鋼研高納研究報告公司產(chǎn)品結構升級-高端產(chǎn)品取得突破

鋼研高納研究報告公司產(chǎn)品結構升級_高端產(chǎn)品取得突破（報告出品方/作者：東北證券，趙麗明、王鳳華、趙宇天）1.公司概況1.1歷史沿革北京鋼研高納科技股份有限公司于2002年11月8日成立，2009年12月在深圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板上市。鋼研高納由鋼鐵研究總院的高溫材料研究所和粉末冶金研究室合并組建而成，是中國“先進高溫材料”技術的引導者和產(chǎn)業(yè)升級的推動者。公司是國內航空航天用高溫合金重要的生產(chǎn)基地，國內電力工業(yè)用高溫合金的重要供應商，從事航空航天材料中高溫合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司目前是國內高端和新型高溫合金制品生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)之一，擁有年生產(chǎn)超千噸航空航天用高溫合金母合金的能力以及航天發(fā)動機用精鑄件的能力，在變形高溫合金盤鍛件和汽輪機葉片防護片等方面具有先進的生產(chǎn)技術，具有制造先進航空發(fā)動機亟需的粉末高溫合金和ODS合金的生產(chǎn)技術和能力。公司產(chǎn)品定位在高端和新型高溫合金領域，面向的客戶也是以航空航天發(fā)動機裝備制造企業(yè)和大型的發(fā)電設備企業(yè)集團為主，同時也向冶金、化工、玻璃制造等領域的企業(yè)銷售用于高溫環(huán)境下的熱端部件。1.2鋼研高納股權結構截至2023年6月，公司總股本4.85億股。中國鋼研科技集團有限公司所抱持40.36%的股權。國新投資有限公司所抱持公司4.01%的股權。而鋼研高納公司控股有限公司有限公司子公司布局最甚廣，牽涉到鑄造、變形、進出口等多項業(yè)務。其中主要子公司涵蓋：1.河北鋼研德凱科技有限公司河北德凱于2014年設立，前身就是北京鋼研高納科技股份有限公司輕質合金制品事業(yè)部，公司結構就是骨干員工個人增持20%，高納增持80%，公司將鑄造高溫合金和輕質合金資源整合入河北德凱形成優(yōu)勢互補。2021年，公司將鑄造合金事業(yè)部資源整合劃歸河北德凱，即為為鋁合金精鑄產(chǎn)品事業(yè)部、鈦合金鑄造事業(yè)部、鎂合金鑄造事業(yè)部、熱等靜壓高精度成型事業(yè)部和新產(chǎn)品開發(fā)部。主要專門從事航空航天、兵器、艦船和電力行業(yè)所仍須的以輕質合金居多的一流材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。2.青島新力通工業(yè)有限責任公司青島新力通工業(yè)有限責任公司就是于2018年被全面全面收購，專門從事高溫合金Vergt鑄管及靜態(tài)鑄件的專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)。公司主要生產(chǎn)石化、冶金、玻璃、熱處理等行業(yè)所用的裂解爐爐管和轉型爐爐管、已已連續(xù)退火線(已已連續(xù)鍍鋅線)爐輥和電磁輻射管、玻璃載運輥、耐高溫耐磨鑄件等產(chǎn)品。3.涿州高鈉德凱科技涿州高納德凱科技有限公司于2021年設立，主要經(jīng)營涵蓋新材料技術推廣服務；航空、航天器及設備生產(chǎn)；新材料及制品技術開發(fā)、技術服務、技術咨詢、技術轉至并使等。4.四川鋼研高納焊接有限責任公司四川鋼研高納鍛造有限責任公司是北京鋼研高納科技股份有限公司旗下的全資子公司，充分發(fā)揮中國鋼研科技集團有限公司材料技術儲備和數(shù)字化研發(fā)能力，合作共贏、共同發(fā)展，以3萬噸等溫模鍛液壓機為核心裝備，建設比肩國際一流鍛造企業(yè)具有自主知識產(chǎn)權的數(shù)字化、自動化、智能化航空航天高端金屬鍛件的生產(chǎn)研發(fā)中心。四川鋼研高納鍛造有限責任公司成立的鍛造研發(fā)中心以航空航天發(fā)動機、燃氣輪機變形渦輪盤鍛件和粉末渦輪盤鍛件為基礎產(chǎn)品，兼顧航空航天船舶等行業(yè)鋁合金、鈦合金、發(fā)動機零部件的熱加工，同時配套理化檢測中心、精細化數(shù)控加工中心。鍛造生產(chǎn)線配備高精度智能化機器人，可大幅度提升零部件加工智能化水平、產(chǎn)品精度、批次穩(wěn)定性，實現(xiàn)裝取料、鍛造、轉移、熱處理等熱工藝流程全自動化生產(chǎn)，大幅提升生產(chǎn)效率。5.天津鋼研海德科技有限公司天津鋼研海德科技有限公司成立于2014年7月18日，公司的定座落在利用金屬材料高均質強于純凈技術和工藝平臺對釩高強特種合金的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要產(chǎn)品為高端模具鋼產(chǎn)品。1.3股權激勵鋼研高納公司自上市以來共進行過兩次股權激勵，公司于2012年12月26日進行第一次股權激勵，向鞭策對象頒給487.87萬份股票期權，約占到至本鞭策計劃簽定時公司股本總額的2.30%，首次頒給股票期權的鞭策對象共48人，頒給的股票期數(shù)量為487.87萬股，公司頒給鞭策對象股票期權的行權價格為每股14.80元?？剂抗杀緶p至加，以現(xiàn)有股本為基礎，前開板股價為4.05元/股。公司彈頭乘車權條件涵蓋：第一個終止限售期：必須滿足用戶鋼研高納在第一個行權期的上一年度，凈資產(chǎn)收益率不低于8％，且不低于同行業(yè)平均值或對標企業(yè)75分位數(shù)值；凈利潤增長率不低于18%，且不低于同行業(yè)平均值或對標企業(yè)75分位數(shù)值。第二個終止限售期：必須滿足用戶鋼研高納在第二個行權期的上一年度，凈資產(chǎn)收益率不低于9％，且不低于同行業(yè)平均值或對標企業(yè)75分位數(shù)值；凈利潤增長率不低于18%，且不低于同行業(yè)平均值或對標企業(yè)75分位數(shù)值。第三個終止限售期：必須滿足用戶鋼研高納在第三個行權期的上一年度，凈資產(chǎn)收益率不低于10％，且不低于同行業(yè)平均值或對標企業(yè)75分位數(shù)值；凈利潤增長率不低于18%，且不低于同行業(yè)平均值或對標企業(yè)75分位數(shù)值。由于2012年12月26日至2016年12月26日期間，受公司騰利和股息影響，在無法同的期間，公司彈頭出來股數(shù)和價格可以適度調整。公司股權激勵計劃首次頒給日為2012年12月26日，第一個終止限售期為2014年12月26日。自2015年12月26日起至至，本次鞭策計劃步入首次頒給第二個終止限售期。第三個終止限售期從2016年12月26日已經(jīng)已經(jīng)開始。首次終止限售期股數(shù)為241.496萬份，第二次彈頭出來股數(shù)239.6382萬份；第三次彈頭出來股份數(shù)量為316.6111萬份，三次共彈出來股數(shù)占到至總股本比例2.26%。根據(jù)上述三次限售期彈頭出來，公司順利完成第一次股權激勵，最終股權激勵參與者以以獲取的收益率將近2倍，考量騰利、股息影響，對股權激勵進行折算后以現(xiàn)有股本為基礎，三次插入共1.71億股，通過股價變動三次分別同時同時實現(xiàn)凈利潤高少于3885.27萬元、4364.87萬元、4263.31萬元，總計1.25億元。在本次股權激勵中，股權激勵參與者獲得很高的投資投資投資回報。2019年5月24日，公司進行第二次股權激勵，鞭策對象總計122人，涵蓋公司董事、高級管理人員以及其他經(jīng)公司董事會認定的對公司經(jīng)營業(yè)績和未來發(fā)展存輕而易舉影響的核心骨干人員，頒給的限制性股票數(shù)量為1241.08萬股，約占到至本鞭策計劃簽約署時公司股本總額的3%，頒給價格為6.23元/股，考量股本增加，以現(xiàn)有股本為基礎，前開板股價為3.89元/股。1.公司彈頭乘車權條件涵蓋：第一個終止限售期：(1）以2018年為基礎，可以彈頭出來日前一個會計年度歸母凈利潤無機增長率不低于20%;(2）可以彈頭出來日前一個會計年度凈資產(chǎn)收益率（ROE）不低于8%;(3）可以彈頭出來日前一個會計年度EVA>0；且前兩項指標均不低于公司對標企業(yè)75分位數(shù)值水平。