高溫合金的應用(隆達股份——耐高溫合金材料領先企業)

博主:adminadmin 2022-12-05 09:52:01 條評論
摘要:很多人不知道高溫合金的應用的知識,小編對隆達股份——耐高溫合金材料領先企業進行分享,希望能對你有所幫助!本文導讀目錄:1、高溫合金的應用2、隆達股份——耐高溫合金材料領先企業3、含錸多晶高溫合金,Re高溫合金的應用航空發動機用高溫合金占高溫合金需求的一半以上。隨著國內一批新型號航空發動機進入量產,高溫合金需求有望快速增長。以殲1...

很多人不知道高溫合金的應用的知識,小編對隆達股份——耐高溫合金材料領先企業進行分享,希望能對你有所幫助!

本文導讀目錄:

高溫合金的應用(隆達股份——耐高溫合金材料領先企業)

1、高溫合金的應用

2、隆達股份——耐高溫合金材料領先企業

3、含錸多晶高溫合金,Re

高溫合金的應用

  航空發動機用高溫合金占高溫合金需求的一半以上。

  隨著國內一批新型號航空發動機進入量產,高溫合金需求有望快速增長。

  以殲10B、殲15、殲16為代表的多款三代半戰斗機陸續進入列裝,WS-10發動機需求持續增長。

  未來幾年,隨著國產大型運輸機運20的投產,大涵道比發動機將進入量產階段;小涵道比中推、小推航空發動機也將逐步進入量產。

  國產航空發動機需求的增長將驅動航空用高溫合金需求進入快速增長期。

  我們根據測算認為,到2020年,我國高溫合金需求約為4萬噸,對應市場空間90.5億元:航空發動機、汽車廢氣渦輪增壓器、核電工業用高溫合金需求的增長將驅動行業需求的爆發。

  而目前,我國高溫合金產能約1.26萬噸,實際產量8000-9000噸左右。

  高溫合金未來7年的需求復合增長率有望超過20%。

  高溫合金材料是航空發動機首選材料,在現代航空工業的發展中處于不可替代的位置,它的規模發展與否直接決定了航空裝備的發展水平。

  此外,高溫合金也廣泛應用于航天發動機的熱端部件。

  伴隨工業化發展,民用高端裝備工業對高溫合金材料的需求呈不斷上升趨勢,高溫合金的耐高溫耐磨耐腐蝕的特點使其在柴油機和內燃機渦輪增壓、燃氣輪機、能源動力、石油化工、玻璃建材等民用工業中的有廣泛的應用,民用工業的高溫合金使用量已經提高到20%左右。

  1)根據材料成型方式,高溫合金可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金(包含普通精密鑄造合金、定向凝固合金、單晶合金等)、粉末冶金高溫合金(包含普通粉末冶金高溫合金和氧化物彌散強化高溫合金ODS);。

  3)根據合金強化類型,高溫合金可以分為固溶強化型高溫合金和時效沉淀強化合金。

  高溫環境下材料的各種退化速度都被加速,在使用過程中易發生組織不穩定、在溫度和應力作用下產生變形和裂紋長大、材料表面的氧化腐蝕等。

  高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕等性能主要取決于它的化學組成和組織結構。

  例如,單晶渦輪葉片的應用顯著地推進了航空發動機的進步。

  F-22用的航空發動機F119的渦輪轉子葉片選用了第三代單晶高溫合金PWA1484,該材料本身的最高工作溫度為1070℃左右,由于采用了計算流體動力學程序設計制造了超級冷卻葉片,使渦輪轉子葉片的工作溫度提高至1621~1677℃(F100發動機為1400℃),可見工藝創新在材料發展中的重要地位。

