合金作为金属材料的重要分支，在航空航天、电子设备等行业中发挥着举足轻重的作用。其中，高温合金更是以卓越的耐热性能脱颖而出。那么合金究竟有哪些分类？合金行业又面临着哪些新的趋势和挑战呢？一财知道平台《行家硬核说》专栏主理人、第一财经广播主持人王颖带大家走进合金领域，探秘高温合金材料。
我是王颖，本次我们来聊聊合金材料。
合金在各个领域都有着广泛的应用，从航空航天到电子设备，再到日常生活中的各种消费品。随着科技的进步，合金的种类和性能也在不断地被开发和改进。
合金行业的趋势包括技术创新、产品升级和国际合作。
合金是由两种或两种以上的元素组成的金属材料，其中至少有一个是金属。这些元素通常以原子比例混合在一起，形成具有不同物理、化学和机械性能的新材料。
合金可以通过熔炼、粉末冶金或其他方法制备，其目的是改善单一金属的性能，例如强度、韧性、耐腐蚀性和导电性。所以，合金产品具有高强度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高导电性、高热稳定性等优良性能，广泛应用于建筑、交通运输、机械制造、石油化工、电子通讯、航空航天等领域。
随着经济的快速发展和工业化进程的加快，合金材料在各个领域的应用越来越广泛，其市场规模不断扩大。
预计到2026年，全球合金材料市场的规模将达到1.06万亿美元，平均每年增长率为6.5%左右。其中，亚太地区是合金材料市场的主要消费区，约占全球总消费量的一半以上。
根据合金成分不同，合金材料可以分为以下几类：
1. 合金钢
以铁为基本元素，通过加入适量的其他元素来提高其性能，如碳钢、不锈钢等。
2. 有色金属合金
以铜、铝、镁、锌、铅等为基本元素，通过加入适量的其他元素来改善其性能，如黄铜、青铜、铝合金等。
3. 稀有金属合金
以钨、钼、铌、钛等为基本元素，通过加入适量的其他元素来提高其性能，如钨钼合金、钛铌合金等。
4. 磁性合金：
以铁、钴、镍、铝等为基本元素，通过加入适量的其他元素来调节其磁性性能，如永磁材料等。
5. 特种合金：
以钢、铜、铝、镁等为基本元素，通过加入适量的其他元素来满足特定的使用要求，如高温合金、耐蚀合金等。
本次课程我们选择几个分支分别来讲述。
一、特种合金材料：高温合金
眼下国内高温合金缺口达2.8万吨，且供给增速低于需求增速，缺口有进一步扩大的趋势，高温合金存在国产替代空间。所以我们先从高温合金入手分析。
如果按照化学成分来划分的话，金属材料可以分为纯金属以及合金这两大类。所谓的合金就是在金属中增加不同的元素，从而使性能得到大幅度的改善。
高温合金，从名字上就能看出，它主要的核心优势就是，耐高温。
1）按化学配比成分分类
如果承接我们上面化学成分的分类方法，高温合金也可以分为三类，分别是加铁、加镍、以及加钴。
这三种合金完美诠释了一分价钱一分货的道理。铁基最便宜，但是耐高温的属性也最差，镍基和钴基更耐高温，但是价格也更贵。而钴的资源太过集中，所以镍基的高温合金就成为了我国的主流。
2）制造工艺的区别
除了按照化学成分以外，高温合金还可以依据它的制造工艺来分类。
这里主要也是三类，分别是变形、铸造和新型（粉末）。这三种工艺，由于特点不同对应的下游产品也是不同的，目前使用最多的是变形高温合金，产量占比达到了 70%，其次则是铸造，最末的是粉末也就是通常说的新型高温合金。
除了按照工艺来划分，也可以按照产品来分，这个就和别的金属一致，也就是棒材、板材等等。
虽然三类合金各有各的工艺，但大体上还是可以分为三块，分别是熔炼、铸造、以及热处理。
二、合金的熔炼
其中最为关键的便是熔炼。熔炼的作用，主要是消除金属中的杂质，例如氧、氮、硫，从而在源头上提高合金的纯净度。
在熔炼这块，主要有三种方法，分别是真空感应炉（VIM）、真空自耗炉（VAR）、以及电渣重熔炉（ESR）。
这三种炼炉设备，如果只用其中的一种那就叫做单联法，用了两种则是双联，都用则是三联。
三联的产品自然是要好于双联以及单联的，所以你看一家高温合金公司的工艺水平，简单来说，就是看它有几种类型的设备，以及是否可以采用三联法。
除开工艺上的差距，熔炼设备还能帮助我们推算公司的产能。因为这三种合金，无论是哪种，第一步都是用真空感应炉，进行熔炼，所以真空感应炉也就决定了这家公司，高温合金产能的上限。
具体上市公司的感应炉生产计划
前面说了这么多关于高温合金工艺、以及流程方面的内容，下面就来具体看下高温合金究竟派什么用处？
最主要的应用场景就是“两机”项目，一个机就是航空发动机，另一个机就是燃气轮机。在航空航天，这占到了 55%的下游需求，其余的便是石油化工、燃气轮机等领域。
而在航空航天领域，高温合金主要被用来造发动机，在现代的航空发动机里，高温合金的用量可以占到发动机总量的 40%-60%。
左边这张图标红的部分便是用到了高温合金，具体到了发动机的某个部件用上了高温合金，大家可以看下右边这张图。
高温合金有很多细分的牌号，每种对应的特性都不一样，所以它们适合的发动机部件也不同。例如叶片用铸造的高温合金比较多，涡轮盘则比较适合用新型（粉末）高温合金。
2017年“两机专项”开始加速推进，全面实施将推动我国航空发动机和燃气轮机实现国产化替代。作为决定两机发展关键要素之一的高温合金受益于专项的实施实现重大突破，潜在的市场空间巨大。
我国在钛合金材料、高温合金材料等金属材料以及陶瓷基复合材料等非金属材料方面与欧美等先进国家均有较大差距，因此先进的材料及其加工工艺是持续提升我国航空发动机水平的前提条件。
总结
本章节我们给大家介绍了合金材料里的一大分支，高温合金。
经过数十年发展，我国在高温合金的研究和生产上虽然取得了巨大的进步，基本形成了牌号齐全的高温合金体系，并形成了一定的产能规模。但跟美国、俄罗斯等国相比，在高温合金技术水平与生产规模方面仍存在较大差距。
从事高温合金的公司主要分为：特钢类生产厂家，如抚顺特钢、宝钢特钢和攀长钢，高温合金只是作为其特钢业务的很小一部分，另一部分就是科研单位下属企业，如钢铁研究总院（钢研高纳）、北京航空材料研究院、中国科学院沈阳金属所（中科三耐），研发能力强，产品种类齐全，技术领先，但是其特殊的科研属性使得产能规模相对较小。
目前，国际市场上每年消费高温合金材料近30万吨，我国每年需求达2万吨以上，市场规模超过80亿。
我国高温合金的主要生产厂家的产能合计大约有1.28万吨，实际产量大约只有1万吨，其中抚顺特钢和钢研高纳占据了其中的大头。
未来，随着两机专项的实施带来的大量的新增需求，我国的高温合金消费量将快速提升。