第二個終止限售期：(1）以2018年為基礎，可以彈頭出來日前一個會計年度歸母凈利潤無機增長率不低于20%;(2）可以彈頭出來日前一個會計年度凈資產(chǎn)收益率（ROE）不低于8.5%;(3）可以彈頭出來日前一個會計年度EVA>0；且前兩項指標均不低于公司對標企業(yè)75分位數(shù)值水平。第三個終止限售期：(1）以2018年為基礎，可以彈頭出來日前一個會計年度歸母凈利潤無機增長率不低于20%;(2）可以彈頭出來日前一個會計年度凈資產(chǎn)收益率（ROE）不低于9%;(3）可以彈頭出來日前一個會計年度EVA>0；且前兩項指標均不低于公司對標企業(yè)75分位數(shù)值水平。第二次股權激勵，自2022年1月9日至，本次鞭策計劃步入首次頒給第一個終止限售期。公司股權激勵計劃首次頒給日為2019年5月24日，備案上市日期為2019年7月19日，第一個終止限售期為2021年7月19日。自2022年7月19日至，本次鞭策計劃步入首次頒給第二個終止限售期。首次終止限售期股數(shù)本3,912,857股；第二次彈頭出來股數(shù)3,020,434股，占到至總股本比例0.622%，；第三次解除限售股終止限售期為2023年7月19日，彈頭出來股份數(shù)量為5,632,330股（根據(jù)公司2022年年度權益分派推行順利完成后經(jīng)調整的數(shù)量），占到至公司目前總股本的0.7263%；根據(jù)上述三次限售期彈頭出來，公司順利完成第二次股權激勵，最終股權激勵收益率將近6倍。考量騰利、股息影響，對股權激勵進行折算后以現(xiàn)有股本為基礎，三次插入共4411萬股，通過股價變動三次分別同時同時實現(xiàn)凈利潤高少于1.13億元、1.1億元、1.16億元，總計3.41億元。通過職工薪酬與股權激勵收益比較，可以看到股權激勵同時同時實現(xiàn)的收益大部分時間高于職工薪酬，充分反映出股權激勵在給公司創(chuàng)造收益的同時，也變成員工個人關鍵的總收入來源，通過股權激勵政策，可以鞭策員工積極性和創(chuàng)造力，提高企業(yè)生產(chǎn)力與競爭力。2.粉末渦輪盤產(chǎn)品趨向完善，美系渦輪盤同時同時實現(xiàn)重大突破2.1粉末高溫合金技術領先公司就是國內最早積極開展粉末高溫合金研究與生產(chǎn)的單位，在粉末高溫合金制粉、熱等靜壓、填彈檢測等方面積累了大量專有技術。公司具備高溫合金氬氣霧化(AA)制粉和旋轉電極（PREP）制粉兩種主要技術路線，公司在國內俄系粉末高溫合金領域起至至步較晚，最早掌控了PREP制粉技術，公司的真空/惰性氣氛快速電渣選礦技術需以回去生產(chǎn)高質量PREP制粉用電極棒，且升級了PREP制粉設備，非常大提高了細粉繳得率為為，增加原材料成本。公司目前具備的生產(chǎn)粉末渦輪盤能力較為健全，可以滿足用戶熱等靜壓成形、金屬口服成形、3D打印和釬焊等對高品質粉末的市場需求。隨著航空、航天發(fā)動機市場的快速增長，粉末高溫合金型號市場需求已經(jīng)已經(jīng)開始回調，同時彌漫維修修改市場需求，粉末高溫合金產(chǎn)品將進一步關上脫胎換骨空間。公司成功研制FGH4091、FGH4095、FGH4096、FGH4097、FGH4098等粉末高溫合金盤鍛件，滿足用戶國內多個型號航空發(fā)動機市場需求FGH4097高打翻渦輪盤在某盤件國產(chǎn)化招標中競標第一，在FGH4096和四代粉末盤制備技術上贏得重大突破。2.2粉末高溫合金渦輪盤研發(fā)更新運算環(huán)視國外粉末高溫合金進程，歐美國家發(fā)展標志性較為顯著。美國和歐洲等國根據(jù)粉末高溫合金的問世年代和性能特征將其劃分為四代：以美國Ren95合金為代表的第一代，屬于高強型，其特點就是′二者含量較低(通常大于45%)，使用溫度為650℃。以美國Ren88DT合金和法國N18合金為代表的第二代，屬于損壞曲線擬合型，其特點就是在′相固溶溫度以上固溶處理(過固溶熱處理)，抗拉強度較第一代低，具有較低的塑性強度、裂紋開拓抗力以及損壞曲線擬合，使用溫度為700℃。以美國Ren104和Alloy10合金、英國RR1000合金和法國N19合金為代表的第三代，屬于高強高損傷勢曲線擬合型，其特點就是抗拉強度高于第二代，比第一代略低，裂紋開拓速率比第二代合金還低，使用溫度為750℃。步入21世紀，歐美已經(jīng)已經(jīng)開始研制第四代粉末高溫合金，其標志就是合金的目標使用溫度達致815℃。目前官方報導的第四代粉末高溫合金紙盒內加美國的高Ta的ME5系則合金、′+二者無機強化的高Ta合金、高W高Ta的TSNA1合金，英國的高Co高Ta合金、高Ta低成本合金、高Nb的RRHT系則合金。從目前報導的研究結果看一看，與典型的第三代粉末高溫合金Ren104和RR1000較之，第四代粉末高溫合金的共同特點就是提高了難熔元素W、Ta和Nb含量。我國粉末高溫合金的研究起步于20世紀70年代后期。為在我國拓展粉末高溫合金這一新領域，跟蹤世界粉末高溫冶金的發(fā)展，1977年7月，鋼鐵研究總院成立了粉末高溫合金研究攜手課題組，于1978年已經(jīng)已經(jīng)開始研究FGH4100粉末高溫合金。1981年由冶金部和航空部成立了攜手研制課題組，共同研制FGH4095粉末高溫合金。當時實際條件下發(fā)展出最新的粉末高溫合金的包套熱模鍛技術，采用真空感應器熔融氣體霧化（VIGA）法制粉+熱等靜壓（HIP）成形+包套熱模鍛工藝，于1984年底在富拉爾基為鋼廠成功焊接出420mm的FGH4095合金亞尺寸渦輪盤，由此問世了我國第1個粉末渦輪盤。1991年基于10A機的市場需求，在國家立項課題的大力支持下積極開展了FGH4095合金粉末盤的研制。采用等離子旋轉電極霧化（PREP）法制粉+HIP成形+包套熱模鍛工藝。次年已經(jīng)已經(jīng)開始研制FGH4095合金渦輪盤擋板。于1995年同時同時實現(xiàn)了FGH4095合金渦輪盤擋板交貨，解決了某型號發(fā)動機的急需。FGH4095合金擋板就是我國第一個在航空發(fā)動機上使用的粉末高溫合金制件。隨著2005年某發(fā)動機技術定型，F(xiàn)GH4095擋板轉至入批量生產(chǎn)，目前FGH4095合金擋板用做11個型號的航空發(fā)動機、航天發(fā)動機和地面燃機?；?代機預研的市場需求，從2003年已經(jīng)已經(jīng)開始研制FGH4096渦輪盤擋板，之后于2005年榮獲國家立項。于2001年在國家立項大力支持下已經(jīng)已經(jīng)開始研制FGH4096合金雙非政府雙性能粉末盤。采用氣霧化制粉+HIP制坯+細晶焊接+梯度熱處理工藝路線，在國內率先研制出輪緣晶粒德博瓦?？h5~6級、輪轂晶粒德博瓦?？h10~11級、直徑為450mm的FGH4096再分后金的雙電子顯微鏡非政府雙性能盤。從2002年已經(jīng)已經(jīng)開始，中國鋼研在國內率先研制FGH4097合金。已經(jīng)已經(jīng)開始運用微量元素Hf不不含量、熱等靜壓近終成形和熱處理參數(shù)掌控等一系列技術。目前FGH4097合金渦輪盤、鼓筒軸等制件用做13個型號的航空發(fā)動機和地面燃機。在國家發(fā)動機預研除雪下，于2006年積極開展第3代粉末高溫合金FGH4098及雙性能盤研制工作，研制出某型發(fā)動機用FGH4098合金渦輪盤擋板。2008年底已經(jīng)已經(jīng)開始研制FGH4091合金，在國內首次采用粉末渦輪盤與鑄造葉片制備雙合金整體葉盤。采用HIP擴散相連接同時同時實現(xiàn)了FGH4091粉末渦輪盤與高精度鑄造的等軸晶K418B葉片環(huán)路可靠冶金相連接。目前雙合金整體葉盤同時同時實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，截至2021年底總計交貨將近200件。FGH4091+K418B雙合金整體葉盤用做某型運輸機、重型直升機、商用發(fā)動機輔助動力裝置等。2011年積極開展第4代粉末高溫合金的研制，2018年第4代粉末高溫合金研制榮獲國家專項的大力支持，大力大力推進了研制進程，逐步向工程應用領域穩(wěn)步邁進。