高温合金全球市场持续成长,中国成为主要增量市场。我国高温合金市场中,变形高温合金和镍基高温合金占比最大,根据制造工艺,变形高温合金约占整个高温合金市场 70%左右,其次是铸造高温合金(20%)和粉末高温合金(10%);根据合金基体元素,镍基高温合金占比达 80%左右,镍-铁高温合金和钴基高温合金 占比分别约为 14%和 6%。
高温合金第一大应用场景是航空航天领域,需求份额占比为 55%。高温合金材料是航天航空发动机的重要制造原材料,主要应用于发动机的燃烧室、导向器、涡轮叶片、涡轮盘、尾喷口及机匣等部件。其次,高温合金具备耐高温、耐腐蚀等优良性能,也被广泛应用于燃气轮机、石油化工、工业和汽车领域等场景。
1)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。
2)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。根据每万辆汽车涡轮增压器高温合金用量约为 3.5 吨,2021 年汽车生产行业需要高温合金材料约 9128.7 吨,市场规模约为 18.3 亿元。考虑到未来汽车数量和我国装配率的提高,假设未来年均增长率为 5%,预计到 2030 年我国汽车市场对高温合金材料的需求总计约为 10.6 万吨。
3)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。
世界核能协会发布的核燃料报告预测, 全球核电装机容量预计将以每年 2.6%的速度增长,到 2040 年全球核电装机容量将达到 61500 万千瓦,且装机容量增长将主要来自中国、俄罗斯等国家。2022 年 1 月,随着福清核电站 6 号机组并网发电,我国大陆并网核电机组达到 53 台,总装机容量 5463.695 万千瓦,仅次于美国与法国,位居世界第三位。国家能源局预计,我国核电装机规模将在 2030 年达到 1.2 亿~1.5 亿千瓦,因此估计截至 2030 年 我国还将新建设完成约 8000 万千瓦的核电机组。每座 60 万千瓦核电站约需高温合金材料 600 吨,以此计算,共需高温合金材料约为 80000 吨,考虑到核电站建设国产率约为 80%,预计未来平均每年高温合金国内需求量约 为 7111 吨。
4)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。