高温合金市场7家上市公司高温合金技术水平及成果分析
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一、西部超导材料科技股份有限公司

(一)高温合金产品

公司产品主要是变形高温合金和高温合金母合金。

多个牌号高温合金大规格棒材获得发动机用料供货资格;多个重点型号航空发动机高温合金材料已经通过了发动机的长试考核,具备了供货资格,已开始供货。

(二)高温合金技术成果

公司以科研项目和市场需求为牵引,在研的多项国家级关键材料攻关项目进展顺利,通过了相关评审;多项航空发动机高温合金材料的研发项目,完成了材料制备,已成为相关需求单位的材料供应商。

在航空发动机市场,公司通过近年来的技术积累,突破了以GH4169GH4169GGH738GH907GH4698GH4065AGH4720Li等合金为代表的十余个牌号高温合金的批量生产技术,获得相关牌号高温合金棒材产品的供货资格。

在商用航空发动机市场,公司生产的中600mm大规格GH4738棒材已通过某型号发动机部件考核。

在燃气轮机市场,公司生产的GH4169GH4698等合金棒材已经在国内多个型号燃机和民用燃机上完成锻件验证与评价并取得供货资质。

公司突破高温合金返回料处理技术,自主设计建成高温合金返回料处理线并投产。

突破了航空结构件和紧固件用某高强钢多牌号高温合金各规格棒材稳定性控制技术,强塑性匹配良好、实现供货。

突破燃机用超大规格棒材制备技术,实现燃机方向供货。

突破了航空结构件用某高强钢大规格棒材稳定性控制技术,强塑性匹配良好,实现供货;

高温合金铸锭纯净化熔炼控制技术显著提升,实现重大冶金缺陷零发生

在高温合金领域,公司针对国内高温合金冶金缺陷率高、组织均匀性差的问题,建立了量化过程控制体系,开发了高温合金全流程制备工艺数值模拟技术,采用高性能高温合金均匀性和纯净化控制技术以及高温合金高均匀棒材锻造技术,形成了有自主知识产权的高温合金材料制备技术。

形成了一系列先进的制备工艺和质量过程控制技术:

(1)全流程高温合金制备工艺数值模拟技术。公司自主开发了高温合金熔炼、棒材锻造的全流程制备工艺数值模拟模型,并成功应用于航空发动机用多个牌号高均匀性高温合金细晶棒材制品

(2)量化过程控制体系。公司建立了覆盖高温合金原材料、工艺装备、制备过程的作业规范和量化的产品质量过程控制体系,以解决高性能高温合金质量稳定性差的难题。(3)高纯净度高温合金熔炼控制技术。公司自主开发了特种中间合金并应用于熔炼过程,同时采用自主设计的合金熔液过滤系统,提高了高温合金的纯净度。

(4)高温合金铸锭开坯锻造技术。公司解决了GH4151GH738GH4096GH4065A等难变形高温合金铸锭开坯锻造难题。(5)高均匀性高温合金棒材成型锻造技术。公司采用“高低高”锻造技术、多向锻造技术、高频锻造技术,成功制备出晶粒度极差2级的GH4169GH907GH738合金棒材,达到国内先进水平。

二、江苏图南合金股份有限公司

(一)高温合金产品

公司高温合金产品主要是铸造高温合金、变形高温合金。

铸造高温合金产品主要应用于航空、燃机领域可根据需要用于设计、制造出近终型或无余量的具有复杂结构和形状的高温合金铸件;精密铸件是应用于航空发动机、燃气轮机热端部分的关键部件,包括机匣类大型复杂薄壁结构件、涡轮转动及导向叶片、整体叶盘、导向器、扩压器等。

