粉末高温合金

摘要：从总体上讲，国内粉末高温合金企业生产技术和生产规模与发达国家相比仍有较大的差距，且产品生产和研发主要面向下游最为紧缺和关键的产品，导致本土企业粉末高温合金产品生产和销售规模仍然较小。2022年我国粉末高温合金需求量高达4606吨；但2022年我国粉末高温合金产量仅为921吨，仍有大量产品依靠进口补足。

一、定义及分类

粉末高温合金是指采用粉末冶金工艺生产的高合金化程度的高温合金材料。通常是以镍为基体，添加有Co、Cr、W、Mo、Al、Ti、Nb、Ta 等多种合金元素的一类具有优异的高温强度、抗疲劳和抗热腐蚀等综合性能的合金，是航空发动机涡轮轴、涡轮盘挡板、涡轮盘等关键热端部件的首选材料。粉末高温合金通常按合金强化方式分为弥散强化型和沉淀强化型两类。

二、行业政策

1、主管部门和监管体制

粉末高温合金行业的主管部门为国家发展和改革委员会、工业和信息化部；行业自律性组织包括中国有色金属工业协会、中国金属学会高温材料分会等。

国家发展和改革委员会主要负责承担规划重大建设项目和生产力布局的责任，拟订全社会固定资产投资总规模和投资结构的调控目标、政策及措施，衔接平衡需要安排中央政府投资和涉及重大建设项目的专项规划等工作。工业和信息化部主要负责拟订高技术产业中涉及生物医药、新材料、航空航天、信息产业等的规划、政策和标准并组织实施，指导行业技术创新和技术进步，以先进适用技术改造提升传统产业，组织实施有关国家科技重大专项，推进相关科研成果产业化，推动软件业、信息服务业和新兴产业发展。

中国有色金属工业协会主要负责调研并制定行业发展规划、产业政策；制定、修订行业标准；开展行业统计调查；参与质量管理监督工作和资质审查；组织行业技术交流与合作等。中国金属学会高温材料分会主要负责组织行业性协作、组织全国性学术交流和国际合作交流；参与制定高温合金生产、工艺技术、检测等行业性标准，编撰技术性书籍与辞典手册。

2、行业相关政策

在全球产业竞争格局重大调整的宏观背景下，我国政府陆续发布《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》《原材料工业“三品”实施方案》等产业政策，鼓励高温合金、航空用高性能合金等关键基础材料研发和产业化，推动在高温合金、高性能纤维材料、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料、大尺寸硅片、电子封装材料等领域实现技术突破。同时，自2024年2月1日起施行的《产业结构调整指导目录(2024年本)》将高温合金，精密合金，高纯度、高品质合金粉末等列入鼓励类项目。国家出台一系列促进粉末高温合金这一细分领域发展的产业政策，明确关键战略材料的发展重点和应用场景，加快新材料产业的发展，为我国粉末高温合金发展提供了良好的政策环境和强有力的政策支持。

三、发展历程

1962年，美国杜邦公司根据二氧化钍在钨中具有弥散强化作用的原理，研制出一种用粉末冶金工艺制成的二氧化钍弥散强化的高温材料，称之为TD镍，从而开启了粉末高温合金的发展历程。中国粉末高温合金的研究起步相对较晚，开始于20世纪70年代后期。20世纪80年代初，FGH95合金成为我国定型研制的第一种粉末高温合金。20世纪90年代末，我国研制出以FGH96合金为代表的使用温度为750℃的第二代损伤容限型粉末高温合金。进入21世纪以来，我国第一代高强型合金以及第二代损伤容限型粉末高温合金日益成熟。与此同时，美国、法国和英国等都相继开发出了第三代粉末高温合金，如美国的Alloy10, ME3和LSHR等合金以及法国的NR3, NR6等合金。目前，美国、俄罗斯、英国和法国等第四代粉末高温合金生产技术已较为成熟，工作温度可达815℃，还具有强度高、损伤容限大的性能特点。我国正在研制高强损伤容限型第三代粉末高温合金，并对高工作温度、高强度和高损伤容限的新型第四代粉末高温合金开展了补充探索研究。

四、行业壁垒

1、技术壁垒

粉末高温合金材料在成型过程中有高温强度大、导热性强、镍钴强化元素含量高、开裂倾向大等特点，材料成型难度极大，对设备、成型工艺、工装模具、基础研发要求高。同时，化学成分及其含量均会影响粉末高温合金的性能，研究不同元素的交互作用，探究关键合金元素的作用机制，掌握元素对粉末高温合金组织和性能的影响规律，成为潜在进入企业的重要技术门槛。