2.3粉末高溫合金技術粉末高溫合金的化學成分非常復雜，通常都含有十幾種合金元素，按照其在合金中的基本促進作用可以分為六類。（1）、形成面心立方元素：鐵、鈷、鎳、錳構成高溫合金的奧氏體基體；（2）、表面均衡元素：鉻、鋁可以提高合金抗氧化能力，鈦、鉭有利于抗熱破損；（3）、固溶強化元素：鎢、鉬、鉻、鈮、鉭、鋁熔融于基體強化固溶體；（4）、金屬間化合物強化元素：鋁、鈦、鈮、鉭、鉿、鎢形成金屬間化合物強化再分后金；（5）、碳化物和硼化物強化元素：碳、硼、鉻、鎢、鉬、釩、鈮、鉭、鉿、鋯、氮主要形成初生和次生的各種類型碳化物和硼化物強化合金；（6）、晶界和枝晶間強化元素：硼、鈰、釔、鋯、鉿以間隙原子或第二二者形式強化晶界。粉末的制備就是粉末高溫合金生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)，粉末的質量直接影響零件的性能，目前在實際生產(chǎn)中主要存兩條工藝路線，分別為氣霧化制粉工藝和等離子旋轉至電極法制粉工藝。氣霧化制粉就是以高速氣流將高溫合金液流輕而易舉擊碎成粉末的過程，該方法具有霧化效率高、設備相對直觀、成本低等特點。氣霧化制粉目前的研究方向涵蓋細小粒度及純凈高溫合金粉末的制備，以減低由于采用自由落體式霧化燃燒室和粉末制備過程中與陶瓷件觸碰引致的粉末夾雜物含量高的問題。等離子旋轉電極法制粉工藝就是將高溫合金制成電極棒，電極棒一端采用等離子弧加熱，另一端與高速電機相連接，在離心力的促進作用下，熔融的金屬經(jīng)打翻后形成粉末。該工藝的特點就是粉末的純度高，非金屬夾雜物含量低，氧含量低，粉末粒度原產(chǎn)狹窄，球形度不好。但由于受到電極棒輸出功率的管制，粉末粒度較粗，且該工藝設備繁瑣，投資非常大。2.4渦輪盤用高溫合金生產(chǎn)工藝用做渦輪盤的高溫合金主要牽涉到至粉末的制備、粉末晶化成型、熱處理等工藝過程，目前主要采用的加工路線存三種：制粉+晶化成型+熱處理；制粉+晶化成型+熱焊接+熱處理；制粉+晶化成型+熱擠壓+熱焊接+熱處理。渦輪COMPILATION航空發(fā)動機核心轉動件和關鍵件，對航空發(fā)動機性能具有決定性促進作用。渦輪盤受力狀態(tài)繁瑣，相同部位所受溫度、載荷和截止促進作用各不相同，建議具備低屈衣強度和塑性、足夠多多的塑性強度、長久強度和高疲倦抗力等。渦輪盤加工過程主要分為渦輪盤坯件制備和渦輪盤成型，制備正直、扁平和細晶非政府的渦輪盤合金坯件就是滿足用戶高性能航空發(fā)動機渦輪盤的設計及冶金質量建議的關鍵。渦輪前溫度提高水解損壞影響顯著，渦輪盤消耗屬性愈發(fā)顯著。根據(jù)《渦輪盤合金水解-疲倦裂紋開拓機理和壽命預測研究進展》，為滿足用戶高推重比、高功重比航空刊發(fā)動機的發(fā)展市場需求，航空發(fā)動機渦輪前溫度不斷提高，渦輪盤的工作溫度也隨之提高，并使水解損壞對渦輪盤用高溫合金以及渦輪盤表面疲倦裂紋開拓的影響變得更加顯著。隨著國內外航空發(fā)動機設計水平的發(fā)展，為航空發(fā)動機安全性、可靠性和耐磨短性建議，渦輪盤修改市場需求確定性強。目前渦輪盤坯件制備工藝主要涵蓋一流的SE9變形、粉末冶金和噴氣成形工藝。在歐美興盛工業(yè)國家中，俄羅斯主要采用一流變形工藝批量生產(chǎn)高強度高溫合金渦輪盤，較傳統(tǒng)鑄鍛工藝，鑄錠質量及加工塑性明顯改善；美國主要采用粉末冶金工藝，其坯件具有晶粒細小、非政府扁平、并并無宏觀偏析、合金化程度高等特征；噴氣成形可以以極少的工序輕而易舉從液態(tài)金屬制取整體球狀、成分扁平、非政府細化、結構完善、開回將近零件最終形狀的材料坯件，但目前該技術還處于積極主動研發(fā)中。粉末高溫合金渦輪盤發(fā)展快速，就是目前高性能發(fā)動機渦輪盤的寵兒材料。隨著發(fā)動機對耐高溫市場需求、使用壽命的建議逐漸提高，渦輪盤已由變形高溫合金焊接盤發(fā)展至第四代粉末渦輪盤。從國外粉末盤發(fā)展角度來看，第一代粉末盤Rene95晶粒微小，抗拉強度高；第二代粉末盤Rene88DT晶粒細長，抗拉強度弱化，但具有較低的抗塑性強度和高損壞曲線擬合，其技術明朗、經(jīng)濟性能優(yōu)越；第三代粉末盤兼具高強度和高損壞曲線擬合，耐高溫、持久性能不好；第四代粉末盤穩(wěn)步調整金屬成分和生產(chǎn)工藝回去崇尚更高的工作溫度，目前美國、俄羅斯、英國和法國等研發(fā)的產(chǎn)品較為明朗，工謝澤生溫度可以少于815℃，還具有強度高、損壞曲線擬合大的性能特點。高溫合金粉末晶化成型工藝主要涵蓋真空熱壓成型、熱等靜壓成型、熱擠壓、等溫焊接等，其中熱等靜壓和熱擠壓工藝使用最為廣為。熱等靜壓處理的基本原理就是以氣體或液體作為壓力介質，并使材料在加熱過程中阻擋各向均衡的壓力，利用高溫與高壓的共同促進作用促進材料球狀化后和元素擴散，并使內部的孔隙和微裂紋等瑕疵滑動，功不可沒提高鑄件整體力學性能的目的。熱擠壓就是所指將坯料加熱至再結晶溫度以上，并使其在強烈的拉到壓力促進作用下，從沖刷?？谥辛飨蚧蛄飨蚣毿〉哪Ｇ恢?，最終獲得所仍須加工件的壓力加工方法。高溫合金熱處理工藝就是指高溫合金材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的方式，以獲得預期非政府和性能的一種金屬熱加工工藝，就是出現(xiàn)發(fā)生改變合金電子顯微鏡非政府、挖掘合金Saucourt力、提高其綜合性能的關鍵手段之一。近年來研究較為深入細致的熱處理工藝主要就是撫溶處理和時效處理。固溶處理就是所指在高于高溫合金非政府內劃相的全溶溫度，使合金中各種原產(chǎn)不光滑的劃二者充份熔融至基體看上，從而同時同時實現(xiàn)強化固溶體并提高韌性及導熱性能夠，消除存留應力的促進作用，以便穩(wěn)步加工成型，并為時程時效處理劃均勻分布的強化相做準備工作工作。時效熱處理就是所指在強化二者劃的溫度區(qū)間內加熱并保溫一定時間，并使高溫合金的強化二者扁平地結晶劃，碳化物等均勻分布，從而同時同時實現(xiàn)硬化合金和提高其強度的促進作用。從市場需求上來看，用做粉末冶金的高溫合金粉體材料主要用做航空發(fā)動機渦輪盤的制所造。航空發(fā)動機被稱作“工業(yè)之花”，就是航空工業(yè)中技術含量最高、難度最輕的部件之一。在航空發(fā)動機上，高溫合金主要用做燃燒室、導向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端零部件。其中，渦輪盤就是航空發(fā)動機關鍵的核心熱端部件，其工作條件十分后苛刻，仍須在高溫、高轉速、高應力、高速氣流下工作。渦輪盤在工作中熔融不均，盤的輪緣部位比中心部位承受更高的溫度，產(chǎn)生非常小的熱應力。榫齒部位承受最輕的離心力，難以承受的應力更為繁瑣。因此，渦輪盤的冶金質量和性能水平對于刊發(fā)動機和飛機的可靠性、安全壽命和性能的提高具有決定性促進作用。隨著對于發(fā)動機發(fā)推重比和功重比的建議越來越低，對渦輪盤材料的性能建議也越來越苛刻，使用傳統(tǒng)工藝制備的高溫合金容易產(chǎn)生輕微的成分偏析，且壓力加工成型困難，難以滿足用戶實際市場需求。粉末高溫合金利用粉末冶金工藝生產(chǎn)，以精細金屬粉末作為成型材料生產(chǎn)成渦輪盤，解決了傳統(tǒng)高溫合金偏析輕微、熱加工性能低、成型困難等問題，具有合金化程度高、晶粒細小、非政府扁平、屈服強度高、疲倦性能不好等優(yōu)點，已變成目前高性能航空發(fā)動機渦輪盤的寵兒材料。3.變形高溫合金厚積薄發(fā)，獨占鰲頭3.1公司技術資金投入成果顯著，產(chǎn)業(yè)布局廣袤公司在變形高溫合金鍛件研制及生產(chǎn)領域長期處于國內領先地位，分攤國家多項重大課題，尤其在盤鍛件和汽輪機葉片防塵片等方面優(yōu)勢著重，國內市場綜合占有率多于30%，其中采用國產(chǎn)料生產(chǎn)的盤軸類產(chǎn)品約占市場90%。公司對變形高溫再分后金有關新產(chǎn)品、嶄新業(yè)務持續(xù)重點資金投入研發(fā)，技術成果轉型效益顯著，彪悍的技術儲備及產(chǎn)業(yè)化布局為公司變形合金產(chǎn)品多樣化打下良好基礎。