高温合金在哪些领域用得最多？
高温合金凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。
尖端工业材料高温合金
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>>>>特性
所谓高温合金，即能在600℃以上高温及一定应力作用下长期工作的一类合金。高温合金材料相比于传统金属，在性能上具有高温高强；良好的抗氧化和抗热腐蚀性能；良好的抗疲劳性能、断裂韧性、良好的弹塑性。
高温合金性能特点
>>>>分类
高温合金大体上有三种划分方式：根据基体元素种类、根据合金强化类型和根据材料成型方式。
高温合金分类
>>>>制备工艺
高温合金产品以非标准化为主，因此生产工艺较为复杂，但基本可以可分为三个步骤：熔炼、铸造和热加工，粉末冶金工业则将铸造工艺替代为热压。
各种高温合金的工艺生产流程
>>>>应用
高温合金凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。
高温合金下游应用领域
在众多应用领域中，航空航天仍然占据最重要地位，占需求总量的55%，其次是电力行业，占比达20%。
高温合金应用领域市场占比
高温合金市场需求预测
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>>>>航空发动机
高温合金从诞生起就应用于航空发动机，在现代航空发动机中，高温合金材料主要用于四大热端部件：燃烧室、导向室、涡轮叶片和涡轮盘，此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。
高温合金在航空发动机上的应用
高温合金材料的用量占发动机总重量的40-60%，在先进发动机中这一比例超过50%甚至更多。
不同机型对高温合金需求预测
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民用航空发动机
2016 年7 月11 日，波音Co在范保罗航展首日发布最新版 《当前市场展望》，预测未来20 年全球需要39,620 架新飞机，该数字较去年预测增加4.1%。
2016-2035年全球民航飞机需求
由于不同机型的发动机所需的高温合金占比不同，根据测算，未来二十年全球民航各类型新机航空发动机，对高温合金的总需求为42.7 万吨。
民航不同机型对高温合金需求
2016-2035全球民航飞机高温合金需求
而我国民航发动机市场也十分广阔，根据波音Co预测，到2032 年，中国新增的飞机数量超过5580架，预计我国民用航空对高温合金的需求量将超过3.8万吨。
到2032年我国民航对高温合金需求预测
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军用航空发动机
根据美国国防部预测的数据，预计未来20年中国战斗机新增量将达到1430架、军用大飞机1500架、教练机500架，合计对高温合金需求量将达到5.7万吨。
另外，现有军机的维护和修理折算成发动机所需数量为2000台，对应的高温合金需求量达到1万吨左右。因此军用领域对高温合金的需求将达到6.7万吨。
未来20年我国军用机领域对高温合金需求预测
>>>>燃气轮机
燃气轮机是高温合金的另一个主要用途，其结构及原理与航空发动机类似。由于燃气轮机喷射到叶轮上的气体温度高达1300℃，因此叶轮需要用高温合金来制造。
燃气轮机结构示意图
燃气轮机的应用分为发电用燃气轮机领域和舰船用燃气轮机领域，主要以后者为主，在军用领域，有75%以上的海军主力舰艇采用燃机动力。
全球舰船用燃气轮机市场分布情况
对于全球燃气轮机高温合金市场而言，据罗罗Co2013年预测，未来二十年，作为舰船动力的燃气轮机的市场需求达到2700亿美元，相应的服务需求达1250亿美元，市场空间广阔。
我国目前大约只有10艘主力舰艇使用燃气机，国产舰船用燃气轮机的技术问题已经得到解决。我国海军有望形成3大近海舰队和若干航母编队的作战体系，预计将新增驱逐舰及护卫舰97艘左右，中小型舰艇200艘左右，预计对高温合金的需求量约为3.3万吨左右。