变形高温合金产品主要应用于航空、燃气轮机、石油化工、核电及火电等领域。

(二)高温合金技术成果

公司是国内航空发动机用大型复杂薄壁高温合金结构件的重要供应商。

公司已成为国内高温合金生产企业中少数同时具备生产铸造高温合金母合金、精密铸件、变形高温合金产品的全产业链工业化生产能力的企业。

公司可以同时为客户提供高温合金材料和终端制品,既可以实现客户高质量产品标准的要求,也满足了用户配套工程的需求,增强了客户对公司产品的需求粘性。

1、铸造高温合金系列产品

公司生产的铸造高温合金母合金主要出售给国内航空发动机厂商用于其生产精密铸件。

依托国际先进的熔炼装备,公司针对性地开展了高温合金熔炼技术攻关,形成了原料预处理、高纯度钙质坩埚打结与冶炼、复合脱S等多项原始创新技术,实现了超纯净高温合金熔炼的技术集成。利用超纯净高温合金熔炼技术,公司成功制备出低S、低0含量的高温合金,处于国内行业先进水平,在航空行业获得广泛应用和一致好评。

公司在引进国际先进工艺的基础上实现了技术再创新,建立了完善的大型复杂薄壁件的精密铸造体系,形成了先进的近净型熔模精密铸造技术,在国内率先实现直径大于1.000mm、壁厚小于2mm的大型高温合金精铸件批量生产,铸件尺寸精度高、加工余量小、壁厚薄,形成了为航空发动机制造企业稳定供货的能力。

同时,公司也是国内少数既生产铸造高温合金母合金又生产大型高温合金复杂薄壁精密铸件的企业之一,形成了大型高温合金复杂薄壁精密铸件全产业链系统,产品质量、成本控制能力较强

2、变形高温合金系列产品

公司的变形高温合金系列产品主要为棒材、丝材、管材,公司特种冶金、锻造、拉丝、制管等工序形成的专业变形高温合金棒、丝、管材产线,对于交付周期严苛的客户有着较强的吸引力

。同时,公司的棒、丝、管材产线覆盖的规格范围广,形成了品种多、批量小、结构复杂产品的生产管理优势和协同供货能力,配套工程、解决用户需求的能力相对较强,增强了用户粘性。

三、江苏隆达超合金股份有限公司

(一)高温合金产品

公司高温合金产品主要是铸造高温合金母合金和变形高温合金。

聚焦两机产业链,面向国内外市场,并参与国产航空发动机和重型燃气轮机热端部件高温合金的研发和试制。

在油气设备制造领域,公司的高端合金管材、耐蚀合金等产品广泛应用于深海油气开采、高压井口装置及炼化设备。公司紧抓能源安全与设备国产化机遇,积极开拓油气化工市场,订单量大幅提升。

(二)高温合金检测

公司建立了高温合金标准化检测体系,涵盖从原辅材料、生产过程、成品全过程的检测与检验。实验室通过CNAS(中国合格评定国家认可委员会)认可和NADCAP(National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program, PRI组织的国家航空航天和国防合同方授信项目)认证,中国航发材料试验和检测机构资质认定(AECC MATAC)以及赛峰实验室认证;无损检测具备NADCAP-NDT证书,并且获得中国航发商发材料检测实验室特种工艺资质批准证书(AECC CAE)和英国罗罗批准认证(RRP58002RRP58007),涉及ASTM标准热处理,低倍、高倍、布洛维硬度、高温拉伸持久性能、化学成分、水浸探伤等全部检测项目。实验室NADCAP-MTL认证项目,覆盖高温合金70余种元素,为国内首家通过X-射线荧光光谱仪和辉光放电质谱仪测试高温合金中主量、微量及痕量化学元素检测认证的企业实验室。

公司定制高温合金超低限检测设备,采用辉光放电质谱仪等专业先进检测设备进行痕量和超痕量元素的分析;掌握痕量元素检测技术,可测定50种以上痕量元素:建立了炉前样品30分钟完成全元素分析的测试技术;基于校正曲线,痕量杂质元素测量不确定度达到0.1ppm(千万分之一)。建成高温合金成分快速检测平台,帮助企业从源头到生产过程进行全方位的质量监控,提高高温合金材料化学成分检测、设备校准、人员培训等技术服务水平,构建起系统化、标准化的高温合金成分快速检测和服务体系。公司检测技术优势不仅有助于公司生产出高品质的产品,也是公司不断开发、生产新牌号高温合金产品的基础。

