&

高溫合金發(fā)展及應(yīng)用簡述

2018-09-17 17:25:18 作者：本網(wǎng)整理來源：新材料智庫分享至：

高溫合金憑借優(yōu)異的抗氧化和抗熱腐蝕性能在航空發(fā)動機、汽車發(fā)動機、燃氣輪機、核電、石油化工等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

特性

所謂高溫合金，即能在600℃以上高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類合金。高溫合金材料相比于傳統(tǒng)金屬，在性能上具有高溫高強；良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能；良好的抗疲勞性能、斷裂韌性、良好的彈塑性。

高溫合金性能特點

分類

高溫合金大體上有三種劃分方式：根據(jù)基體元素種類、根據(jù)合金強化類型和根據(jù)材料成型方式。

高溫合金分類

制備工藝

高溫合金產(chǎn)品以非標準化為主，因此生產(chǎn)工藝較為復雜，但基本可以可分為三個步驟：熔煉、鑄造和熱加工，粉末冶金工業(yè)則將鑄造工藝替代為熱壓。

各種高溫合金的工藝生產(chǎn)流程

應(yīng)用

高溫合金憑借優(yōu)異的抗氧化和抗熱腐蝕性能在航空發(fā)動機、汽車發(fā)動機、燃氣輪機、核電、石油化工等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

高溫合金下游應(yīng)用領(lǐng)域

在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，航空航天仍然占據(jù)最重要地位，占需求總量的55%，其次是電力行業(yè)，占比達20%。

高溫合金應(yīng)用領(lǐng)域市場占比

航空發(fā)動機

高溫合金從誕生起就應(yīng)用于航空發(fā)動機，在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金材料主要用于四大熱端部件：燃燒室、導向室、渦輪葉片和渦輪盤，此外還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。

高溫合金在航空發(fā)動機上的應(yīng)用

不同機型對高溫合金需求預(yù)測

民用航空發(fā)動機

2016 年7 月11 日，波音公司在范保羅航展首日發(fā)布最新版《當前市場展望》，預(yù)測未來20 年全球需要39,620 架新飛機，該數(shù)字較去年預(yù)測增加4.1%。

2016-2035年全球民航飛機需求

由于不同機型的發(fā)動機所需的高溫合金占比不同，根據(jù)測算，未來二十年全球民航各類型新機航空發(fā)動機，對高溫合金的總需求為42.7 萬噸。

民航不同機型對高溫合金需求

2016-2035全球民航飛機高溫合金需求

而我國民航發(fā)動機市場也十分廣闊，根據(jù)波音公司預(yù)測，到2032 年，中國新增的飛機數(shù)量超過5580架，預(yù)計我國民用航空對高溫合金的需求量將超過3.8萬噸。

到2032年我國民航對高溫合金需求預(yù)測

軍用航空發(fā)動機

根據(jù)美國國防部預(yù)測的數(shù)據(jù)，預(yù)計未來20年中國戰(zhàn)斗機新增量將達到1430架、軍用大飛機1500架、教練機500架，合計對高溫合金需求量將達到5.7萬噸。

另外，現(xiàn)有軍機的維護和修理折算成發(fā)動機所需數(shù)量為2000臺，對應(yīng)的高溫合金需求量達到1萬噸左右。因此軍用領(lǐng)域?qū)Ω邷睾辖鸬男枨髮⑦_到6.7萬噸。

未來20年我國軍用機領(lǐng)域?qū)Ω邷睾辖鹦枨箢A(yù)測

燃氣輪機

燃氣輪機是高溫合金的另一個主要用途，其結(jié)構(gòu)及原理與航空發(fā)動機類似。由于燃氣輪機噴射到葉輪上的氣體溫度高達1300℃，因此葉輪需要用高溫合金來制造。

燃氣輪機結(jié)構(gòu)示意圖

燃氣輪機的應(yīng)用分為發(fā)電用燃氣輪機領(lǐng)域和艦船用燃氣輪機領(lǐng)域，主要以后者為主，在軍用領(lǐng)域，有75%以上的海軍主力艦艇采用燃機動力。

全球艦船用燃氣輪機市場分布情況

對于全球燃氣輪機高溫合金市場而言，據(jù)羅羅公司2013年預(yù)測，未來二十年，作為艦船動力的燃氣輪機的市場需求達到2700億美元，相應(yīng)的服務(wù)需求達1250億美元，市場空間廣闊。

我國目前大約只有10艘主力艦艇使用燃氣機，國產(chǎn)艦船用燃氣輪機的技術(shù)問題已經(jīng)得到解決。我國海軍有望形成3大近海艦隊和若干航母編隊的作戰(zhàn)體系，預(yù)計將新增驅(qū)逐艦及護衛(wèi)艦97艘左右，中小型艦艇200艘左右，預(yù)計對高溫合金的需求量約為3.3萬噸左右。