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(一)高端钛合金:
(1)行业发展阶段:我国军用钛合金市场需求迅速增长,特别是军工用钛合金对“高均匀性、高纯净性、高稳定性”的要求不断提高,以西部超导为代表的少数优势单位依托承担国家项目、自主研发,使我国近年来高端钛合金相关技术水平显著提升。尤其是航空装备用钛合金材料的国产化水平不断提高,公司多种牌号钛合金填补了国内空白,基本满足了国内高端市场对钛材性能水平的需求。
(2)行业基本特点:据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国高端钛合金行业市场分析及投资可行性研究报告》统计数据显示:钛合金行业与传统有色金属相比,具有技术要求高、附加值高等特点,主要应用于航空、航天、舰船、兵器等军工领域,应用单位的技术水平不断提升,对钛合金材料的“高均匀性、高纯净性、高稳定性”提出更高的要求。
(3)技术门槛:受航空航天等军工领域对装备服役安全性寿命的高要求,其所用高端钛合金对质量要求十分苛刻。相比于普通民用领域用钛合金,其工艺技术以及过程控制技术的要求十分高,技术门槛主要包括钛合金原材料的技术标准内控体系,工艺与工艺装备的匹配性,高纯净钛合金熔炼控制技术,高熔点元素均匀化熔炼控制技术,高密度元素均匀化熔炼控制技术,超大规格铸锭成分均匀化熔炼技术,均匀性控制熔炼技术,高灵敏度探伤水平棒材及锻坯的锻造技术,超大规格棒材及锻坯的锻造技术,航空紧固件叶片用小规格棒丝材的组织均匀化、细化制备控制技术及钛合金产品的质量批次稳定性控制技术等。以上技术不仅研发周期长,且需要长期的生产数据统计分析持续改进,技术体系复杂。
(二)超导产品:
(1)行业发展阶段:超导材料具有常规材料所不具备的零电阻、完全抗磁性和宏观量子效应,是国际公认可引发产业变革的重大颠覆性技术方向,在能源、信息、医疗、环保、交通等领域都有广泛的应用。在《中国制造2025》中被列为重点发展的前沿新材料之一。据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国超导材料市场专项调查分析及投资前景预测报告》统计数据显示:我国在超导材料和超导磁体技术的研究方面,经过近 50多年的发展,已经成为国际超导材料和应用技术研发的重要力量。总体看来,目前我国在高性能低温与高温超导材料、超导强磁场应用技术等方面开始接近或达到国际先进水平。
(2)行业基本特点:超导材料需要工作在低温环境下,其应用成本较高,主要应用于高能加速器、磁约束核聚变、人体核磁共振成像仪(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)等特殊领域。
(3)技术门槛:低温超导材料制备技术涉及高均匀合金熔炼、超细芯复合线材塑性加工和磁通钉扎调控技术;高温超导材料制备技术涉及导体结构设计、金属/陶瓷复合粉末装管加工和成相热处理技术;超导磁体制备技术涉及磁体结构设计、大尺寸精密超导磁体绕制和固化制备技术。上述技术均为超导专有技术,技术体系复杂、研发周期长。
(三)高性能高温合金:
(1)行业发展阶段:航空航天发动机、燃气轮机的热端部件需承受 600℃~1200℃的高温以及复杂应力的交互作用,材料要求非常苛刻,高温合金是这些装备的关键材料。据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国高性能高温合金市场运行动态监测及发展前景投资预测报告》统计数据显示:镍基高温合金有高的耐热强度、良好的塑性、优秀的抗高温氧化和燃气腐蚀能力,以及长期组织稳定性等特性,被广泛用于制造各种高温部件。比如,镍基高温合金广泛应用于航空航天发动机的燃烧室、燃烧室隔板、涡轮盘、导向叶片、涡轮叶片以及轴、进气导管、喷管等的制造。在现代先进航空发动机中,高温合金材料的用量占发动机总重量的 40%~60%。另外,在民用工业的能源动力、交通运输、石油化工、冶金矿山和玻璃建材等领域,镍基高温合金也获得一定应用,如,被用在柴油机和内燃机的增压涡轮、工业燃气轮机、内燃机阀座、转向辊等。
(2)行业基本特点:高温合金是我国突出的短板关键材料,国内航空航天领域用高端高温合金严重依赖进口,并且主要进口于美国等。我国虽具备高品质高温合金的生产能力,但在产品质量稳定性和成品率方面,与美国、俄罗斯等国仍存在着较大差距。
(3)技术门槛:我国高温合金冶金熔炼存在均匀性和纯净性控制难度大、质量批次稳定性不高等问题,具体而言就是:
1)冶金质量不过关:高温合金产品冶金缺陷较多,主要表现为黑斑、脏白斑、碳化物偏聚等,杂质元素(如硫元素)含量较高且波动大,材料的强度和使用寿命较低;
2)组织均匀性差:不同部位的晶粒度差异大,亮条等异常组织时有发现;
3)成本高:国内生产的高温合金返回料利用率偏低,且工艺稳定性较差导致废品多,生产成本普遍偏高。近年来,在国内市场需求和技术发展的牵引下,西部超导等不少企业开始了高温合金研发和生产,通过自主开发新技术新工艺以及引进国际先进装备,我国高温合金长期存在的质量问题正在已经有明显改善、产品成本也有一定降低。