航空發(fā)動機對板、棒、絲、提著、管及等精細制品的市場需求具有“多品種、小批量”的特點，為實時積極響應主機廠客戶市場需求，公司成立專門事業(yè)部進行精細制品研發(fā)生產(chǎn)，建立精細品種的貨架供應模式。作為國內難變形渦輪盤主要供應商，公司難變形合金熱加工技術國內領先，其代表性產(chǎn)品涵蓋某發(fā)動機用GH4169合金壓氣機盤及渦輪盤鍛件、高性能難變形GH4720Li合金渦輪盤鍛件、某新型渦槳發(fā)動機用優(yōu)質GH4738合金渦輪盤鍛件、艦用燃氣輪機特大型高溫合金渦輪盤等。公司在變形高溫合金盤鍛件領域優(yōu)勢顯露出著，下游應用領域型號廣為，彌漫新機型列裝及后期維護換發(fā)市場需求攀升，公司變形高溫合金盤鍛件業(yè)務料保持有序快速增長。3.2行業(yè)深耕多年，技術水平領先變形高溫合金就是指可以進行熱、熱變形加工，具有較好的力學性能和綜合的弱韌性指標、具有較低的抗氧化、抗腐蝕性能；變形的高溫合金主要為航空航天，核能和石油工業(yè)提供更多更多結構鍛件，環(huán)路，棒，板，管，提著和線材等合金用件。高合金化高溫合金廣為具有熱變形抗力大、塑性低、可以變形溫度區(qū)間狹窄等特點。為了提高合金鑄錠的開坯成材率以及棒材的質量水平，仍須從材料本身和工藝條件兩個方面回去提高?？旒毠ら_坯充份脫落鑄錠鑄態(tài)非政府之后，再輔之以徑細工，可以提高棒材非政府性能。徑鍛以表面變形居多，更有利于棒材外緣再結晶，可以明顯提高棒材的表面質量。根據(jù)設備相同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機模鍛，平鍛機模鍛，摩擦壓力機模鍛等。按鍛模結構分類：鍛模上存容納多余金屬的毛邊槽的，稱為開式模鍛；反之，鍛模上沒有容納多余金屬的毛邊飛槽的，稱為閉式模鍛。由完備坯料輕而易舉成型的，稱為單模膛模鍛。對形狀繁瑣的鍛件，在同一鍛模上仍須經(jīng)過若干工步的預成型的，稱為多模膛模鍛。4．鑄造合金產(chǎn)品升級，產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)化資源整合4.1鑄造高溫合金產(chǎn)品和技術不斷運算鑄造高溫合金的發(fā)展已經(jīng)已經(jīng)開始于20世紀40年代。在鑄造高溫合金發(fā)展的初期，鑄造葉片晶粒細長，疲倦性能距低于焊接高溫合金。隨著真空感應器煉鋼和真空高精度鑄造兩種新技術的出現(xiàn)，并使合金性能和鑄造質量大幅提高，鎳基鑄造高溫合金研究步入疲榮階段，研發(fā)了一批合金比如：IN100、B1900、MAR-M200、IN713、MAR-M002、Rene125。此后，鑄造高溫合金就一直占據(jù)著航空發(fā)動機中工作溫度最高、應力最復鹵的邊線，變成生產(chǎn)渦輪葉片和導向葉片的寵兒材料。鑄造高溫合金因成分中活性元素較多，對雜質含量建議苛刻，故多采用雙真空切削工藝，即將原材料先在真空感應爐內選礦并鑄造成母合金錠，然后再在真空感應爐內將母合金錠重熔并鋪設成鑄件。最初的高溫合金母合金錠的質量對高溫合金鑄件的質量存非常小影響，使用質量很差的母合金錠就是無法生產(chǎn)出可靠的鑄件的。因此，從60年代以來，國內先后建立多種真空感應器選礦設備，導入了一流的IS65V8型真空感應爐，研制了一整套較一流的母合金選礦工藝和凈化技術，為高性能鑄造高溫合金和一流葉片的研制提供更多更多了極其重要的保證。目前，在母合金選礦中，采用高溫、高真空加蒸煮以及過濾器凈化措施，已經(jīng)能打造出純凈度較低的合金。同時，又隨著熔模高精度鑄造技術的明朗發(fā)展，鑄造高溫合金贏得長遠發(fā)展。熔模精墨鑄造就是一種將近天量成形工藝，其鑄件高精度、繁瑣，相符于零件的最后的形狀，可不經(jīng)加工輕而易舉使用或經(jīng)很少加工后使用。熔模鑄造能明顯增加產(chǎn)品的成形表面和協(xié)同表面加工量，節(jié)省加工時間和道具材料的消耗。同時，其能鑄造處形狀繁瑣的鑄件，也能鑄造處壁厚為0.5mm、重量大至1g的鑄件，還可以鑄造女團的、整體的鑄件，以替代由幾個零件沖壓或安裝而變?yōu)榈牟考?。國內變形高溫合金煉鋼通常采用真空感應?真空自耗兩聯(lián)或真空感應器+電渣重熔+真空自稀三聯(lián)的選礦方式。其中三聯(lián)選礦涵蓋VIM+VAR+ESR、VIM+ESR+VAR、NAV+EBM+VAR,采用電渣重爐金屬作為第三次真空電弧重爐的自耗電量極，主要就是為保證合金具有很低的氣體含量。真空感應爐(VIM)，最主要且明朗的生產(chǎn)工藝，易于控制雜質元素。對于不不含鋁，鈦等開朗元素較多的合金，必須采用VIM。但通常仍須協(xié)同重熔、單胺等方法進一步改成仁義合金偏析，提高純凈度。真空電弧爐(VAR)，也叫作真空自耗爐，用電弧加熱和選礦金屬，其減少了活性元素的損耗，且合金非政府通常較好，但存無法回來硫磷夾雜物尺寸大、樹枝晶、表面質量高等瑕疵。電渣輕熔爐(ESR)，相等于并并無電弧自耗爐，熱量來源于熔渣的電阻熱，其目的就是融合化學萃取和掌控凝固生產(chǎn)高質量鑄錠。易于控制雜質成分，操作方式方式直觀，但選礦速度低，且開朗元素不易控制。高溫合金鑄錠在凝固過程中可以產(chǎn)生較輕微的成分偏析，為降低和提高成分偏析，提高材質的光滑性，除改進煉鋼工藝外，最重要的技術措施就是進行扁平化處理，通過高溫下的長時間加熱，促進溶質元素原子的擴散遷址，達致枝晶吃飯與枝晶間元素濃度差異的最小化。4.2鑄造高溫合金種類多我國鑄造高溫合金從五十年代發(fā)展出的，雖然起步較晚，但是經(jīng)過幾十年的發(fā)展覽會，已經(jīng)達致了較低的水平。主要就是以鋼研總院、北京航空材料研究院、中科院金屬所三家機構為代表研發(fā)了一系列有關牌號的合金。在航空航天方面，鑄造高溫合金主要應用于航空發(fā)動機、火箭發(fā)動機的熱端關鍵部件，比如渦輪葉片、導向葉片、燃燒室及整體鑄造導向器和整體渦輪等。4.3鑄造高溫合金發(fā)展歷程20世紀50年代，真空選礦技術出現(xiàn)，合金中有害雜質和氣體除去，合金成分贏得精確掌控，IN100、BI900等紛紛出現(xiàn)。20世紀60年代，定向凝固技術的發(fā)展，促進了定向柱狀晶和單晶高溫合金的蓬勃發(fā)展，航空發(fā)動機的葉片使用溫度達致1700℃以上。隨著工業(yè)的發(fā)展，內燃機葉片仍須滿足用戶更高的工作溫度和強度建議，以及葉片結構復雜程度的增加，以致通過焊接成型的變形高溫合金已無法滿足要求，鑄造高溫再分后金葉片孕育出而生。與航空發(fā)動機渦輪葉片較之，燃氣輪機渦輪葉片的材料對耐久性、抗炎腐蝕性建議更高，并使航空發(fā)動機渦輪葉片材料無法輕而易舉用做燃氣輪機渦輪葉片。燃氣輪機渦輪葉片長時間已已連續(xù)工作在高溫、極容易破損和繁瑣應力下，工作環(huán)境十分惡人綠汁江，因此，就可以通過高度的合金化不斷進一步進一步增強合金的高溫綜合性能。燃氣輪機葉片材料及其成形技術研究和產(chǎn)業(yè)化未有60多年的歷史，20世紀40-50年代，渦輪葉片以變形鈷（Co）基和鎳（Ni）基為高溫合金為主要用材；50年代中期，隨著真空煉鋼技術的商業(yè)化，已經(jīng)已經(jīng)開始研究鑄造鎳基合金；60年代，高精度鑄造技術明朗，并使繁瑣葉片型面及冷卻地下通道設計變?yōu)榭赡軐?，通過內嵌合金元素提高材料的非政府結二重，提高了鑄造高溫合金的高溫強度，并使燃氣輪機的入口溫度大幅度提高；70年代，定向凝固柱晶高溫合金已經(jīng)已經(jīng)開始用做航空發(fā)動機葉片；至了90年代后期，定向凝固柱晶和單晶高溫合金已經(jīng)已經(jīng)開始用做重型燃氣輪機喊叫葉片。通過定向凝固技術，將渦輪葉片的非政府由傳統(tǒng)的等軸晶改進為定向柱晶，能夠大大提高渦輪葉片的高溫性能。尤其就是單晶葉片，在定向凝固的過程中消除了葉片晶界，極大地提高了其高溫塑性性能，且高溫非政府均衡，綜合性能不好。目前，大尺寸單晶空心高溫合金葉片材料及無余量高精度鑄造技術就是重型燃氣輪機葉片生產(chǎn)技術最低水平的標志。4.4公司鑄造高溫合金業(yè)務4.4.1高溫合金母合金公司能夠生產(chǎn)涵蓋等軸晶、定向凝固、單晶合金在內的幾十種牌號的母合金，適用于于于650~1100℃范圍內的相同溫度環(huán)境。母合金主要供應各航空、航天發(fā)動機、船用發(fā)動機精鑄件生產(chǎn)。