高(gao)溫(wen)合金(jin)和鈦合金(jin)都能應用(yong)于高(gao)溫(wen)高(gao)強度領域，在航空航天(tian)領域都有著廣(guang)泛的(de)應用(yong)，那么這兩種合金(jin)性(xing)能上有何區別呢，本文進行(xing)一個簡單的(de)對(dui)比。

高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)是指以鐵、鎳(nie)(nie)、鈷(gu)為(wei)基(ji)(ji)(ji)，能(neng)在(zai)600℃~1500℃以上一(yi)定應(ying)力作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)長期工作(zuo)的(de)(de)一(yi)類金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬材料，具(ju)有優(you)異的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)度，良好(hao)的(de)(de)抗氧化(hua)(hua)和抗熱(re)腐蝕(shi)性能(neng)，良好(hao)的(de)(de)疲勞性能(neng)、斷裂韌(ren)性等(deng)(deng)綜合(he)性能(neng)，又(you)被稱為(wei)“超(chao)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)”，是廣泛(fan)應(ying)用(yong)(yong)于航空(kong)、航天(tian)、石油、化(hua)(hua)工、艦船的(de)(de)一(yi)種重(zhong)要材料。按(an)基(ji)(ji)(ji)體元素來分，高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)又(you)分為(wei)鐵基(ji)(ji)(ji)、鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)(ji)、鈷(gu)基(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)。鐵基(ji)(ji)(ji)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)使用(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般只能(neng)達到750~780℃，對于在(zai)更(geng)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)度下(xia)使用(yong)(yong)的(de)(de)耐熱(re)部件(jian)，則(ze)采用(yong)(yong)鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)(ji)和難(nan)熔金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬為(wei)基(ji)(ji)(ji)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)。鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)(ji)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)在(zai)整(zheng)個高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)領域占有特殊重(zhong)要的(de)(de)地位，它廣泛(fan)地用(yong)(yong)來制造航空(kong)噴氣發(fa)動機、各種工業(ye)燃氣輪機最(zui)熱(re)端部件(jian)，其材料特性是1、耐高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)、耐腐蝕(shi)2、加工難(nan)度高(gao)(gao)(gao)(gao)。本文的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)指鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)(ji)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)。

鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)指的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)多種(zhong)用鈦(tai)與其(qi)他(ta)金(jin)(jin)(jin)屬制成(cheng)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)金(jin)(jin)(jin)屬。鈦(tai)具有(you)(you)密(mi)度(du)(du)小比(bi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)高，導熱系(xi)數低(di)(di)、耐(nai)(nai)高溫低(di)(di)溫性能(neng)好、耐(nai)(nai)腐蝕(shi)能(neng)力強(qiang)(qiang)等特點，其(qi)中最為(wei)突(tu)出的(de)(de)(de)兩大優點是(shi)(shi)(shi)比(bi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)高和(he)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性強(qiang)(qiang)，這決(jue)定了(le)鈦(tai)在(zai)海陸空和(he)外(wai)層空間都有(you)(you)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)用途，具體(ti)包括航空航天(tian)、常(chang)規兵器、艇及海洋(yang)工(gong)程、核(he)電及火力發電、化(hua)工(gong)與石化(hua)、冶(ye)金(jin)(jin)(jin)、建筑、交(jiao)通、體(ti)育與生活用品等。此外(wai)鈦(tai)無毒、質輕(qing)、強(qiang)(qiang)度(du)(du)高且具有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)生物(wu)相容性，是(shi)(shi)(shi)非常(chang)理想的(de)(de)(de)醫用金(jin)(jin)(jin)屬材料，可(ke)用作植入人體(ti)的(de)(de)(de)植入物(wu)等。根據性能(neng)及用途，鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)又分為(wei)耐(nai)(nai)蝕(shi)鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)、耐(nai)(nai)熱鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)、高強(qiang)(qiang)度(du)(du)鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)、低(di)(di)溫鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)、粉末(mo)鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)、功能(neng)鈦(tai)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)等。

