2017年中国高温合金需求分析

（一）应用领域：航空 、航天、航海发动机主力用材，我国用于军工占比高达 80%

高温合金应用广泛，全球高温合金航空航天需求超55%，我国军用高温合金占比达80%。高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，之后逐渐应用到电力工业、汽车工业、石油石化、玻璃建材等诸多工业领域。根据统计数据，全球每年消费高温合金材料约 28 万吨，其中航空航天等军工领域需求占55%，民用领域如电力、机械、汽车、石油石化等领域占 45%左右；而根据文栋等 2016 年发表在《工程技术》杂志的《高温合金材料特性及加工技术进展》一文，我国军用高温合金需求占比高达 80%，而民用高温合金需求仅占 20%。民用高温合金占比水平相比全球水平仍有提升空间。

全球高温合金需求中航空航天占比为55%

数据来源：公开资料、智研咨询整理

我国军工用高温合金需求占比达80%

数据来源：公开资料、智研咨询整理

1、航空发动机：高温合金占先进航空发动机总重达40~60%

（1 ）高温合金是先进航空发动机主体材料

美国第三代战斗机典型发动机F110-GE-129重量为3980磅（即1805.29Kg）；根据师昌绪2006年主编的《中国高温合金50年》，先进发动机中高温合金用量占发动机总重50 ％以上；因此可估算出单台先进航空发动机中高温合金用量可达902.65Kg 以上。 目前主流航空发动机中 高压压气机叶片、高压涡轮叶片、低压涡轮叶片和尾喷口收敛调节片基本由高温合金制造。

（2）高温合金的性能决定航空发动机的性能

军用航空燃气涡轮发动机通常可以用其推重比（推重比=发动机推力/ 发动机自重）综合地评定发动机的水平，而涡轮前燃气涡温度对发动机推重比有最直接、最显著的影响，也成为发动机划代最突出的判别依据之一。

高温合金的性能决定航空发动机的性能

数据来源：公开资料整理

（3 ）发动机性能制约着我国武器装备发展，高温合金性能差距较大是主因

航空发动机是保证国家安全、彰显强国地位的航空武器装备的“心脏”。长期以来我国空军先进战机涡轮风扇发动机和海军大型舰艇燃气轮机大量依赖于进口，国产发动机与美国等发动机强国存在代差。如目前我国主力三代战机J-11B/D采用的国产“太行”涡轮风扇发动机推重比为7~8，仅相当于美国20世纪80年代用于FA18战机上的F110发动机。目前美国第四代战机F35主要采用F135型发动机，其推重比已达10~12，而我国推重比10的WS15发动机尚未完成定型。

（4）预计未15 年我国新增航空用高温合金原材料需求量达22215 吨 ，40%仍依赖进口

对军用航空发动机对高温合金的需求进行了测算。测算的基本假设有：先进航空发动机平均寿命约3000小时；我国空军平均每年训练时长约200小时以上，且每台发动机均配一台备份发动机；现有及新增军用飞机双发和单发飞机数量比例为1:1；单台发动机重量为1.5吨，高温合金用量占比为50%，高温合金部件平均成材率30%。

根据英国《飞行国际》杂志发布的《世界空军》报告，我国2016年军用飞机数量达2955架，总量落后于美国和俄罗斯，居全球第三位；我国2016年军用飞机数量相比2011年增加357架，计算可得复合年增长率为2.75%。若保持该复合年增长率，预计未来15年我国将新增军用飞机数量达1484架。基于现有及新增军用飞机单发和双发数量比例为1:1的基本假设估计，未来15年我国将新增军用航空发动机数量达8886台，新增高温合金原材料需求量达22215吨。

2016 年我国军用飞机数量排名全球第三

数据来源：公开资料、智研咨询整理

2011~2016 年我国军用飞机数量及增长率

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2、火箭发动机：高温合金为火箭发动机燃烧室和涡轮泵主材

（1 ）火箭发动机燃烧室和涡轮泵关键用材

高温合金是火箭发动机 核心部件燃烧室和涡轮泵的关键用材。液体火箭发动机主要由燃烧室和喷管、涡轮泵和活门自动器等三大部分组成。其中燃烧室和喷管容纳推进剂燃烧，产生3000℃以上的高温和30~200个大气压的高压气体并高速从喷管喷出，形成强大的推力；涡轮泵的作用是对氧化剂和燃烧剂提高压力，以便注入燃烧室。燃烧室和涡轮泵两大核心部件均采用高温合金材料。

火箭发动机结构

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（2）预计未来15 年我国火箭发动机用高温合金需求达2880 吨，已实现完全国产化

对航天火箭发动机对高温合金的需求进行了测算。根据顾明初1998年在中国航空学会重量工程专业学术会发表的《液体火箭发动机的结构质量》一文，火箭发动机核心部件涡轮泵质量占发动机质量的20~26%（下文测算时取平均值23%），燃烧室质量占发动机质量的1.2~3.3%（下文测算时取平均值2.3%）。我国未来主力运载火箭长征七号采用的YF-100液氧-煤油火箭发动机单台质量为1.9吨，每枚火箭采用6台YF-100火箭发动机，则每枚火箭涡轮泵及燃烧室总质量，即每枚长征七号火箭所用高温合金部件质量约为2.88吨。若假设高温合金部件成材率为30%， 则每枚长征七号所需高温合金质量为9.6 吨。

目前我国每年航天发射次数在15至25次左右。假设未来15年我国将保持年均20次的火箭发射频率，且均采用主力运载火箭长征七号， 则未来15 年内我国火箭发动机用高温合金需求量达2880

我国近年航天发射次数在15~25 次左右

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我国航天火箭发动机用高温合金完全国产，但水平与国外先进水平差距较大 。目前我国火箭的国产化率已达99%到100%，基本实现完全国产化。我国航天火箭发动机用高温合金已经形成了较为完善的材料体系和产品系列，但相较于欧美及俄罗斯等航天强国的先进水平还有较大差距。