民品高溫合金母合金主要供應發(fā)動機廠、其它高精度鑄造廠生產(chǎn)民用航空發(fā)動機、燃氣輪機。2011年，公司利用募資專項資金及自營資金總計2.24億元積極開展真空水平連鑄高溫合金母合金項目，項目在提升追加新增產(chǎn)能的同時成功突破高溫合金真空水平連鑄技術，攻克了高溫移動表面的真空密封綜合技術及高精度連鑄打翻坯技術，成功研發(fā)了高溫合金真空水平連鑄內置技術及機械設備裝備。公司現(xiàn)已充份具備備完全真空環(huán)境下高溫合金煉鋼及連鑄能力，而機械設備內置技術可實現(xiàn)整個高溫合金家族的高質量連鑄成型。2021年，鋼研高納將鑄造合金事業(yè)部門資源整合步入德凱公司，在輕質合金生產(chǎn)的同時也大規(guī)模鑄造高溫合金，高溫合金主要供應各航空、航天發(fā)動機、船用發(fā)動機精鑄件生產(chǎn)。4.4.2高精度鑄造合金制品在等軸晶高精度鑄造制品方面，公司具備一流的高溫合金高精度鑄件生產(chǎn)線，并具備高溫合金渦輪機導向器整體高精度鑄造及重型燃機用大尺寸高溫合金葉片鑄造等核心技術，已為航空、航天發(fā)動機研制了多種關鍵精鑄件，就是我國關鍵的高溫合金高精度鑄件研制和生產(chǎn)基地。在母合金制品方面，航空航天發(fā)動機全系列牌號全面全面覆蓋，技術實力夯實競爭優(yōu)勢，供應能力彪悍，全系列產(chǎn)業(yè)鏈能力弘揚行業(yè)優(yōu)勢。公司具備年產(chǎn)強于千噸航空航天用高溫合金母合金及航天發(fā)動機用精鑄件能力，可以分攤我國幾乎所有品種高溫合金母合金的生產(chǎn)，涵蓋等軸晶、定向凝固、單晶合金在內的幾十種牌號，可以供應的航空航天發(fā)動機基為本涵蓋了我國所有在研及批產(chǎn)型號。除供應各航空航天發(fā)動機、船用發(fā)動機精鑄件生產(chǎn)的軍品母合金外，公司民品母合金亦能供應發(fā)動機廠、其它高精度鑄造廠生產(chǎn)民用航空發(fā)動機、燃氣輪機。此外，公司生產(chǎn)的母合金可以輕而易舉用做自產(chǎn)高精度鑄件，并使公司具備了鑄造高溫合金全系列產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)交貨能力。技術積累平添牌號優(yōu)勢，未來市場需求均衡且成長性強。在高溫合金母合金領域主要以牌號為除雪，下游客戶運用母合金產(chǎn)品時會對供應商進行評估，因為相同的材料在生產(chǎn)過程中也可以存相同的know-how，所以多數(shù)情況下客戶可以挑選出研發(fā)該合金牌號的企業(yè)作為供應商，鋼研高納充分利用長期研發(fā)平添的技術積累，幾乎掌控國內所有牌號的母合金生產(chǎn)技術，涵蓋了我國主要量產(chǎn)航空發(fā)動機型號，因此未來市場具備較強的穩(wěn)定性及成長性。在精鑄件制品方面，公司核心技術長期保持行業(yè)領先，下屬單位各司其職滿足用戶軍民多領域市場需求持續(xù)科技攻關積累實力雄厚技術資本，厚積薄發(fā)突破行業(yè)技術高點。公司自上市至今已掌控4項精鑄件領域核心技術，多年發(fā)展過程中公司秉承以研發(fā)為本，在多個型號航空發(fā)動機用高溫合金精鑄件的研制過程中成功解決大尺寸薄壁類鑄件、為叢蘚科扭口蘚鹵異型結構鑄件等一系列高難度精鑄件的生產(chǎn)工藝技術難題，突破了一系列關鍵技之術。以精鑄件領域技術難度最高的產(chǎn)品單晶葉片為基準，公司在該領域研制方面處國內領先水平，具有單晶渦輪葉片研制全過程技術積累，公司研制的DD402單晶合金及渦輪葉片獲得國家發(fā)明專利、DD407單晶合金空心渦輪葉片已通過試飛考核并形變?yōu)榱伺可a(chǎn)能力，就是目前我國少數(shù)可實現(xiàn)單晶葉片批量生產(chǎn)的廠商之一。此外，公司子公司河北德凱、青島新力通分別專門從事輕質合金精鑄件、高溫合金Vergt鑄管及靜態(tài)鑄件的專業(yè)化生產(chǎn)。4.5單晶高溫合金4.5.1單晶高溫合金概況單晶高溫合金就是在等軸晶和定向凝固高溫合金基礎上發(fā)展出的一類一流發(fā)動機葉片材料，目前單晶高溫合金已經(jīng)發(fā)展至第六代。20世紀80年代初期，合金化理學說和熱處理工藝贏得突破，此時的工藝可以在定向凝固高溫合金的基礎上完全消除晶界，單晶高溫合金渦輪葉片生產(chǎn)技術由此問世，渦輪葉片的橫跨溫度達致1030℃左右，第一代單晶高溫合金PWA1480、ReneN4等在多種航空發(fā)動機上獲得廣為應用。80年代后期，第二代單晶高溫合金通過重新加入3%的錸元素，并使渦輪葉片的微觀結二重穩(wěn)定性進一步提高，長久強度與抗氧化破損能力達致了一個較好的平衡，橫跨溫度再次提高30℃左右，達致了1060℃左右的水平，以PWA1484、ReneN5為代表的第二代單晶高溫合金在一流航空發(fā)動機上贏得大量使用。在第三代單晶高溫合金中，以CMSX-10和ReneN5為基準，通過提高原子半徑大的難熔元素的總含量，特別就是重新加入5%以上的錸，其合金成分進一步優(yōu)化，渦輪葉片使用溫度達致1100℃左右，顯著提高了渦輪葉片的高溫塑性強度，并獲得高強度抗熱疲勞、抗氧化和熱腐蝕性能。美國和日本已先后研制出第四代單晶高溫合金EPM-102和TMS-138，通過內嵌釕，進一步提高了合金微觀結構的穩(wěn)定性，增加了長時間高溫下的塑性強度，使用溫度提高至了1140℃。目前，日本已成功研制盧圖吉諾區(qū)溫能力更高的第五代、第六代單晶高溫合金TMS-162、TMS-238）。第二代及之后單晶高溫合金與第一代單晶高溫合金較之，一個顯著的變化就是內嵌了金屬錸。錸就是一種稀有元素，其熔點高少于3180℃，就是僅次于鎢（W）的難熔金屬元素，耐熱性萊馬爾縣，在高溫下比較穩(wěn)定。錸的高溫塑性性能優(yōu)于鎢（W）、鉬（Mo）和鈮（Nb）等難熔元素，兼具優(yōu)良的耐磨性及抗炎腐蝕性，非常適用于于于生產(chǎn)工作環(huán)境苛刻的航空發(fā)動機零部件，尤其對高性能渦輪葉片的研制具有關鍵意義。4.5.2在渦輪盤中的應用領域發(fā)動機中順利完成對氣體的壓縮和膨脹，并且以最高的效率產(chǎn)生彪悍的動力回去推動飛機前進，依靠的就是眾多的葉片，因此葉片在發(fā)動機工作過程中充分發(fā)揮著至關重要的促進作用。以渦扇發(fā)動機為基準，葉片的價值占趙靜儀少于35%，就是航空發(fā)動機生產(chǎn)中十分關鍵的構成部件。一臺發(fā)動機中，航空葉片數(shù)量在3000-4000片，可以分為風扇葉片、壓氣機葉片、渦輪葉片三大類，又以渦輪葉片的價值最高，達致63%，同時，它也就是渦扇發(fā)動機中生產(chǎn)難度和生產(chǎn)成本最高的葉片。按運動方式可以分為動葉和靜葉。風扇和壓氣機的靜葉稱作整流葉片，渦輪的靜葉稱作導向葉片，渦輪盤上的動葉稱作工作葉片。1939年英國Mond鎳公司首先在20%Cr-80%Ni電熱合金中內嵌了少量C和Ti研制出了鎳基合金Nimonic75，隨后又研究出一種所不含Al和Ti合金元素的Nimonic80合金，并于1942年將其成功的用作渦輪葉片材料。1970s，美國率先在軍民用飛機發(fā)動機上使用PWA1422定向凝固葉片。1980s后第三代發(fā)動機推重比提升至8以上，渦輪葉片已經(jīng)已經(jīng)開始使用第一代SX，PWA1480、RenN4、CMSX-2和我國DD3，其承溫能力比最差的定向凝固鑄造高溫合金PWA1422存80K的優(yōu)勢。再加之氣膜冷卻單通道空心技術，并使渦輪葉片的使用溫度達致1600-1750K。。第四代渦扇發(fā)動機采用第二代SXPWA1484、RenN5、CMSX-4、DD6，，通過內嵌Re錸元素，再加之多通道高壓空氣冷卻技術并使渦輪葉片的使用溫度達致1800K2000K，在2000K、100h長久強度少于140MPa。1990s后研制第三代SX存RenN6、CMRX-10、DD9，比第二代SX具有十分明顯的塑性強度優(yōu)勢。在繁瑣冷卻地下通道和熱障涂層的防塵下，能承受的渦輪進氣口溫度達致3000K，葉片用金屬間化合物合金在2200K，100h長久強度少于100MPa。