(三)高温合金技术成果

公司具备第二代单晶高温合金母合金制备及产业化能力,掌握变形高温合金国际先进的正三联熔炼工艺,核心技术居行业前列,相关产品已批量应用于航空发动机最关键的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、机匣等,市场空间大。

公司牵头承担了3项与高温合金相关的国家重大科技专项项目,项目类型分别为“航空发动机及燃气轮机重大专项基础研究项目”、“大型飞机材料研制与应用研究项目”和“重点新材料研发及应用国家科技重大专项”;公司承担了1项与高温合金相关的“工信部工业强基工程”;公司牵头承担了重大技术攻关、重大成果转化和战略性新兴产业发展专项等多项省级重大项目。

公司单晶铸造高温合金、等轴晶铸造高温合金已批量用于“两机”热端部件的研发和制造,部分牌号已用于热端部件(燃烧室、涡轮部件)中要求最高、代表材料先进技术水平的转动件。公司可提供单品高温合金和热端部件暨转动件用高温材料显示公司在铸造高温合金行业处于国内领先水平。

公司变形高温合金从项目投产到报告期三年时间内取得了良好业绩,主要采用的三联工艺路线为国际公认的生产航空转动件用大规格变形高温合金棒材的路线,显示公司在变形高温合金行业处于国内领先水平。

公司进一步加快在全球高温合金材料的市场布局,全面发力导入全球知名的航空、燃气轮机、油气行业客户,国际业务实现快速增长。高温合金产品批量应用于国际主流民用航空发动机,反映公司的产品与服务赢得罗罗等为代表的国际主流发动机厂商的高度认可。

在航空发动机领域,公司依托自主攻关的高温合金核心技术,成功进入国内多个重点型号发动机的供应链体系,铸造母合金、变形合金产品批量交付中国航发沈阳黎明航空发动机有限公司、中国航发成发科技有限公司等主机厂,解决了多项卡脖子材料难题。目前,公司已成为国内航空发动机高温合金材料的重要供应商之一,市场份额持续攀升。

在重型燃气轮机领域,公司产品全面覆盖涡轮盘、透平叶片、燃烧室等热端部件用关键合金材料,与国内主要燃机制造企业东方电气集团东方汽轮机有限公司、中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司、上海电气等建立了深度战略合作。凭借稳定的质量和快速的交付能力,公司在该领域的供货量较上年实现了大幅增长,有力支撑了国家重大技术装备自主可控的战略需求。

公司实现了等轴、定向和单晶铸造高温合金母合金超高纯真空冶炼技术、均质化稳定性冶炼技术以及化学成分超低含量检测技术等方面的突破,所生产的母合金产品纯净度高、均质性和稳定性好,技术处于国内领先水平。

公司掌握了先进的“真空感应+电渣重熔+真空自耗”三联熔炼工艺,实现了真空感应熔炼技术、稳定化重熔技术、多阶段均匀化处理技术和高频高速细晶锻造技术的突破,已具备航空转动件用变形高温合金大锭型、超高纯、低偏析、高稳定的工程化生产能力,所生产的变形高温合金纯净度高、成分均匀性和组织一致性好,技术处于国内领先水平。

四、北京钢研高纳科技股份有限公司

(一)高温合金产品

公司高温合金产品主要是铸造合金制品、变形合金、粉末合金。

1958年以来,公司共研制各类高温合金120余种。其中,变形高温合金90余种,粉末高温合金10余种,均占全国该类型合金80%以上。最新出版《中国高温合金手册》收录的201个牌号中,公司及其前身牵头研发114种,占总牌号数量的56%