2、资质壁垒

粉末高温合金属于新型高温合金材料，经铸造加工后广泛用于航空航天、燃气轮机、军工等领域。下游应用领域，尤其是军工领域具有一定的特殊性，其在筛选供应商时通常要求粉末高温合金企业取得相应的资质或认证。业务资质是企业综合竞争力的重要体现，但认证要求高、审核流程严格、耗费时间长，新进入企业难以在短时间内取得，从而形成较高的资质壁垒。

3、资金壁垒

粉末高温合金行业具备较高的资金壁垒。一方面，粉末高温合金是典型的技术密集型产业，产品生产需要配备大量的仪器设备以及专业技术人员。随着我国设备制造智能化发展加快，以及劳动力成本上升，企业支出随之上涨。另一方面，随着应用领域不断拓展、新技术的融合与革新，我国粉末高温合金产品更新迭代进程加快，需要企业持续进行研发投入，推进技术、产品升级。

五、产业链

1、行业产业链分析

粉末高温合金产业链上游主要为镍、钴、铁等金属材料以及熔炼炉、电渣炉等生产设备。目前，我国粉末高温合金生产所需原材料大多由国内厂商供应，其主要原材料镍属于国家战略性物资，行业集中度高，市场供应相对稳定。随着我国机械制造工艺愈发成熟，熔炼炉等高温生产设备基本实现自主生产，完成进口替代。同时，大数据、人工智能等新兴产业的深入融合，促使仪器设备趋于自动化、智能化方向发展，为我国粉末高温合金生产提供便利。

产业链下游为航空发动机、能源电力、燃气轮机、汽车制造、军工等应用领域。我国粉末高温合金属于新型高温合金材料，是制造航空航天发动机热端部件的关键原材料，目前批量用于国内多个型号的航空发动机制造，适用于多种超高温场景。在我国自主研制航天发动机、大型发电设备生产规模和生产技术不断提高以及“一带一路”带动工业出口等因素的驱动下，粉末高温合金需求量不断上升，促进行业高速发展。中国粉末高温合金行业产业链如下图所示：

粉末高温合金行业产业链

金属材料

贵研铂业股份有限公司

青岛中资中程集团股份有限公司

宝山钢铁股份有限公司

江西铜业集团有限公司

紫金矿业集团股份有限公司

铜陵有色金属集团控股有限公司

熔炼炉

西子清洁能源装备制造股份有限公司

中兴能源装备有限公司

浙江宇清热工科技股份有限公司

沈阳市统达真空设备有限公司

电渣炉

浙江电渣核材有限公司

合智熔炼装备（上海）有限公司

沈阳东大中乌冶金技术工程有限公司

西安天锐冶金机电设备有限责任公司

上游

中国航发北京航空材料研究院

北京钢研高纳科技股份有限公司

万泽实业股份有限公司

上海中洲特种合金材料股份有限公司

中游

航天发动机

能源电力

燃气轮机

汽车制造

下游

2、行业领先企业分析

（1）北京钢研高纳科技股份有限公司

北京钢研高纳科技股份有限公司成立于2002年，是国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，具有制造先进航空发动机亟需的粉末高温合金和ODS合金的生产技术和能力。钢研高科产品定位在高端和新型高温合金领域，面向客户以航空航天发动机装备制造企业和大型的发电设备企业集团为主，同时也向冶金、化工、玻璃制造等领域的企业销售用于高温环境下的热端部件。2023年上半年，钢研高科包括粉末高温合金在内的新型高温合金业务收入为1.96亿元，同比增长20.16%；毛利率为54.34%。

（2）万泽实业股份有限公司

万泽实业股份有限公司成立于1992年，主要经营微生态活菌产品、高温合金及其制品的研发、生产及销售业务。在高温合金业务方面，万泽股份已建立超高纯度粉末冶金制粉核心技术体系，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。2023年万泽股份高温合金业务收入为2.54亿元，同比增长48.52%；毛利率为35.76%。

六、行业现状

中国粉末高温合金的研究始于1977年，目前已研制了FGH95合金、FGH96合金等产品，主要应用于航空发动机上的高压涡轮盘等重要部件，此外还可用于核电设备等领域。从区域分布来看，我国粉末高温合金企业的分布状况具有东多西少的特点，广东、北京、上海、陕西等省市的生产厂商实力更为雄厚。但从总体上讲，国内粉末高温合金企业生产技术和生产规模与发达国家相比仍有较大的差距，且产品生产和研发主要面向下游最为紧缺和关键的产品，导致本土企业粉末高温合金产品生产和销售规模仍然较小。2022年我国粉末高温合金需求量高达4606吨；但2022年我国粉末高温合金产量仅为921吨，仍有大量产品依靠进口补足。