目前正在研制的就是以MC-NG、TMS-138為代表的第四代和以TMS-162為代表的第五代SX。其成分特點就是內嵌Ru和Pt等代萊稀土元素，顯著提高了SX的高溫塑性性能。第五代高溫合金工作溫度已少于1150℃，已經(jīng)相符理論音速工作溫度1226℃。錸被重新加入高溫合金用做渦輪葉片生產(chǎn)第二代及之后單晶高溫合金與第一代單晶高溫合金較之，一個顯著的變化就是內嵌了金屬錸。錸就是一種稀有元素，其熔點高少于3180℃，就是僅次于鎢（W）的難熔金屬元素，耐熱性萊馬爾縣，在高溫下比較穩(wěn)定。錸的高溫塑性性能優(yōu)于鎢（W）、鉬（Mo）和鈮（Nb）等難熔元素，兼具優(yōu)良的耐磨性及抗炎腐蝕性，非常適用于于于生產(chǎn)工作環(huán)境苛刻的航空發(fā)動機零部件，尤其對高性能渦輪葉片的研制具有關鍵意義。錸就是鎳基單晶高溫合金中最有效率的固溶強化元素之一，其女性主義于在基體中集中，形成的錸原子團約1nm且短程有序，這種原子團簇的強化能力較傳統(tǒng)固溶強化手段更加著重。此外，錸的重新加入還能功不可沒增加其他合金元素的擴散效率、減少單晶鑄件的晶粒瑕疵和表面再結晶、提高合金的抗熱腐蝕性能等促進作用。以國內研制的單晶高溫合金為基準，第一代單晶高溫合金DD3未內嵌錸，第二代單晶高溫合金DD6內嵌了2%的錸，第三代單晶高溫合金DD9內嵌了4.5%的錸。研究結果顯示，在同等溫度和壓力的測試條件下，DD9合金的塑性開裂壽命幾乎就是DD6合金的兩倍。隨著人們對錸的重新認識不斷深入，其已變成單晶高溫合金中不可或缺的關鍵元素，目前日本研制的最新一代單晶高溫合金TMS238中，錸的含量已提升至6.4%。鑒于錸在航空航天領域的重要性，各國均將錸視為戰(zhàn)略資源，但是其儲量稠密，加工困難，導致價格高昂，制約了其在航空航天領域的廣泛應用。根據(jù)美國地質調查局發(fā)布的《礦產(chǎn)品全文2023》，2022年全球錸的產(chǎn)量為58噸，同比下降2.52%。其中智利產(chǎn)量最多，達致29噸，市場份額為50%；波蘭、美國、烏茲別克斯坦、韓國、中國產(chǎn)量分別為9.5、9、4.9、2.8和2.5噸，產(chǎn)量占比分別為16.4%、15.5%、8.4%、4.8%和4.3%。目前，美國通過長期合約的形式，寡頭寡頭壟斷了涵蓋智利在內的大部分錸供給，每年從智利、哈薩克斯坦等國進口大量的錸資源。除了儲量稠密和價格昂貴的缺點外，錸也就是有害的流形YCl二者（TCP）的關鍵形成元素，重新加入過量的錸對單晶高溫合金非政府的穩(wěn)定性不利，還可以在合金經(jīng)過長期高溫服役后增加合金的持久性能，從而快速合金的失靈。因此，從第四代單晶高溫合金已經(jīng)已經(jīng)開始，釕（Ru）被當作解決TCP的途徑重新加入至單晶高溫合金中。但是，釕的重新加入可以能導致流形筑底回落的發(fā)生，尤其就是在高溫下，可以影響單晶高溫合金的塑性開裂壽命。此外，錸的密度為21.0g/cm3，僅次于鋨（Os）、銥（Ir）和鉑（Pt），如此高的密度與渦輪葉片設計輕質化的趨勢背道而馳。由此可見，全球范圍內對于渦輪葉片材料的研究從未暫停。4.5.3鎳基高溫合金單晶葉片的發(fā)展鎳基鑄造高溫合金發(fā)展可以分為三個階段：（1）在鎳基高溫合金發(fā)展初期，通過適當調整和內嵌合金成分完全能夠滿足用戶渦輪葉片材料的設計建議，而鑄造過程對提高葉片性能貢獻并不小。（2）隨著鎳基高溫合金的發(fā)展，僅僅靠合金成分的發(fā)展無法適應環(huán)境葉片材料性能的進一步建議，于是合金的鑄造過程控制也變成材料技術的一個關鍵。（3）隨著鎳基高溫合金的穩(wěn)步發(fā)展，高溫合金的使用溫度已經(jīng)相符音速，通過調整合金成分回去提升合金性能的空間已變得十分非常非常有限，因此必須通過采用新工藝，如定向凝固技術回去提升合金性能。鎳基單晶高溫合金的成分特點和二者共同共同組成：高溫合金根據(jù)基體元素的種類，可以分為鐵基、鎳基、鈷基，進一步細分為鑄造、細工所造、粉末冶金宏觀結構。鎳基合金相對于其他兩類高溫合金具有更好的高溫性能，能夠在嚴苛的高溫環(huán)境下長時間工作。鎳基高溫合金中至少所不含50%的Ni，其FCC結構并使其對部分合金元素具有很高的兼容性，在設計過程中所內嵌的合金元素數(shù)量往往多于10種。對所內嵌合金元素的共同性進行分類：（1）Ni、Co、Fe、Cr、Ru、Re、Mo、W為第一類元素，作為奧氏體均衡化元素。（2）Al、Ti、Ta、Nb的原子半徑非常大，促進了化合物Ni3(Al、Ti、Ta、Nb)等強化相的形成，為第二類元素。（3）B、C、Zr為第三類元素，它們的原子尺寸遠遠大于Ni原子尺寸，極容易偏析至相的晶界，功不可沒晶界強化的促進作用。鎳基單晶高溫合金的二者主要為：二者、’二者、碳化物二者、流形YCl二者(TCP二者)。二者：相是晶體結構為FCC的奧氏體二者，就是Cr、Mo、Co、W、Re等元素溶鎳中形成的固溶體?！撸骸嗍荈CC的Ni3(Al,Ti)金屬間化合物，作為結晶二者形成并與基體二者保持一的定的共格關系和相差懸殊度，所含Al、Ti、Ta等元素。碳化物二者：從第二代鎳基SX已經(jīng)已經(jīng)開始重新加入少量的C導致碳化物的出現(xiàn)。少量碳化物仲貧原產(chǎn)在基體中，在一定程度上提高了合金的高溫性能。通常分為MC、M23C6、M6C三種。TCP二者：在服役老化的情況下，過量的Cr、Mo、W、Re等難熔元素促進了TCP二者的劃，TCP通常以板的形式形成，板狀結構對延性、塑性、疲倦性能存負面影響，TCP相是塑性開裂的裂紋源之一。4.5.4單晶葉片技術應用領域定向凝固和單晶葉片的應用領域就是國內外一流發(fā)動機的關鍵標志。因此，從60年代中期起至至，我國已經(jīng)已經(jīng)開始研究定向凝固技術。所謂定向凝固，就是掌控合金凝固過程，并使其沿一定方向生產(chǎn)，最終的非政府沒有橫向晶界，進而具有出眾的力學性能。以航材院為代表，從加裝設備至引進設備，研制成功功率降低法和鑄型移動法定向技術。80年代初期的研究又成功地發(fā)展完善了具有我國特色的單晶葉片定向凝固技術。作為鑄造高溫合金的前沿方向，單晶高溫合金一直就是研究的熱點。由于沒有晶界存在，因此其性能出眾，能夠承受更高的溫度和更苛刻的環(huán)境。國內在單晶方面，刊發(fā)展了一種與國外同類技術有所不同的雙價值觀念控制法，為此，設計出了一種特定的螺旋選晶器，贏得了較好的效果。隨著鑄造高溫合金及凝固技術的發(fā)展，依靠合金化提高合金的性能已經(jīng)受到限制，于是出現(xiàn)了定向凝固工藝。定向凝固工藝消除了旋轉軸應力軸的橫向晶界，并使鑄造合金的力學性能上了一個臺階。隨后發(fā)展的就是消除全部的晶界，即為為單晶高溫合金。定向凝固合金比普通鑄造合金性能大幅提高，比如在MAR-M200合金基礎上研制成功的定向凝固合金PWA1422具有較好的高溫塑性開裂和塑形，熱疲倦性能比原合金提高約5倍，單晶工藝并使合金熱強性進一步提高（30℃）。5.高溫合金行業(yè)分析高溫合金就是另一類在600℃以上的高溫及一定應力促進作用下長期工作的一類金屬材料，具有出眾的高溫強度、較好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、較好的疲倦性能、斷裂韌性等綜合性能。按照基體元素，高溫合金可以分為鐵基高溫合金（14.3%）、鎳基高溫合金（80%）和鈷基高溫合金（5.7%）。鐵基高溫合金使用溫度通常就可以達致750~780℃，難以滿足用戶當前下游領域對高溫材料承受高溫能力的建議。鈷基高溫合金雖然耐熱性能較好，但由于鈷資源產(chǎn)量比較太太少，加工比較困難，整體用量不多。按照制備工藝，高溫合金可以分為變形高溫合金（70%）、鑄造高溫合金（20%）和粉末高溫合金（10%）。變形高溫合金指可以進行熱、熱變形加工，具有較好的力學性能和綜合強度、韌性，具有較低的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金；鑄造高溫合金指用鑄造方法輕而易舉制備零部件的一類合金；粉末高溫合金就是指以粉末冶金工藝制成的高溫合金。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年全球高溫合金市場規(guī)模為137億美元，預計2024年將達到173億美元，2020-2024年年均復合增長率6%。