高溫合金既是航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件、航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)各種高溫部件的關(guān)鍵材料，又是工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、能源、化工等工業(yè)部門(mén)所需的高溫耐蝕部件材料，在先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金占發(fā)動(dòng)機(jī)材料總量的40%—60%。全球高溫合金產(chǎn)量主要集中在美國(guó)、英國(guó)及日本。目前，我國(guó)已形成了較為完善的高溫合金生產(chǎn)體系，鑄造高溫合金和粉末高溫合金基本滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制、批量生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。預(yù)計(jì)2025年全球民用航空、燃?xì)廨啓C(jī)和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域高溫合金需求為23.6萬(wàn)噸，我國(guó)高溫合金需求將超過(guò)6.0萬(wàn)噸，2021—2025年復(fù)合增速為9.8%。

熱障涂層主要應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和武器等領(lǐng)域高溫環(huán)境中金屬基體的表面，可提高基體金屬抗高溫氧化能力、熱腐蝕能力和服役壽命。鎳鈷鉻鋁釔合金粉是熱端部件使用的熱障涂層系統(tǒng)的粘結(jié)層合金，可為高溫環(huán)境服役的金屬材料基體提供抗高溫氧化和熱腐蝕保護(hù)。我國(guó)將在今后10年中成為全球僅次于美國(guó)的第二大商業(yè)飛機(jī)市場(chǎng)，對(duì)涂層用粉需求在900—1500噸/年，目前市場(chǎng)上高品質(zhì)鎳鈷鉻鋁釔合金粉末已供不應(yīng)求，提高熱障涂層粘結(jié)層用鎳鈷鉻鋁釔合金粉末的保障能力已非常緊迫。

一、我國(guó)高溫合金及涂層材料產(chǎn)業(yè)仍面臨自主保障問(wèn)題

1.關(guān)鍵領(lǐng)域用鎳金屬未實(shí)現(xiàn)完全自主保障

鎳是鎳鈷基高溫合金的基體元素，其硫、鉛、錫、砷、銻、鉍的含量將對(duì)下游高溫合金的冶金質(zhì)量產(chǎn)生影響。近年來(lái)高溫合金生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鎳金屬的硫、銀、硒、碲、鉈、氧、氮等提出新的要求，鎳金屬原材料的純凈度與高溫合金需求存在差距，關(guān)鍵領(lǐng)域用高純凈鎳金屬還在進(jìn)口。進(jìn)一步降低國(guó)產(chǎn)鎳金屬的雜質(zhì)含量，開(kāi)發(fā)高溫合金專(zhuān)用鎳，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代任務(wù)緊迫。

2.高溫合金存在較大供需缺口

總體來(lái)看，我國(guó)鎳鈷高溫合金消費(fèi)仍有超過(guò)40%需從國(guó)外進(jìn)口。工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、核電等領(lǐng)域的鎳基高溫耐蝕合金主要依賴(lài)進(jìn)口，未實(shí)現(xiàn)完全自主保障。航空發(fā)動(dòng)機(jī)、地面燃?xì)廨啓C(jī)、超超臨界發(fā)電機(jī)組用變形高溫合金關(guān)鍵材料及制件大量依賴(lài)進(jìn)口，地面燃?xì)廨啓C(jī)用鑄造定向、單晶高溫合金葉片全部依賴(lài)進(jìn)口。應(yīng)用于核電“華龍一號(hào)”的高溫合金帶材、應(yīng)用于塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電吸熱器的高溫合金管材仍依賴(lài)進(jìn)口，面臨“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)計(jì)到“十四五”末我國(guó)高溫合金材料年需求量將達(dá)到8.35萬(wàn)噸，存在較大缺口。同時(shí)，我國(guó)高溫合金的純凈度、制件質(zhì)量控制穩(wěn)定性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用研究等方面與國(guó)外企業(yè)存在很大差距。

3.涂層產(chǎn)業(yè)用鎳鈷合金粉生產(chǎn)能力薄弱

我國(guó)鎳鈷鉻鋁釔合金粉末生產(chǎn)企業(yè)起步較晚，合*號(hào)、生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量控制水平不高，鎳鈷鉻鋁釔合金粉質(zhì)量還無(wú)法滿(mǎn)足熱障涂層的服役溫度與使用環(huán)境。我國(guó)作為制造業(yè)大國(guó)，熱障涂層材料的產(chǎn)值較其他國(guó)家嚴(yán)重偏低，熱障涂層企業(yè)在使用國(guó)外鎳鈷鉻鋁釔合金粉時(shí)，受到國(guó)外企業(yè)供貨周期與專(zhuān)利限制。鎳鈷鉻鋁釔合金粉已成為制約我國(guó)熱障涂層產(chǎn)業(yè)和“兩機(jī)”制造的“卡脖子”材料，亟待開(kāi)發(fā)出抗高溫氧化新型合金粘結(jié)層粉末，滿(mǎn)足軍工與民用需求。

二、甘肅如何助力高溫合金及涂層產(chǎn)業(yè)自主保障能力

1.實(shí)施高溫合金研究及產(chǎn)業(yè)化

發(fā)揮金川集團(tuán)、酒鋼集團(tuán)、蘭石重裝的資源、技術(shù)與裝備優(yōu)勢(shì)，設(shè)立合資公司，開(kāi)發(fā)應(yīng)用于新能源、超超臨界電站、核電、太陽(yáng)能光熱發(fā)電的鎳合金、鈦合金、高溫合金、耐蝕合金板帶材、線棒材和管材，在甘肅形成年產(chǎn)1萬(wàn)噸鎳鈷高溫耐蝕合金加工材的生產(chǎn)能力。以金川集團(tuán)公司、鎳鈷共伴生資源開(kāi)發(fā)與綜合利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為核心，開(kāi)發(fā)“兩機(jī)”高溫合金用高品質(zhì)鎳鈷金屬，形成一定生產(chǎn)能力。制定鎳鈷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為高溫合金提供高純鎳鈷金屬原料，提高關(guān)鍵領(lǐng)域鎳鈷金屬的保障能力。

2.實(shí)施高溫合金涂層材料研究及生產(chǎn)

以金川集團(tuán)、鎳鈷共伴生資源與綜合利國(guó)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為核心，聯(lián)合蘭州理工大學(xué)、中科院蘭州化物所、昆明理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等國(guó)內(nèi)高溫合金與熱障涂層領(lǐng)域的高校、科研院所，研發(fā)“兩機(jī)”熱障涂層用粉制備關(guān)鍵工藝技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有極強(qiáng)抗氧化性能和優(yōu)異抗腐蝕性能的NiCrAlY（四元）、NiCoCrAlTaY（六元）、NiCoCrAlYHfSi（七元）合金粉，在金川集團(tuán)形成年產(chǎn)1000噸鎳鈷鉻鋁釔合金粉的生產(chǎn)能力。積極爭(zhēng)取參與制定國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高我國(guó)熱障涂層材料的保障能力。

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