我国舰船燃气轮机对高温合金需求预测
>>>>汽车涡轮增压器
汽车废气增压器涡轮也是高温合金材料的重要应用领域。目前，我国涡轮增压器生产厂家所采用的涡轮叶轮多为镍基高温合金涡轮叶轮，它和涡轮轴、压气机叶轮共同组成一个转子。
汽车涡轮增压器
据 cnii报道，2015年我国新售乘用车中涡轮增压的配置率在31%左右，预计到2020年，我国乘用车涡轮增压比例将高达47%。涡轮增压汽车将从2015年的750万辆增至到2025年2300万辆，期间累计高温合金总需求10.6万吨，市值超200亿元。
2015-2025年我国汽车涡轮增压器高温合金需求预测
>>>>核电领域
核电用高温合金包括：燃料元件包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架，高温气体炉热交换器等，均是其他材料难以代替的。
根据钢研高纳2009 年招股说明书，2010-2020 十年间我国核电装机容量新增2300千瓦，在建1800万千瓦。对应高温合金需求6000吨，数值24亿元。
>>>>其他领域
高温合金材料在玻璃制造、冶金、医疗器械等领域也有着广泛的用途。
国内外高温合金厂商概况
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>>>>国外领先厂商
目前，每年全球对高温合金材料的消费将近28万吨，市场规模达到100亿美元。全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家，主要集中在美、俄、英、法、德、日等国。
国外主要高温合金生产企业
>>>>国内主要高温合金厂商
我国高温合金的研发起步于20世纪60年代，形成独有的合金体系，并且取得了明显的进步，到目前已经成立了众多的生产和科研单位，并已具备变形高温合金、铸造高温合金的生产基地与高端高温合金材料的生产研发基地。
什么是高温合金？
本期内容：
高温合金是一类能够在高温下保持优异机械性能、抗氧化性和抗腐蚀性的合金材料，广泛应用于航空航天、能源、石油化工和汽车等领域。这些合金主要由镍、铁和钴等金属元素组成，通常添加铬、钼、钨、铝、钛和铌等元素以增强其性能。
一、分类高温合金主要分为以下三类：
1. 镍基高温合金
特点：在高温下具有优异的强度、抗氧化性和抗腐蚀性。广泛用于航空发动机涡轮叶片和燃气轮机部件。
常见合金：Inconel、Hastelloy、Nimonic。
2. 铁基高温合金
特点：成本较低，适合中等温度范围的应用。主要用于制造工业燃气轮机和化工设备。
常见合金：Incoloy、A-286。
3. 钴基高温合金
特点：在高温下具有优异的抗疲劳性和抗氧化性，常用于制造航空发动机和燃气轮机的高温部件。
常见合金：Haynes、Stellite。
二、组成元素及作用1. 镍（Ni）：提供高温强度和抗氧化性。
2. 铁（Fe）：主要用于铁基高温合金，提供基体强度。
3. 钴（Co）：增强高温强度和抗腐蚀性。
4. 铬（Cr）：提高抗氧化性和抗腐蚀性。
5. 钼（Mo）和钨（W）：提高高温强度和硬度。
6. 铝（Al）和钛（Ti）：通过形成γ'相（Ni3(Al,Ti)）增强合金的沉淀硬化效果。
7. 铌（Nb）：形成强化相，提高高温强度。
三、性能特点1. 高温强度：超级合金可承受极热，保持其他金属会变弱的强度和稳定性，使其成为航空航天和发电的理想选择。
2. 抗氧化性：在高温环境中具备良好的抗氧化能力，防止材料表面形成氧化层。
3. 抗腐蚀性：这些材料具有出色的抗氧化和腐蚀性能，确保在恶劣的化学或海洋环境中的使用寿命和可靠性。
4. 抗疲劳性：它们具有高抗拉强度、屈服强度和疲劳强度，这意味着它们可以承受严重的磨损而不会失效。
5. 热稳定性：在高温下能够保持结构和性能的稳定。
6. 良好的表面稳定性：高温合金在高机械应力和高热循环下仍能保持其表面完整性，从而减少维护需求。
四、应用01航空航天
发动机涡轮叶片：需要材料在高温高压下具有高强度和抗氧化性。
燃气轮机部件：要求材料在高温下具有优异的抗疲劳性和抗腐蚀性。
02能源