目前公司在铸造高温合金和新型高温合金两类产品领域拥有全流程自主生产能力和所需的装备。

虽然公司在变形高温合金产品中存在部分外协加工环节,但核心技术仍由公司掌握,并且公司通过采取必要的知识产权保护措施,以防止技术秘密外泄。

近年来开发了高代次变形和粉末高温合金、3D打印用高性能高温合金等关键技术,满足了公司新产品以及新技术高速发展的需求。

公司通过并购青岛新力通进入石化、冶金、玻璃建材高温炉管行业。

(二)高温合金技术成果

公司建有高温合金新材料北京市重点实验室北京市燃气轮机用高温合金工程技术研究中心,并作为多个国家科研平台的重要组成部分,为公司的长期创新发展提供了强有力的后盾。创新研究院在应用基础研究、关键共性和前沿技术研发方面,开拓了3D打印、高温复合材料、数字化研发等前沿技术领域,并致力于解决公司现有铸锻产品在生产研制中的共性技术难题。同时,公司持续优化科研体系,各技术板块陆续组建了工程中心,近年来开发了高代次变形和粉末高温合金、3D打印用高性能高温合金等关键技术,满足了公司新产品以及新技术高速发展的需求。

公司在变形高温合金研究和生产方面具有数十年的技术积淀。几十年来,开拓创新,引领国内变形高温合金研发技术的发展。变形高温合金承担多项科研项目。其中,拳头产品GH4169系列合金产品通过合金技术提升,推动产品质量提升,提高了市场占有率,再创交付新高。同时对新产品和新业务进行了重点投入和开发,新产品成果转化效益显著,GH4169DGH4065A等新型变形合金在多个航空发动机型号上得到应用,GH4061GH3230等新型变形合金在多个航天发动机型号上得到应用,对未来变形合金产品多样化打下良好的基础。近年来随着生产条件的布局加强,将进一步提升批产交付能力。

公司是粉末高温合金领域的重要研发和生产基地,研制成功的FGH4091FGH4095FGH4096FGH4097FGH4098等粉末高温合金盘锻件满足了国家多个航空发动机的设计和应用需求。随着粉末高温合金市场需求快速增长,型号需求开始放量。近年公司在FGH4096粉末盘挤压开坯和等温锻造制备技术上取得重大突破,粉末盘产品成功通过了系列关键考核验证,为未来粉末高温合金的市场开发提供了保障。

Ti2AlNbNi3Al金属间化合物依托多年来的技术储备,持续保持技术领先优势,完成Ti2AlNb合金板材、环轧件和盘锻件等新产品的研发试制工作;完成Ni3Al合金叶冠耐磨材料研发并推广用于多型航空发动机,开发出新型整体细晶涡轮新材料高温持久和疲劳性能,较传统高温合金提升1倍以上,开发出可熔焊、可打印、可铸造的1100℃以下服役的新材料,正在开展推广应用。

氧化物弥散强化(ODS)高温合金具有优异的高温强度和抗氧化耐腐蚀性能。公司完成ODS合金生产扩产项目,解决了篦齿环供应瓶颈问题,建立了我国第一条完整的氧化物弥散强化高温合金生产线,并且在民用领域开展推广应用。

3D打印技术在航空航天领域应用需求快速增长,公司积极布局了研发中心和生产基地,集成了材料开发、母合金、制粉、打印、热等静压、检测等全链条技术能力,在航空和航天领域取得了推广应用,快速成长为国内的优势力量。

五、中航上大高温合金材料股份有限公司

(一)高温合金产品

公司高温合金主要为变形高温合金产品。

(二)高温合金技术成果

在高温合金领域,GH4169 系列锻棒件及航空发动机叶片用棒材已在多个型号发动机上批产供货。

GH3230GH4586GH5188GH141 等牌号参与了我国多个科研型号的配套任务,以GH6159GH738 为代表的小规格棒材实现进口替代,已成为国内市场占有率最高的产品。