2015-2021年，中國高溫合金市場規(guī)模由78億元逐年擴大至219億元，年均復合增長率18.77%，預計未來高溫合金需求將繼續(xù)保持較快增長。目前，國內高溫合金生產(chǎn)企業(yè)主要包括三類：以撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼為代表的特鋼企業(yè)；以鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所為代表的研究生產(chǎn)基地；以圖南股份、中洲特材、隆達股份為代表的民營企業(yè)。國際高溫合金生產(chǎn)企業(yè)主要包括PCC、Carpenter、Allegheny、Haynes等。從下游市場需求來看，目前高溫合金消費占比最高的三個應用領域分別就是航空航天、電力和機械，占比分別為55%、20%和10%。工業(yè)、汽車和石油石化等行業(yè)消費占比較小，分別為7%、3%和3%。近年來我國高溫合金產(chǎn)量不斷攀升的同時，市場規(guī)模也在不斷擴大。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2019年我國高溫合金市場規(guī)模達致170億元，同比快速增長34%，同年市場產(chǎn)量為2.8萬噸，同比快速增長29%。2021年我國高溫合金產(chǎn)量少于3.8萬噸，同比減至長15.2%，市場規(guī)?？傆?80億元。預計我國2023年高溫合金總市場規(guī)?？傆?07億元，增長速度高少于30%。較2021年市場規(guī)模低于將近一倍，也充分反映出高溫合金市場Saucourt能在不斷被發(fā)掘，市場空間非常小。從國內企業(yè)產(chǎn)量情況來看，據(jù)估計，2021年國內5家主要高溫合金企業(yè)理論產(chǎn)量總計約2.3萬噸，國內企業(yè)2021年高溫合金產(chǎn)量約為3.8萬噸，5家企業(yè)總產(chǎn)量比重為60.5%，行業(yè)集中度不高。5.1軍工領域市場需求快速增長助推產(chǎn)品回升5.1.1航空領域高溫合金最早用做航空發(fā)動機，在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金材料的用量占到至發(fā)動機總重量的40%～60%，主要用做四大熱端部件：燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外，還用做機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。隨著發(fā)動機升力和推重比的增大，渦輪入口溫度不斷提高，建議適度零件用高溫合金的力學性能不斷提高。因此，隨著高溫合金材料性能提升，高溫合金在發(fā)動機上的使用量愈來愈多。J79發(fā)動機高溫合金的使用量僅占10%，F(xiàn)100發(fā)動機高溫合金的使用量劇增至51%，至第三代殲擊機用發(fā)動機F110，高溫合金的使用量進一步提高至55%。隨著我國乃至全球軍用和民用飛機的升級換代，高溫合金在航空領域的使用量將可以進一步提高。隨著我國軍事工業(yè)的快速發(fā)展，裝備的飛機數(shù)量大幅上升。未來隨著三代機、免試機、艦載機、教練機、運輸機、四代機等的大規(guī)模列裝，將助推有關型號航空發(fā)動機的發(fā)展，而航空發(fā)動機型號的每次突破，將助推該型號發(fā)動機步入快速增長期，從而助推高溫合金快速增長。我國軍用航空發(fā)動機將具備寬闊的市場前景，從而提著喊叫高溫合金的市場需求。（1）代際結構更新從代際結構看一看，我國三代半及四代戰(zhàn)機占到至總量比例極低，我國空軍和美國較之還存在結構劣勢，結構性升級加裝的市場需求強烈。據(jù)WorldAirForce2022數(shù)據(jù)，目前我國以殲擊機-7、殲擊機-8為代表的二代戰(zhàn)斗機占到至比達至46.75%，以殲擊機-10、殲擊機-11/16、及殲擊機-15為主的三代戰(zhàn)機占比51.67%，四代機占比僅為1.58%；而美軍現(xiàn)役已并并無二代戰(zhàn)斗機，其三、四代機型占比分別為82.62%和17.38%。我國目前仍須通過代際結構升級變大小與國外一流軍用機發(fā)展差距，第三、四代新型一流航空發(fā)動機市場需求料大幅提高，新型發(fā)動機高溫合金用量不斷增加，同時考量備發(fā)及維修環(huán)節(jié)將進一步提高高溫再分后金市場需求預期。（2）發(fā)動機維修適度快速增長由于新增列裝加之定期維修修改，未來5年軍用高溫合金總需求528億元，無機減至速28%。根據(jù)《世界空軍2021》數(shù)據(jù)說明，我國軍用飛機總體規(guī)模仍與美國存非常大差距。在強軍強國基本政策拒不的前提下，我國著眼空戰(zhàn)演練、布局新一代飛機列于于裝有盼望大幅提高列裝規(guī)模，多種下游主戰(zhàn)型號料在十四五期間保持高速快速增長態(tài)勢?？紤]到相同型號飛機布局發(fā)動機數(shù)量及單價，高溫合金占到至發(fā)動機總成本約18%，未回去五年新增高溫合金市場需求139億元；未明在發(fā)動機平均值10年的使用壽命周期中，發(fā)動機仍須大修1次，普通維修2-3次；其中大修價值量占到至整機價值的50%，普通佩議和10%-15%，預估新增飛機發(fā)動機前五年維修占到至整體的20%，未來5年維修市場高溫合金總需求389億，二者合計528億元，無機增長速度28%。5.1.2燃氣輪機燃氣輪機就是高溫合金的另一關鍵應用領域。燃氣輪機裝置就是一種以空氣及燃氣為次郎質的旋轉式熱力發(fā)動機。燃氣輪機的基本原理與蒸汽輪機很相似，相同處就是工質不是蒸汽而是燃料加熱后的煙氣。燃氣輪機主要存以下優(yōu)點：（1）體積小，結構緊湊。燃氣輪機結構較為緊湊型,有利于船舶機艙的布置,同時并使船舶可以騰出更多的容積不易營運,也有利于高性能船舶的設計。以LM2500+船用燃氣輪機為基準,通過使用輕質材料和憑借航空燃氣渦輪機的固有功率密度,其重量比同等柴油發(fā)動機輕74%,所占空間約就是同等柴油發(fā)動機的1/3。（2）噪音低，運動平衡，振動小。燃氣輪機由于就是旋轉機械，工作時低頻振動較太太少，并使低頻噪音明顯弱化。特定的噪音防護系統(tǒng)(箱裝體結構),增加了機艙的噪音水平,提高了機艙工作環(huán)境。（3）NOx、SOx等有毒氣體排放量太太少。隨著IMO(InternationalMaritimeOrganization)對船舶廢氣排放量的建議越來越苛刻,船用柴油機仍須加裝繁瑣的設備就可以滿足用戶這一建議。比如說設計優(yōu)化的燃燒室,改進燃油系統(tǒng),采用燃油灌水、乳化油或廢氣再循環(huán),選擇性催化劑轉換成反應處理排放量廢氣等。這些措施的推行既增加了動力系統(tǒng)的容積和重量,也增加了投資和成本。船用燃氣輪機由于可以采用變大幾何燃燒室技術、分級加熱室技術、貧油進度表混合進度表加熱加熱技術、催化劑加熱技術、輕而易舉噴氣燃燒室技術、氣門駐防時間燃燒室技術、富油加熱快速淬熄貧油燃燒室等高效率低污染加熱技術等,有害氣體排放量太太少,更符合環(huán)保的建議。（4）單機功率大，功率重量比大，再生制動加速性不好,從冷態(tài)再生制動至極速工況僅仍須2min。（5）潤滑油消耗低，維修保養(yǎng)量小，管理人員太太少。燃氣輪機就是掉頭部件,主要運動部件太太少,又設計成模件結構,因此燃氣輪機所需的船上維修量小,人員配備也適度減少。（6）可靠性高,可利用率高。船用燃氣輪機具有較低的可靠性(>99.5%)及可利用率(97.5%)。（7）初期投資費用低。大力大力推進裝置的初期投資費用涵蓋主發(fā)動機、輔助系統(tǒng)，和涵蓋底座在內的安裝費用。在保持相同功率的情況下，對功率建議在10~20MW的柴油機和燃氣輪機來說，其大力大力推進系統(tǒng)的投資費用差不多；在20MW以上時，燃氣輪機的初期投資費用較柴油機低。5.2民用高溫合金市場需求快速增長由于高溫合金在民用領域的不斷擴大，高溫合金在民用使用量早已多于了軍用使用量。