高温合金的发展历史

1. 国际发展

自20世纪30年代末以来，高温合金在英国、德国和美国得到了研究。第二次世界大战期间，为了满足新型航空发动机的需要，高温合金的研究和使用进入了一个蓬勃发展的时期。20世纪40年代初，英国首次在80ni-20cr合金中加入少量铝和钛形成伽玛相进行强化，研制出第一种高温强度镍基合金。同时，为了适应活塞式航空发动机涡轮增压器的发展，美国开始用维塔利姆钴基合金制造叶片。

此外，美国还研制了镍基合金，用于制造喷气发动机燃烧室。之后,为了进一步提高合金的高温强度,冶金学家添加钨、钼、钴等元素的镍基合金铝和钛的含量增加,开发了一系列品牌的合金,如镍铬钛合金在英国,mar-m和在美国。通过在钴基合金中加入镍、钨等元素，研制出x-45、ha-188、fsx-414等多种高温合金。钴基高温合金由于钴资源的缺乏，发展受到限制。

20世纪40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现了a-286和Incoloy901两个牌号。然而，由于高温稳定性差，自20世纪60年代以来发展缓慢。苏联在1950年前后开始生产“ЭИ”品牌的高温镍基合金,然后生产“ЭП”一系列变形高温合金和ЖС一系列铸造高温合金。20世纪70年代，美国还采用新的生产工艺制造定向晶片和粉末冶金涡轮盘，并研制了单晶片等高温合金部件，以满足航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要。

到目前为止，国际市场每年消耗30万吨高温金属合金，广泛应用于各个领域:近年来，全球航天工业对新能源飞机的需求量很大。目前，空客和波音有1万多架这样的飞机等待交付。精密元件是全球领先的高温合金复杂金属部件和产品制造企业，以及航空航天、化工加工、石油天然气冶炼和污染防治等行业的镍、钴等高温合金供应企业。精密零部件公司是波音、空客、劳斯莱斯、庞巴迪等军工航空航天企业指定的零部件制造商。

2. 国内发展

自1956年以来，首次成功地对GH3030高温合金加热炉进行了试验。到目前为止，我国高温合金的研究、生产和应用经历了60多年的发展历程。高温合金60年的发展可分为三个阶段。

第一阶段:1956年至20世纪70年代初，我国高温合金处于开拓和起步阶段。本阶段主要是仿照前苏联高温合金为主要合金系列，如:GH4033、GH4049、GH2036、GH3030、K401、K403等。

第二阶段:70年代中期至90年代中期，是我国高温合金的改进阶段。在主阶段，对欧美型号发动机进行试制，改进了高温合金的生产工艺和产品质量控制。

第三阶段:90年代至今，是我国高温合金发展的新阶段。在这一阶段，应用和开发了一系列新技术，开发和生产了一系列高性能、高品位的新型合金。

目前，高温合金研究单位是钢铁研究所、北京航空材料研究所、金属研究所、中国科学院、北京科技大学、东北大学、西北工业大学等，主要生产企业有:中航、凯尔高石有色冶炼、抚顺特钢、特钢、特钢及第二重型机械集团公司均通航模锻(双)厂等。在此基础上，发展了自主研发高温合金新材料、新工艺的能力。

高温金属合金材料在我国已发展近60年，但仍处于发展阶段。由于高温金属合金材料领域具有较高的技术含量，工业企业具有较深的护城河。我国高温金属合金年需求量在2万吨以上，国内年产量在1万吨左右，市场容量80多亿元，进口占比较大。未来20年，我国各类军用飞机采购需求将在2800架左右，民用飞机采购量将在5400架左右，相应的高温合金需求将超过1500亿。除了500亿燃气轮机的需求外，仅高温合金的市场空间就将达到2000亿左右。

我国目前的生产能力与需求之间存在两个缺口:

(1)生产能力不足。目前，我国高温合金生产企业数量有限，生产能力与需求之间存在较大差距。燃气轮机、核电等领域的高温合金主要依赖进口。

(2)高端产品难以满足应用需求。我国高温合金的生产水平与美国、俄罗斯等国存在较大差距。随着我国高性能航空发动机的发展，高温合金材料的供应已不能满足应用需求。