2012 年启动“中航工业再生战略金属及合金工程”项目进军军用高温合金领域以来,公司持续投入建成国际一流的全流程核心产线,涵盖预处理、冶炼、锻造及检测四大环节。

公司拥有国内唯一的全自动无污染合金返回料预处理线,可实现高温合金及其他特种合金生产流程中高温合金及其他特种合金返回料高比例直接应用;优化的三联真空冶炼工艺产线通过增设真空加料系统适配返回料投料,并在保护气氛电渣环节创新引入抽锭功能保证电渣锭无锥度,显著提升后续真空自耗熔炼稳定性;高品质锻造产线则依托大吨位、高频次设备实现锻棒件全长的近等温锻造。

目前,公司已配备60MN 快锻机组、多规格真空感应炉、保护气氛电渣炉、真空自耗炉、抽锭电渣炉等先进设备集群,这些装备既是实现高温合金等特种合金高质量可循环制备的关键基础,更是推动战略材料进口替代的核心竞争力所在。

公司是国内首家掌握高温合金返回料再生应用技术,并形成产业化、通过发动机试车考核的企业,公司可将70%返回料直接用于GH4169 等牌号生产,成本可降低20%-30%,同时通过多次真空精炼提升材料纯净度。该技术打破了国外企业的长期垄断,填补了国内空白,且总体水平达到国内领先、国际先进。

依托核心技术,公司GH6159GH4141GH4738等牌号产品已实现进口替代。

在高返回比再生高温合金制备和关键战略材料进口替代两个方面取得了重大突破。在高返回比再生高温合金制备方面,公司突破传统全新料特种合金材料制备方式,聚焦以高温合金为代表的特种合金产品高值、高效、高技术循环再生技术,在国内首创了第二种高温合金工艺路线,实现了高温合金高返回比生产制备,全面建立了关键战略材料返回料循环再生体系。

公司在做好既有领域产品开发和推广的同时,积极拓展民航业务,持续推进商发认证进程,在原有多个项目认证基础上,扩展了IN718GH4169D 等高温合金锻件用大规格棒材验证。在商飞完成了国内多资源产品开发需求的对接,并对4项材料开展了国内多货源开发申请工作。公司已与国际客户霍尼韦尔、卡特彼勒、GE、罗罗、贝克休斯、斯伦贝谢、西门子等建立联系,产品已获得应用或正在验证过程中,有望在未来获得广阔增长空间。

750℃以上高温高强难变形高温合金研制。实现耐750°C以上高温高强难变形高温合金批量化稳定生产,产品全面满足750°C以上极端工况使用要求,通过航空航天高端机型相关认证。

填补国内750°C以上高温区间高强难变形高温合金的技术空白,打破国外对该类高端合金的技术垄断,拓展公司在航空航天高端核心部件领域的应用场景,构建高壁垒核心技术体系,提升公司在高端高温合金领域的行业地位与产品溢价能力。

六、万泽实业股份有限公司

(一)高温合金产品

公司高温合金产品主要是铸造合金、粉末合金。

镍基高温母合金;该产品主要作为母材或应用于热端部件的生产中,如粉末冶金制粉、高温合金铸造等;

(二)高温合金技术成果

已建立超高纯度粉末冶金制粉核心技术体系,主要是将高温母合金进行雾化,来完成高温合金粉末的制备,其粉末主要用于制造先进发动机的涡轮盘、封严篦齿盘等粉末盘件的生产,产品已经经过考核认证,进入批量生产。