目前，高溫合金民用主要用在核電、熱成型模具、渦輪渦輪、煙氣輪機、玻璃工業(yè)、火力發(fā)電、石油化工、冶金工業(yè)、垃圾焚燒和油氣開采。其中比較存應用領域前景的就是渦輪渦輪、火力發(fā)電、核電、油氣開采和垃圾焚燒。5.2.1電力領域在電力領域，燃氣輪機發(fā)電在世界上已廣為應用領域，其發(fā)電容量占到至世界總發(fā)電容量的11%。近些年來，世界上發(fā)達國家常規(guī)攜手循環(huán)發(fā)電贏得快速發(fā)展；每年新增的聯(lián)再分后循環(huán)機組總裝機容量約占火電總新增容量的40%～50%。當今世界上單臺燃機最大功率已少于250MW，攜手循環(huán)總功率達350MW?，F(xiàn)在燃氣輪機正向著大功率、高加熱溫度發(fā)展。燃氣-蒸汽攜手循環(huán)已經(jīng)變成世界上火電建設的關鍵組成部分。燃氣－蒸汽攜手循環(huán)發(fā)電已變成世界潮流。5.2.2原子能工業(yè)市場原子能工業(yè)使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結構材料和燃料棒定位格架，高溫氣體爐熱交換器等，均是其他材料難以代替的。目前核電站蒸發(fā)器“U”形管部分依靠進口，國內寶鋼、長城特鋼和久立特材研制成功了蒸發(fā)器“U”形管。國產(chǎn)核電裝備的應用，也將帶動核電裝備零部件供應市場。根據(jù)我國核電站建設規(guī)劃，我國近十年內原子能工業(yè)方面需要高溫合金材料總共約6000噸，價值約24億元。但隨著核電發(fā)電設備逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，將帶動對國產(chǎn)高溫合金的需求。核電市場有望受益于“碳中和”增加裝機容量，高溫合金應用于燃燒元件領域跟隨放量，未來5年市場容量18億。核電站內部燃燒殼材料、燃燒棒定位格架、高溫氣體熱交換器等關鍵部件都需用到高溫合金，考慮到我國“碳中和”對清潔能源規(guī)劃及我國核電站裝機建設，高溫合金預計將跟隨核電站建設持續(xù)放量。中國核能行業(yè)協(xié)會，截至2021年，我國49臺運行核電機組總裝機容量為5103萬千瓦，發(fā)電量3662億千瓦時。假設未來5年核電在建機組2座，每座裝機容量為100萬千瓦，平均每年高溫合金需求量約為1800噸，市場規(guī)模總計約為18億元。2020年6月，中國核能行業(yè)協(xié)會發(fā)布《中國核能發(fā)展報告（2020）》提出，“十四五”及中長期，核電建設有望按照每年6-8臺持續(xù)穩(wěn)步推進，到2025年，在運核電裝機達到7000萬千瓦，在建3000萬千瓦。假設未來每年新增500萬千瓦核電機組，則預計帶來的年高溫合金需求量為2500噸。5.2.3汽車領域汽車廢氣增壓器渦輪也就是高溫合金材料的關鍵應用領域。目前，國外的重型柴油機增壓器布局率僅100%，中小型柴油機也在不斷地增大其布局比例，比如英、美、法等國家已少于80%左右。廢氣渦輪增壓器具有減少有害排放量、增加噪聲污染、提高機械效率僅、提升功率等優(yōu)點。目前，我國渦輪增壓器生產(chǎn)廠家所采用的渦輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪，它和渦輪軸、壓氣機葉輪共同共同共同組成一個轉子。車用高溫合金主要應用于汽車渦輪增壓器。渦輪渦輪技術就是提高發(fā)動機效率、增加油耗、減少廢氣排放量的關鍵手段。渦輪渦輪就是增壓器的核心部件，其耐磨溫度和并使用壽命同意了整個增壓器的工作溫度和穩(wěn)定性。隨著增壓器的輸出功率提高、體積減小，其使用溫度逐漸升高，目前排氣溫度已少于1000℃以上，世界各國廣為將渦輪渦輪材料由耐熱鋼升級為鑄造鎳基高溫合金，國內廣泛應用K213、K418、K419、K4002等牌號合金。隨著國內汽車產(chǎn)量的提升以及國內渦輪渦輪車型占比持續(xù)提升，高溫再分后金消費量將持續(xù)上漲。5.2.4油井上加采用高溫合金近年來，隨著我國易開發(fā)油氣藏的日漸枯竭及油氣需求量的快速攀升，我國石油天然氣戰(zhàn)略的中心逐漸由東部向西部的塔里木、準格爾和四川盆地轉移。由于我國西部各主要含油氣盆地普遍存在地質條件復雜和油藏埋藏深的特點，深井、超深井成為勘探開發(fā)這部分油氣資源的唯一手段。深井超深井技術就是為滿足地層深部油氣勘探開發(fā)需求而迅速發(fā)展起來的特色鉆井技術。深井通常是指完鉆井深為4500-6000米的井，超深井通常指完鉆井深為6000米以上的井。由于石油和天然氣開采，特別是深井開采工作環(huán)境惡劣，需要使用鎳基高溫合金。深井油氣開采主要存在以下惡劣環(huán)境：首先，井下處于低PH值酸性環(huán)境，有水溶液腐蝕，還有沙子的磨蝕。其次，氯化物濃度高，每升水溶液中最高可達300g以上，典型的氯化物是氯化鈉；第三，有硫化氫氧體存在，最大氣體分壓可達10.5MPa；第四，還有二氧化碳存在，其最大氣體分壓可達14MPa；第五，井下還有元素S存在，第六，井下溫度波動在0-218℃范圍，經(jīng)常在4-149℃范圍，因此，井下處于高壓、高溫腐蝕環(huán)境，而且還有腐蝕發(fā)生，在溫度高于室溫時，腐蝕更加嚴重，因此，不銹鋼，甚至蒙耐爾合金都不能解決油氣井中嚴重的腐蝕和磨蝕問題，只能采用鎳基高溫合金才能滿足現(xiàn)代油氣開采需求。目前國內只有寶鋼能夠部分產(chǎn)品，久立特材也實現(xiàn)技術突破。目前，在國內已探明的天然氣田中，高含硫氣田有100多個，占總數(shù)的近一半，僅四川盆地，就有各類高含硫氣田20多個。預計隨著中西部油氣資源的開發(fā)，油氣開發(fā)用鎳基合金鋼管需求將會快速增長。5.2.5化工方面應用領域化工工藝管道耐腐蝕材質也相應的有多種選擇，才能適應不同生產(chǎn)工藝的要求，目前除了傳統(tǒng)的金屬管材，還有化工玻璃、塑料以及各種復合型管材，不同類型的管材具有各自的耐腐蝕優(yōu)點和應用的局限性，需要根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的實際需要進行科學的選擇和搭配使用。目前較常見的化工工藝管材耐腐蝕材質包括不銹鋼、塑料、硼硅玻璃以及合成樹脂。而根據(jù)不同的化工生產(chǎn)工藝要求又有多種不同規(guī)格和性能的管材。其中僅不銹鋼管材就有適用于不同工作條件、添加了不同合金成分的管材。此外，由于生產(chǎn)工藝的不斷進步，出現(xiàn)了具有良好的物理機械性能和耐腐蝕性能的高溫合金耐腐蝕管材，充分發(fā)揮金屬材料優(yōu)越的機械性能，將合成樹脂、玻璃和塑料等材質與不銹鋼緊密結合，制造出了具有廣泛適用性和優(yōu)良機械性能的化工工藝管材，克服了硼硅玻璃的易破裂、不銹鋼無法耐受鹽酸等含氯介質腐蝕以及非金屬材料的強度、剛度不足等缺陷，讓各種材質充分發(fā)揮其面對特定種類介質和生產(chǎn)工藝的優(yōu)勢，給化工企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。其中具有代表性的企業(yè)是中洲特材，近三年來中洲特材主要生產(chǎn)的變形高溫耐蝕合金與鑄造高溫耐蝕合金占總營業(yè)收入70%以上，且近三年仍有占比上升趨勢，營業(yè)總收入及產(chǎn)量也在逐年攀升，耐蝕合金在化工行業(yè)需求也在明顯增加。6.輕金屬料變成公司關鍵業(yè)務公司子公司河北德凱主要專門從事航空航天、兵器、艦船和電力行業(yè)所需的以輕質合金居多的一流材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。目前，河北德凱的凈資產(chǎn)大約1億元，總股本6000萬元。公司的定座落在為國內和國外航空航天、雷達通信領域提供更多更多高端鋁合金、鎂合金及鈦合金輕質金屬材料精確成型構件。經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)變成國內航空航天領域鋁合金熔模鑄造技術水平最高，國內唯一可以同時同時實現(xiàn)工業(yè)化鎂合金熔模鑄造生產(chǎn)，鈦合金鑄造技術國內一流，具有獨有特色的輕質合金熔模鑄造