的不断改进已成为航空发动机性能提升的关键因素之一。

涡轮盘在四大热端部件中所占重量最大。涡轮盘是航空发动机上的重要转动部件，工作温度不高，一般轮缘为550-750℃，轮心为300℃左右，用作涡轮盘的高温合金为高强度、高持久蠕变性能的变形高温合金和粉末高温合金。在我国，涡轮盘中变形高温合金GH4169合金用量最大、应用范围最广。

B.燃气轮机领域

燃气轮机是以连续流动的气体为介质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。按其输出功率，燃气轮机可以分为微型、轻型和重型，前两者通常由航空发动机改装，功率通常在50MW以内，可用于工业发电、船舶动力、管道增压、坦克、分布式发电等。重型功率通常在50MW以上，主要用于陆地上固定的发电机组，如城市电网。燃气轮机应用广泛，轻型和超重型燃气轮机的市场占比最大。

全球燃气轮机市场规模呈上涨趋势，电力和公用事业是主要应用场景。根据中金企信统计数据，2015年至2020年全球燃气轮机市场规模呈上涨趋势，复合增长率7%以上。中金企信报告显示，2020年燃气轮机全球市场规模约204亿美元，电力和公用事业收入贡献超过85%。2028年燃气轮机的市场规模有望达到350亿美元，受益于全球人口的增长和城市化带来的用电需求，以及环保型发电的开发，电力和公用事业的份额将进一步扩大。

C.汽车领域

汽车涡轮增压器是车用高温合金应用领域最主要的器件，国外的重型柴油机增压器装配率100%，中小型柴油机也在不断地提高装配比例，英、美、法等国家装配比例已达80%左右，相较之下，我国50%的装配率仍有一定提升的空间。

②高温合金行业市场规模及发展趋势

高温合金产品下游行业应用领域主要是航空航天、能源电力及机械制造。前瞻产业研究院及中国特钢企业协会数据显示，从2013年至2021年，国内高温合金需求量从1.81万吨增长至6.2万吨，年均复合增长率为16.64%，呈现快速增长趋势。但2013年至2021年，国内高温合金产量从1.18万吨增长至3.8万吨，供给缺口占总需求量比例始终保持在30%以上。未来受下游需求的拉动影响，预计2022年到2030年，我国将新增45万吨以上高温合金市场需求量，年均需求量预计将保持在5万吨以上。国内航空航天等高端装备领域发动机、燃气轮机，核电核岛部件，汽车涡轮增压器等的快速发展，将有力地带动国内高温合金的市场需求。