航空发动机被称为“工业之花”,是航空工业中技术含量最高、难度最大的部件之一。高温合金材料是制造航空发动机热端部件的关键材料,发动机的性能水平在很大程度上取决于高温合金材料的性能水平,因此被誉为“先进发动机基石”。高温合金在现代航空发动机中用量占发动机总重量的 40%~60%,主要用于四大热端部件:燃烧室、导向器、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。燃烧室所采用的高温合金主要为变形高温合金。 燃烧室是动力机械能源的发源地,产生的燃气温度在 1500~2000° C 之间,因此材料需要耐高温,还要具有抗氧化性能、抗热腐蚀性能和良好的冷热疲劳性能。国外用作燃烧室的高温
燃气轮机装置是一种以空气及燃气为介质的旋转式热力发动机,其结构及原理与航空发动机类似,同样高温合金在燃气轮机上的质量占比也为 40%~60%。燃气轮机是一个涉及国家能源的战略性产业,它不仅是国防装备中极其关键的设备,而且在电力、能源开采和输送、分布式能源系统等领域中也有着不可替代的战略地位。基于燃气轮机的重要地位,发达国家高度重视燃气轮机的发展,目前行业主要由美国GE、日本三菱重工、德国西门子等少数几家公司垄断。当前我国燃气轮机整体水平与国际先进水平相差很大,总体水平落后 20~30 年。发展燃气轮机对我国先进制造业和先进能源技术的研究至关重要,而其中研究单晶合金、超级冷却叶片、热障涂层(TB
随着高温合金性能的不断提升,其应用面逐渐扩大,特别是耐高温耐腐蚀合金在电力、机械制造、石油化等行业的应用有明显的进展,此外还延展至玻璃制造、医疗器械等领域,民用高温合金的市场需求同样旺盛,市场发展前景广阔。电力领域中,煤电和核电的发展都需要高温结构材料作为支撑。 煤电方面,超高压蒸汽参数机组、过热器和再热器等部分对材料的耐高温、耐压、抗蠕变性能等要求较高,高温合金是其关键性材料。目前,我国火电主锅炉过热器管材主要是铁基高温合金GH2948。机械制造方面主要是汽车制造和柴油发动机,汽车涡轮增压器、发动机排气管、内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓以及热发生器等装置零部件需要高的高温
高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,是航空发动机首选材料。随着技术的发展和产量的提升,高温合金耐高温耐腐蚀的特点使其在柴油机和内燃机涡轮增压、燃气轮机、能源动力、石油化工、玻璃建材等民用工业中逐步广泛应用。根据中国特钢企业协会统计数据, 2014-2020 年我国高温合金需求量呈现快速增长趋势,产量与需求量的年复合增速在 17%左右。 2020 年国内高温合金产量 3.3 万吨、需求量约为 5.3 万吨,供需缺口达 2 万吨。