已掌握高温合金粉末涡轮盘件、篦齿盘等构件制备的核心工艺及其参数控制技术,成功研制并交付高温合金粉末盘件并通过装机长试考核,进入批量生产阶段。

公司是国内极少数具备从高温合金材料研发到部件制备全流程研制能力的民营企业,并与国内部分科研院所和企业建立了长期稳定的合作关系。

公司现已形成完整的研发检测体系,拥有从母合金熔炼、粉末制备、铸造成型、产品理化性能检测的全套设备;已完成了多项关键技术攻关,开发了多项具有自主知识产权的高温合金材料,取得高温合金业务相关的多项专利,并与国内部分科研院所和企业建立了长期稳定的合作关系。

公司已掌握高温母合金、高温合金粉末以及精密铸造叶片、粉末盘等热端部件生产的先进技术,并利用自主开发的数据库+全流程模拟仿真软件系统WeICME+AI技术,建立了超高纯度高温合金熔炼、涡轮叶片无余量精密铸造技术体系,所生产的定向、单晶及等轴晶叶片和粉末涡轮盘等产品,已先后在多型号航空发动机、燃气轮机等装备中获得应用,并具备了批量生产的工程能力。

完成第三代单晶高温合金精密铸造工艺研究,并在航空发动机和燃气轮机领域取得突破应用

在中小型燃机方面,公司的高温合金产品获得了龙江广瀚的高度认可并获得金牌供应商称号,承接了龙江广瀚从2MW40MW的全系列燃机高温合金叶片;在中重型燃气轮机方面,先后与上海电气、联合重燃等国内主机厂进行合作,并成功进入东方电气、杭汽等主机厂供应商体系,跻身国内顶级供应商;在燃气轮机海外市场,公司也取得了多型燃气轮机叶片订单,覆盖了6MW32MW50MW以及480MW多型燃气轮机叶片。

在中小型涡轴涡桨方面,顺利完成上海尚实的多型发动机全系列高温合金叶片以及粉末冶金盘件的交付任务。

在与航发动力的相关业务方面,前期承接的某项目已经进入批产状态,提前完成了质量改进计划;同时承接了2型预研大推力发动机多款单晶叶片,包含三代单晶、双联双层壁导叶等多项高难度任务,部分已完成鉴定并交付试车。此外,上海万泽获得了中航发商发金牌供应商突出贡献优秀集体称号;公司相关高温合金产品还获得了青岛中科国晟公司、成立航空、博马科技、中国中车、Wabtec运输、福鞍股份、无锡透平、源清动力、西门子全球能源公司、Garrett Motion SARL等行业重要企业的高度认可,完成了相关订单的交付,取得了相应突破。

七、北京航空材料研究院股份有限公司

(一)高温合金产品

公司高温合金产品主要是铸造合金、粉末合金、变形高温合金。

(二)高温合金技术成果

拥有完整的高温合金母合金及大型高温合金铸件制备技术体系,可供应60 余种牌号的高温合金母合金(其中航空发动机用高温合金牌号40 余种)和数种功能材料,满足航空航天、燃机、汽车、医疗、核电等多个领域的需求;此外,可根据用户的使用要求提供高温合金母合金定制产品。高温合金熔铸事业部通

高温合金熔铸事业部率先在国内开展了高温合金母合金返回料应用研究并取得了一定进展,目前已有多个牌号由返回料制备的母合金各项指标达到验证方案要求,进入零件级或装机试车验证阶段,研发进度和技术水平处于国内行业领先地位。

高温合金母合金业务方面,公司产品覆盖国内绝大多数批产的航空发动机热端部件制造用高温合金母合金产品,具备大型高温合金铸件的设计和制造能力。

高温合金母合金作为产业链重要的基础性材料,公司致力于不断提升合金品质,通过持续开展工艺改善和洁净化生产行动,母合金纯净度和整体质量得到大幅提高,下游用户产品合格率稳步提升,高温合金技术研发团队与航材院高温材料研究所在新合金研制、工艺提升和产品适配性等方面开展了深度合作。同时公司作为国家高新技术企业,建立了完善的研发创新体制,持续加大研发投入

公司完成新型850℃ 承温铸造高温合金母合金微量元素控制技术和制备。