
发也迈入加速放量期。长期看,国产大飞机已起航,随着民发国产化的进程,将续力军发带来更加广阔的市场前景。
同时,发动机具备耗材属性,随着国产航发占比的提升以及训练强度的增加,发动机具备庞大替换和维修需求。根据科技日报,俄系航空发动机飞机AL-31F的总寿命为900小时,大修寿命为300小时。按照每年约240-300小时的训练和值班飞行时数来计算,通常每经过4年时间就需要更换全新发动机。对平均寿命可达到20年之久的战斗机(单发)来说,如果4年更换一次全新发动机,就需要约5台发动机。对于美系F100/F110发动机而言,其工作寿命为4000小时,首翻期寿命为1000小时,按照前述俄系航发的计算过程,美系F100/F110发动机每经过约15年时间就需要更换全新发动机,每台战斗机需要约2台发动机。与此同时,若是双发战斗机,且每次换发是2台一起更换的话,美系则约需要4台航发而俄系则需要10台航发。由此可见航发具备耗材属性,随着我国国产航发占比的提升以及训练强度的增加,对应发动机的替换和维修需求十分庞大。
研发难度大、试错成本高、应用周期长,共同造就了高温合金产业较高的壁垒。航发用高温合金几乎是在超越材料极限性能的条件下持续工作,因此对合金各方面性能都提出了苛刻的要求。目前主导市场的镍基高温合金是以镍元素为基体加入其它合金元素,其中钴、铬、铝、钨起固溶强化作用,铝、钛、铌、钒形成γ′强化相元素,硼、镐起强化晶界作用。各类强化元素在筛选、配比、时序、工艺等方面只要有细微的调整,就会影响产品性能。而关键技术处于西方的封锁的背景下,材料工程又很难进行逆向仿制,进一步加大了研发难度,在产品开发过程中对检测、探伤等能力有较高的要求,因此目前航空用高温合金市场的主要制造商基本具有科研院所的背景。在不断修正工艺配方的过程中,不可避免会带来较高的试错成本,尤其是其中包含了钴、铌等贵金属。此外,材料性能的验证有赖于下游锻铸等成型工艺的加工协作,最后总装试车,上述验证流程使得一型产品的成熟需要较长的时间周期,从而形成较高的先入壁垒和资金壁垒。基于上述原因,高温合金行业从业企业相对较少、格局稳固,竞争主要来自于现有企业间。
变形高温合金市场用量占比较高,约占70%,但国产化率低,目前国内仅个别企业具备批量供应能力,供需缺口较大。发动机中,铸造高温合金仅用于涡轮叶片和个别机匣;粉末高温合金仅用于涡轮盘,其余部分包括压气机、燃烧室、机匣等大部分结构件都是采用变形高温合金,因此变形高温合金用量占比较高。根据《高温合金的分类》,变形高温合金约占70%、铸造高温合金占20%,粉末高温合金占比10%。目前只有抚顺特钢、宝钢特钢、图南股份等公司具备批产能力。