七、发展因素

1、有利因素

（1）下游需求持续增长

我国粉末高温合金材料广泛应用于航空航天、燃气轮机等行业。一方面，我国宏观经济的健康平稳增长，自然带动航空航天等产业快速发展，从而推动相关产业对粉末高温合金材料的需求增长。另一方面，随着国内高性能材料生产企业技术水平的提升，民用航空发动机和燃气轮机等重大装备逐步实现自主可控。在此背景下，我国着力发展国产材料体系化自主研制和保障能力，为我国粉末高温合金发展提供良好的市场机遇。

（2）国家政策的有力支持

在全球产业竞争格局重大调整的宏观背景下，我国政府陆续发布《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》《原材料工业数字化转型工作方案（2024—2026年）》等产业政策。一系列鼓励政策通过设定关键战略材料综合保障能力的发展目标，明确关键战略材料的发展重点和应用场景，加快新材料产业的发展，进而推动我国粉末高温合金生产技术创新，支撑产业升级。

（3）国防开支的适度增长

目前，我国政府鼓励、支持和引导非公有制经济参与国防科技工业建设，推动发展、促进竞争，提高军民两用高新技术产业如航天、航空和船舶等领域的研制生产能力和水平。同时，我国国防开支逐步与国家经济发展水平相协调，继续保持适度稳定增长。作为国防开支中的重要组成部分，粉末高温合金等新型材料的广泛应用军工领域，我国国防开支保持稳定增长态势，推动战斗机等先进武器装备列装，从而扩大我国粉末高温合金的潜在市场。

2、不利因素

（1）企业经营成本不断上升

目前，我国粉末高温合金正处于快速发展阶段，市场规模不断扩大。而粉末高温合金在生产过程中，需要使用较多的金属原材料如镍、铜等，若市场供求关系失衡，易导致原材料市场价格较大波动，从而给从业企业带来一定的经营风险。同时，为不断提升自身核心竞争力，国内生产商需持续投入资金，加大新产品研发力度，企业经营成本持续上升。

（2）核心技术相对欠缺

我国粉末高温合金产业基础以及下游应用开发较国外先进国家起步时间晚，在技术生产配套能力上与国外先进企业尚有较大的差距。另外，在国际形势日趋紧张的背景下，欧美国家在涉及航空航天应用领域的高温合金产品及其制备技术对我国采取技术封锁，也在一定程度上影响我国粉末高温合金生产技术水平的发展速度。

（3）产品替代风险加大

粉末高温合金因其高温强度、抗疲劳和抗热腐蚀等优异特性被广泛应用于复杂环境中，但随着下游产业高速发展，对新型材料的承温能力、理化性能、力学性能等方面提出更高要求，从而使行业创新压力增大。同时，我国金属基复合材料、碳纤维复合材料等高温材料在产品研发、产业化应用等方面不断取得突破，且相较于粉末高温合金具有使用寿命、制造和维护成本、铸造工艺性能等方面的优势，可能导致我国粉末高温合金在部分应用领域存在被替代的风险。

八、竞争格局

粉末高温合金行业具有较高的技术壁垒，目前，全球的粉末高温合金产量主要集中在美国、英国及日本三个国家，这些国家高性能金属粉末生产技术先进，并且增材制造、粉末冶金等工艺发展水平较高，航空发动机制造能力强，是全球主要的粉末高温合金生产和需求市场。其中美国拥有全球领先的高温合金研发工艺和应用技术，同时也是全球高温合金最大的产出国。我国的粉末高温合金研究生产的企业和单位主要分为两类，一类是以钢铁研究总院、北京航空材料研究院、中国科学院金属研究所、北京科技大学等为代表的研究单位，这些研究所也会生产一些小批量的粉末高温合金产品；另一类就是以钢研高纳、万泽股份、中洲特材等粉末高温合金生产厂商。其中钢研高纳是国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，具有制造先进航空发动机亟需的粉末高温合金和ODS合金的生产技术和能力，其粉末高温合金产量处于行业领先地位。

九、发展趋势

随着国家对战略性新材料产业扶持力度加大，粉末高温合金材料及其制品行业正处于历史转折点。军用飞机采购提速及航空发动机订单增长，叠加核电、汽车、燃气机轮等其他下游应用领域取得长足的发展，我国粉末高温合金市场需求快速增长，为行业持续高速增长提供了强劲动力。未来，在国家的大力支持以及下游需求的推动下，我国粉末高温合金制粉技术以及成形工艺将进一步提升，自主研发和生产能力持续提高，逐步实现国产化替代。此外，技术不断创新、研发投入持续加大将催生一批粉末高温合金新品种，将进一步扩大粉末高温合金的应用领域。