燃气轮机：用于发电设备中，需要材料在高温下长期稳定运行。
核反应堆：高温合金用于核反应堆的结构部件，要求高温强度和抗辐射性能。
03石油化工
化工设备：如换热器、反应器和管道，要求材料在高温和腐蚀性介质中稳定运行。
04汽车
涡轮增压器：高温合金用于制造汽车发动机的涡轮增压器部件，要求高温强度和耐久性。
05化工加工
超级合金可抵抗反应容器、泵和阀门中的化学降解，并承受恶劣的物质和温度。
五、加工和制造01铸造
单晶铸造：用于制造高温涡轮叶片，具有优异的高温性能。
定向凝固铸造：控制晶粒的生长方向，提高材料的高温强度和抗疲劳性。
02锻造
用于制造高温合金锻件，具有优异的力学性能和致密性。
03粉末冶金
通过粉末冶金技术制造复杂形状的高温合金零件，具有均匀的组织和优异的性能。
04机械加工
高温合金的加工难度较大，需要使用合适的刀具材料和加工参数，以保证加工质量。
高温合金是关键工业领域不可或缺的材料，具有优异的高温强度、抗氧化性、抗腐蚀性和抗疲劳性能。根据具体应用需求，选择合适的高温合金种类和加工工艺，可以显著提高设备和部件的性能和寿命。
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深度解读丨高温合金的分类、命名原则及常见牌号
高温合金一般是指以镍元素、铁元素、钴元素等为基体元素，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，因其具有极佳的高温强度及韧性、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域，是国家高科技发展的一种体现。今天程诚小编就带大家简单了解一下高温合金的分类以及常见牌号的解读。
长期以来，我国高温合金受工业整体发展水平、资源投入等因素限制，发展较为落后，而随着国家航空航天事业的飞速发展，国内对此类高性能合金的需求越来越旺盛，也进一步激发了相关从业者的研究动能，这些年我国高温合金行业发展也越来越迅速，根据合金的基本成形方式或者特殊用途，将高温合金分为变形高温合金、铸造高温合金（等轴晶铸造高温合金、定向凝固柱晶高温合金和单晶高温合金）、焊接用高温合金丝、粉末冶金高温合金和弥散强化高温合金，另外，对于金属间化合物高温材料，根据高温合金材料的基本组成元素，将高温材料分为镍铝系金属件化合物高温材料和钛铝系金属间化合物高温材料。
※※※※※※※※命名原则※※※※※※※※
1、凡经过科研、试制并经主管部门正式组织鉴定、转入成批生产的高温合金和金属间化合物高温材料，以及国家正式立项研制、生产、工艺稳定并有供货的合金或材料，由主要生产、研制单位向标准归口单位提出材料牌号的注册应用；
2、在科研、试制阶段的高温合金和金属间化合物高温材料，可以根据本标准的牌号表示方法命名；
3、允许将新牌号与原牌号并列等效使用，在技术文件中可以同时列出新、原牌号；
4、高温合金和金属间化合物高温材料的牌号，采用字母加阿拉伯数字相结合的方法表示。根据特殊需要，可以在牌号后加英文字母表示原合金的改型合金，如表示某种特定工艺或特定化学成分等。
高温合金和金属间化合物高温材料牌号的一般形式为：
第1部分：前缀，表示基本特性类别的汉语拼音字母符号（两位或三位符号）
第2部分：表示材料的分类号数字
第3部分：表示同一材料类型内不同牌号编号（两位或三位数字）
第4部分：后缀，表示某种特定工艺或特定化学成分等的英文字母符号（特殊需要）
※※※※※※※※常见牌号※※※※※※※※
另外，值得一提的是，作为世界上目前使用最广泛的高温合金，GH4169合金对应的国外牌号为英标Inconel718，美标N07718，其密度约为8.2g/cm3，熔点可以达到1400℃以上，经过合适的热处理工艺，其在600~700℃高温下，拉伸强度和屈服强度保持良好，可以达到常温性能的80%以上，在航空发动机、高温压力部件等方面有着普遍的应用。
程诚小编结语：高温合金种类繁多，其他类型的高温合金不再做过多赘述，相信在国家经济实力不断发展的趋势以及广大科研工作者的不懈努力下，高温合金材料领域会不断地涌现出更优质的产品，也能更好地服务于相关产业的大发展。