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单晶高温合金是生产航空发动机叶片关键材料 行业技术壁垒高

2021-01-13 17:56      责任编辑:周圆    来源:www.newsijie.com    点击:
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单晶高温合金是生产航空发动机叶片关键材料 行业技术壁垒高

  单晶高温合金以单个晶体为单位,合金化程度高,与传统高温合金相比,具有化学成分均匀、不易产生裂纹源、抗蠕变性能优、热加工性能优、成形性能好、使用寿命长等特点,可以应用在对材料耐高温性、耐腐蚀性、载荷能力、使用寿命等要求高的航空发动机叶片领域,是一种高技术含量新材料。
 
  单晶高温合金研发技术难度大,需要拥有丰富经验的专业人员,经历长时间进行研究开发。单晶高温合金研发问世之后,还需要进行大量实验来证实其能够在航空发动机上使用。总的来看,单晶高温合金行业进入的人才、技术、资金壁垒高。
 
  随着合金技术不断进步,在全球范围内,单晶高温合金产品已经从第一代发展到了第五代。其中,第三代单晶高温合金是镍基单晶高温合金,晶体晶界少,耐高温性能优,抗蠕变性能高,是先进航空发动机中应用较多的产品类型,代表性产品是ReneN6、CMSX-10。第四代单晶高温合金是在第三代单晶高温合金基础上研发的产品,现阶段已经具备批量生产能力。第五代单晶高温合金技术尚不成熟,还需要不断改进,现阶段应用极少。
 
  我国于20世纪80年代开始研究单晶高温合金,现阶段具有第四代单晶高温合金生产能力,也已经开发出第五代单晶高温合金产品。单晶高温合金性能的提升,是依靠添加铼、镱、镥、钌等稀有金属实现的,这些稀有金属在全球范围内储量极少,限制了单晶高温合金技术进一步升级。同时,单晶高温合金发展到第五代,其使用温度已经接近极限,未来即使投入较大代价可提升的空间也较小。现阶段,我国以及其他国家研究单晶高温合金时,在提升材料性能的同时对稀有资源依靠度的降低更为关注。
 
  全球单晶高温合金研究机构及生产企业数量较少,主要是美国GE公司、美国Cannon-Muskegon公司、美国P&W公司、英国RR公司、英国Mond Nickel公司、日本国立材料研究所、北京航空材料研究院、中国科学院金属研究、成都航宇超合金技术有限公司等。
 
  根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年单晶高温合金行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,单晶高温合金技术含量高,产品附加值高,全球产量有限,主要应用在航空发动机叶片领域,其他领域应用极少。一台先进航空发动机叶片制造所需单晶高温合金在50kg左右,全球每年单晶高温合金需求量在300吨左右,需求量较少,但由于其价格高,全球每年单晶高温合金市场容量在250亿元上下。
 
  新思界行业分析人士表示,单晶高温合金研发及生产能力体现出一个国家在新材料领域的尖端技术实力,叶片是航空发动机的关键部件,单晶高温合金的技术实力以及供应能力也直接体现了一个国家航空发动机的制造能力,全球仅有美国、英国、日本、中国等少数国家具有生产能力。但与美国、英国相比,我国单晶高温合金行业在产品性能稳定性方面还存在差距,未来还有较大进步空间。
 
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