报告链接:《中国高温合金市场发展现状、趋势与投资前景预测调研分析报告(2026版)》


根据公开数据,我们对高温合金主要应用领域的未来需求进行梳理统计,预计未来每年我国高温合金需求约5.82 万吨,市场空间广阔。
(一)高温合金助力国之重器,与航空航天产业齐飞
高温合金是航空发动机重要材料,是多个核心部件的性能保障。据《航空发动机材料结构的发展情况》,在新型的航空发动机中,高温合金用量占发动机总重量的40%~60%以上,主要用于燃烧室、涡轮导向叶片(又称导向器)、涡轮工作叶片、涡轮盘等热端部件,此外还用于机匣、环件、尾喷口等部件。
燃烧室是发动机各部件中温度最高的区域,燃烧室内燃气温度可高达 1500-2000°C,作为燃烧室壁的高温合金材料需承受800-900°C的高温,局部甚至高达1100°C以上。除需承受高温外,燃烧室材料还应能承受周期性点火启动导致的急剧热疲劳应力和燃气的冲击力。用于制造燃烧室的主要材料有高温合金、不锈钢和结构钢,其中用量最大、最为关键的是变形高温合金。
涡轮导向叶片用来调整燃烧室出来的燃气流向,是涡轮发动机上承受温度最高、热冲击最大的零部件。其材料工作温度最高可达1100°C以上,但涡轮导向叶片承受的应力比较低,一般低于70MPa。该零件往往由于受到较大热应力而引起扭曲,温度剧变产生热疲劳裂纹以及局部温度过高导致烧伤而报废。因此,涡轮导向叶片大多采用精密铸造镍基高温合金和钻基高温合金生产。
涡轮工作叶片是涡轮发动机中工作条件最恶劣也是最关键的部件,由于其处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件。涡轮工作叶片在承受高温的同时要承受很大的离心应力、振动应力、热应力等。其所承受温度低于相应涡轮导向叶片50-100°C,但在高速转动时,由于受到气动力和离心力的作用,叶身部分所受应力高达 140MPa,叶根部分达280-560MPa,涡轮工作叶片材料大多也是精密铸造镍基和钻基高温合金。涡轮工作叶片其结构与材料的不断改进已成为航空发动机性能提升的关键因素之一。
涡轮盘在四大热端部件中所占重量最大。涡轮盘是航空发动机上的重要转动部件,工作温度不高,一般轮缘为550-750°C,轮心为300°C左右,因此盘件径向的热应力大,特别是盘件在正常高速转动时,由于盘件质量重达几十至几百千克,且带着叶片旋转,要承受极大的离心力作用,在启动与停车过程中又构成周期性的大应力低周疲劳。用作涡轮盘的高温合金为高强度、高持久蠕变性能的变形高温合金和粉末高温合金。在我国,涡轮盘中变形高温合金GH4169合金用量最大、应用范围最广。
(二)自主研制燃气轮机相继落地,国内高温合金市场需求放量
燃气轮机的核心部件是压气机、燃烧室和燃气透平(即热能动力领域的涡轮机)。受工作环境的限制,燃烧室和燃气透平的主要使用镍基高温合金和钴基高温合金制造。
(三)其他市场应用:高温合金应用场景丰富,多点开花
在核电装备制造业中,高温合金材料因其具有的耐高温、耐高强度等优异特性,具有难以替代的作用,主要应用于承担核反应工作的核岛内。核电装备中主要使用高温合金的部件包括燃料机组、控制棒驱动机构、压力容器、蒸发器以及堆内构件、燃料棒定位格架、高温气体炉热交换器等,这些部件在工作时需要承受600-800°C的高温,需要较高的蠕变强度,必须采用高温合金材料。
汽车涡轮增压器是最主要的车用高温合金应用领域,国外的重型柴油机增压器装配率100%,中小型柴油机也在不断地增大装配比例,英、美、法等国家装配比例已达80%左右,相较之下,我国50%的装配率仍有一定提升的空间。据中国汽车工业协会统计,2021年,汽车产销2608.2万辆和2627.5万辆,同比增长3.4%和3.8%,结束了自2018年以来连续三年下降趋势。扣除354.5万辆新能源汽车产量,2021年国内燃油车产量2253.7万辆,根据每万辆汽车涡轮增压器高温合金用量约为4.2吨计算,2021年汽车领域的高温合金用量达到9466吨。
石油化工各类机械设备一般运行环境恶劣,核心零部件多采用高温合金材料制造。石油化工设备的工作环境较为恶劣,大多在高温、腐蚀性环境中运行,对于设备制造材料的要求较高。如火焰式加热炉、集合管、阀门、反应器再热器、波纹管,均为高温部件,需使用大量高温合金。油气开采的工作环境高压、高温及易腐蚀,而深井开采的工作环境更恶劣。现代油气开采通常选用镍基高温合金,主要牌号有:IN718、IN625、IN725、IN825、IN925。