  航空發動機的技術進步與高溫合金的發展密切相關,高溫合金是推動航空發動機發展的最為關鍵的結構材料。

  軍用航空發動機通常可以用其推重比(推力/重量)綜合地評定發動機的水平。

  提高推重比最直接和最有效的技術措施是提高渦輪前的燃氣溫度。

  因此高溫合金材料的性能和選擇是決定航空發動機性能的關鍵因素。

  隨著航空裝備的不斷升級,對航空發動機推重的要求比不斷提高,發動機對高性能高溫合金材料的依賴越來越大。

  軍用航空發動機通常以其推重比的大小來綜合判定發動機的水平。

  提高推重比最直接、最有效的技術措施是提高渦輪前的燃氣溫度。

  用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結構鋼;其中用量最大、最為關鍵的是變形高溫合金。

  由于傳統的高溫合金板材受限于合金的熔點的限制,現在基本已經達到其極限使用溫度,難以進一步發展。

  要使燃燒室用高溫合金材料進一步發展,必須研究全新的材料基體和材料制備工藝。

  目前國際在研的新材料有碳/碳復合材料、高溫陶瓷材料、氧化物彌散強化合金、金屬間化合物、高溫高強鈦合金等。

  在熔模精鑄技術突破后,鑄造高溫合金成為了導向葉片的主要制造材料。

  近年來,由于定向凝固工藝的發展,用定向合金制造導向葉片的工藝也在試制中;此外,FWS10發動機渦輪導向器后篦齒環制造采用了氧化物彌散強化高溫合金。

  渦輪葉片是航空發動機上最關鍵的構件,渦輪葉片的工作環境最惡劣,渦輪葉片在承受高溫同時要承受很大的離心應力、振動應力、熱應力等。

  燃氣輪機裝置是一種以空氣及燃氣為介質的旋轉式熱力發動機,它的結構與飛機噴氣式發動機一致,也類似蒸汽輪機。

  燃氣輪機的基本原理與蒸汽輪機很相似,不同處在于工質不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。

  構造有四大部分:空氣壓縮機,燃燒室,葉輪系統及回熱裝置。

  2008年中國汽車工業僅渦輪轉子對高溫母合金的需求就在1,900噸以上。

  核電工業使用的高溫合金包括:燃料元件包殼材料、結構材料和燃料棒定位格架,高溫氣體爐熱交換器等,均是其他材料難以代替的。

  例如,燃料元件包殼管的管壁在工作時需承受600-800℃的高溫,需要較高的蠕變強度,因此大量采用高溫合金材料。

  根據測算,我們認為到2020年,國內高溫合金需求約為39275噸,對應市場空間90.5億元。

  假設1:在航空發動機中高溫合金占總重量的40%-60%,在先進發動機中這一比例超過50%甚至更多。

  我們判斷,隨著航空工業的繼續發展和高溫合金材料科技的進步,這一比例還將繼續提升。

  我們假設高溫合金占軍用航空發動機重量的60%,占民用航空發動機和其他軍機重量的40%。

  假設3:高溫合金的材料性能、加工難度要高于普通合金和鋼材,其材料成型率遠低于一般特鋼。

  我們估計,1)在鑄造和軋制過程中材料成型率70-80%左右;2)母合金進行加工時,廢品率80%左右,全流程材料利用率15%-20%,我們假設高溫合金全流程材料利用率為20%。

  根據測算,未來20年我國軍用航空發動機高溫合金需求為17.75萬噸,民用大中型飛機發動機高溫合金需求為7.36萬噸。

  此外,低空開放將有望打開我國通用航空發展的瓶頸,未來20年通用航空保有量超過20000架,以平均1臺發動機測算,通用航空發動機高溫合金需求為5萬噸。

  已服役主力艦艇中僅有10艘驅逐艦裝備有船用燃機。

  分別是2艘052型驅逐艦(裝備LM2500),2艘052B型驅逐艦、6艘052C型驅逐艦(裝備UGT-25000及QC280)。

  其動力配置方式均為柴燃交替動力(CODOG),每艦配備有2臺燃機和2臺柴油機。

  參考LM2500燃氣輪機重量,我們假設國產燃氣輪機重20噸,高溫合金占重量30%,成材率20%,單臺國產燃氣輪機用高溫合金30噸。

  按照未來15年將建設5個航母編隊(2常+3核)、3個兩棲攻擊/登陸編隊和3個近海防御艦隊規模的假設,再考慮到燃機的更新與維護,我們估算未來15年30MW級燃機需求600臺,4MW級燃機需求1476臺。

  通過測算,未來15年燃氣輪機高溫合金需求達6.23萬噸,平均每年4152噸。

  高溫合金在汽車中主要應用于渦輪增壓器的制造,其次包括排氣閥、燒嘴、熱發生器等零件也會用到高溫合金。

  國內渦輪增壓器配置率將持續提升,尤其是汽油機渦輪增壓器配置率提升空間巨大。

  面對與日俱增的環保和能源壓力,內燃機節能減排是大勢所趨。

  渦輪增壓是內燃機節能減排的有效手段,其中汽油機節油效果5-10%,柴油機節油效果10-20%左右。

  2012年我國內燃機渦輪增壓器綜合配置率為6.7%;其中車用柴油機配置率為62%,未來的增長點主要來自于輕卡裝配率提升;而車用汽油機配置率僅5%左右,未來提升空間巨大。

  每座60萬千瓦的核電站需用蒸發器“U”形傳熱管100噸。

  此外,還有大量的反應堆內構件用不銹鋼精密管和控制棒、核燃料包套管等。

  這樣僅一座60萬千瓦的核電站堆芯約需要各類核級用管600多噸。

  我們假設1座100萬千瓦機組需要各類高溫合金1000噸,則未來7年核電工業對高溫合金總需求約35000噸-40000噸,平均每年5000噸-5700噸。

  考慮到航天發動機每年發射次數較少且需求穩定,我們估計每年航天發動機對高溫合金需求量在400-600噸左右。

隆達股份——耐高溫合金材料領先企業

  鑒于先進航空發動機高溫合金使用量達到50%以上,因此我國軍用飛機現代化建設的增量市場以及維修和換裝的存量市場預示著國產軍用發動機對應高溫合金的市場規模增長。

  中信證券研究部預測我國軍用航空發動機2025年對高溫合金需求量將達到16,578噸。

  中泰證券研究所預計我國每年新增大型艦艇20艘左右,中小型艦艇80艘左右,動力方面燃氣輪機使用比例為75%,假設不同型號艦艇平均使用3臺燃氣輪機,大型艦艇使用燃氣輪機重量30噸,小型燃氣輪機重量10噸,并按照高溫合金占比30%和成材率30%測算我國每年用于艦船的燃氣輪機對高溫合金的需求為3,200噸左右。

  假設核電站建設周期為十年,同時假設每兆瓦機組高溫合金需求量為5噸,中信證券研究部測算我國核電領域2025年對高溫合金的需求預計為6,365噸,復合增長率為41%。

  假設未來每年發射長征七號25次、長征八號10次,五礦證券研究所預計未來10年我國火箭發動機用高溫合金需求量為1200噸。

含錸多晶高溫合金,Re

  1781年梅西葉測量并編號,在此之前有人發現了它。

  1976年、1972年、1986年多次發現超新星。


那么以上的內容就是關于高溫合金的應用的介紹了,隆達股份——耐高溫合金材料領先企業是小編整理匯總而成,希望能給大家帶來幫助。