高温合金行业需求与产量分析
能源yjbzj220132024/9/25
一、高温合金行业概况
高温合金是指以铁、镍、钴为基体元素，与其他金属或非金属元素熔合而成的，在600-1,200℃的超高温及应力作用下具备长时间强度保持和高抗蠕变、抗腐蚀、抗氧化能力。常规合金材料通常应用于工业机械、石油化工等领域，而高温合金由于能够适应高压、高温、高强度等恶劣工作条件，并具备高性能、长寿命、高可靠性等特点，因而多应用于航空航天、燃气轮机、导弹等高端装备领域。
根据基体元素的不同，高温合金可分为镍基、铁基和钴基高温合金；根据成型方式的不同，高温合金可分为变形高温合金、铸造高温合金和新型高温合金。
图表：高温合金的类型及其主要特点和应用情况
资料来源：中国金属学会高温材料分会
相较普通合金，高温合金材料塑性差、组织结构与形态复杂多样，化学成分和组织形态等对材料在一定温度下的强度、硬度、疲劳和蠕变等性能有较大的影响，成形制造过程中组织结构和形态的控制难度大，常出现混晶、组织不均匀、相组成难以调控等难题，因此高温合金制造对材料的认知和理解的要求高，需要掌握材料变形条件与组织性能关系，进而开发可靠的塑性成形工艺。同时，由于高温合金主要面向军工企事业单位销售，故产品具有典型的多品种、多规格、定制化的特点，不同产品的结构差异较大，需要企业具备大量的专业化技术员工，在生产过程中精确控制各项技术参数，以保证产品质量。
由于高温合金主要用于航空航天、燃气轮机等高端制造领域，具有很强的战略价值及商业价值，欧美俄等发达国家的重点企业已在高温合金领域进行了几十年的研究，并对于核心制备技术进行严格保密。目前，我国从事高温合金研发及制备的企业及研究所等单位共有十余家，已经实现了从无到有的突破，但仍存在较多问题，包括部分关键技术尚未实现突破、重要材料依赖进口、缺乏自主研制的先进设备、返回料再利用的技术与机制尚未完善等。总体来看，我国的高温合金行业从产业到技术等各方面较国际先进水平仍存在较大差距。在需求与供给方面，根据观研报告网的数据，我国高温合金需求量迅速增长，从2017年的30,000吨增至2022年的70,000吨，年均复合增长率为18.47%。产量方面，我国高温合金产量从2017年的18,800吨增至2022年的42,000吨，年均复合增长率为17.44%。从需求和产量差异角度来看，我国高温合金仍具有较大缺口，存在一定的进口依存度。
图表：2017-2022年中国高温合金需求与产量
数据来源：中国特钢企业协会，中研普华产业研究院
近年来高温合金行业的市场需求始终大于供给，且呈逐年扩大的趋势。由于一方面国内高温合金生产仍然难以满足日益增长的下游需求，另一方面美国等西方国家主要高温合金企业技术水平更高，国外产品相较国内部分企业产品在纯净度、一致性及成本上更具优势，因而目前国内高温合金的进口依存度仍有接近50%，高温合金市场的供给缺口超2万吨。供需缺口扩大一方面是由于高温合金行业壁垒高、行业产能增长以现有厂商扩产为主，另一方面是由于其生产工艺复杂、下游认证周期长导致产能扩张速度较为缓慢。未来在军用和民用领域的双重拉动下，高温合金的需求量有望进一步提升。根据前瞻产业研究院的预测，到2026年我国高温合金市场规模将增长到342亿元。
高温合金产品主要为军用产品，军工行业具有天然的自主可控属性，自从2018年以来西方国家对我国高新技术企业的封锁趋势不断加剧，迫使我国军工行业自主可控提速。中美贸易战美国已明确军工用高温合金材料完全禁止出口中国。高温合金的保障问题已成为我国军用战机批量换代生产、“两机专项”、核电工程等极为紧迫的“卡脖子”问题。中长期看，大国博弈具有长期性和反复性，这让自主可控成为军工行业的必然发展趋势。在此形势下，我国企业通过加大研发投入、吸引研发人才等手段将核心技术掌握在自己手中，在被动中寻找突破是必然趋势。这一自主可控装备替代进口产品的要求为我国高端新材料产业提供了历史性的发展机遇。
二、高温合金循环再生应用情况
国际方面，美国从20世纪70年代起开展高温合金返回料的再生利用，目前已形成技术成熟、体系完善、返回料严格分类回收和再生利用的全产业链闭环模式，在高温合金生产过程中返回料使用比例达到70%-90%。返回料经过多次真空提纯和精炼，再生利用后的纯净度水平和各项指标稳定性均优于矿冶新料，使得再生材料的质量和稳定性水平大幅提升，同时还可降低成本30%以上。比如，美国 Allegheny Technologies Incorporated（“ATI”）公司即表示更愿意使用返回料，生产的产品质量更好，生产更简捷。波音、洛克希德马丁、罗尔斯罗伊斯、通用电气等终端用户均建立相应制度对供应商的返回料回收标准、数量等提出明确要求。
国内方面，我国高温合金行业经历了从仿制到自主创新的历程，已初步建立完整的高温合金研制体系，但与世界领先水平相比，我国高温合金在产品杂质元素控制、均匀性、稳定性、成本控制等方面仍存在一定差距。以变形高温合金典型牌号GH4169为例，国外同牌号产品成本相较国内更低，且材料的夹杂物控制更好、稳定性更强、晶粒度级差更小。形成上述差异的部分原因是因为国外已经建立了完整的返回料回收体系及配套分级管理系统，而我国在这方面仍然缺失技术和标准，一定程度上限制了我国高温合金制造产业的发展。同时，返回料缺乏统一的管理，大部分返回料仅能降级利用，部分返回料存在出口处理的情况，还存在泄密隐患，可能涉及相关的装备信息、材料参数等关键战略信息安全。综上，做好高温合金返回料的再生应用，对于提高我国高温合金的质量和稳定性、降低成本、保障战略资源安全具有重要意义。
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