1.1. 高溫合金分類及主要應用

高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金按照(zhao)(zhao)工藝結構可(ke)(ke)分(fen)為變形高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金（占70%）、鑄造(zao)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金（占20%）和(he)新型高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金（粉末高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金、彌(mi)散強(qiang)化(hua)(hua)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金ODS）；按照(zhao)(zhao)基(ji)體(ti)元(yuan)素可(ke)(ke)分(fen)為鎳基(ji)（占80%）、鎳-鐵基(ji)（占14%）、鈷(gu)基(ji)（占6%）高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金；根據合(he)金強(qiang)化(hua)(hua)類(lei)型可(ke)(ke)分(fen)為固溶強(qiang)化(hua)(hua)型高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金和(he)時(shi)效沉(chen)淀強(qiang)化(hua)(hua)合(he)金。目前國內(nei)應用最多、涵蓋范圍最廣(guang)的(de)是變形高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金與(yu)鑄造(zao)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金，兩者(zhe)工藝的(de)區別，導致了其性能(neng)、應用范圍也(ye)不(bu)同。

1.2. 鈦合金分類及應用

鈦合金根據形態大致可分為板材、棒材、管材、鍛件、絲材、鑄件及其他種類，其中、板材、棒材、管材三者產量共占我國鈦材產量約 85%。鈦及鈦合金從熔煉到最終產品一般需要海綿鈦制備、鈦材制備和鈦材應用三步，其中前兩步技術復雜，制備難度大，是鈦應用的難點和關鍵環節，海綿鈦和鈦材的質量直接決定鈦制品的質量。

1.3. 高(gao)溫合(he)金與鈦合(he)金對比

作為航空航天高端金屬材料，受益于軍工現代化升級，兩者需求均較為靚麗，但彼此之間依然存在著一些差異：

1、應用(yong)位置不同：鈦合(he)金(jin)需求在機(ji)身結構件和(he)發動(dong)機(ji)都有應用(yong)，包括機(ji)身關鍵(jian)結構件、，發動(dong)機(ji)結構件和(he)轉動(dong)件等，另外先進發動(dong)機(ji)鈦合(he)金(jin)葉片風扇和(he)壓氣機(ji)占(zhan)比達到40%；高溫合(he)金(jin)則側(ce)重(zhong)于發動(dong)機(ji)發動(dong)機(ji)結構設(she)計和(he)制造，工藝極(ji)其復雜，，導致(zhi)其需求周期往往略偏(pian)滯后，同時發動(dong)機(ji)維修價值(zhi)較高，且壽命短于機(ji)身，維修和(he)更換的需求疊(die)加會放大高溫合(he)金(jin)需求景(jing)氣的持續性(xing)；

2、耐(nai)用品VS耗(hao)材：鈦合金應用以(yi)冷端承(cheng)載(zai)靜止件為(wei)主，偏(pian)耐(nai)用品屬(shu)性，，而高溫合金以(yi)高溫轉動件為(wei)主偏(pian)耗(hao)材屬(shu)性；

3、國產化(hua)程度不同：目(mu)前國內(nei)航空(kong)鈦合(he)金(jin)基(ji)本實現國產化(hua)，而高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)設備工藝仍(reng)存在進(jin)一步改進(jin)空(kong)間，尚未完全實現國產化(hua)，為進(jin)口替(ti)代(dai)留下充足空(kong)間，尤其是變(bian)形高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)國產化(hua)率(lv)提升空(kong)間相對顯著；

4、可(ke)(ke)被替代(dai)的(de)(de)難易程度(du)(du)(du)不同(tong)：從(cong)材料(liao)性質看，高溫合金(jin)強度(du)(du)(du)、韌性、耐高溫性和(he)加工等綜合性能(neng)優于鈦合金(jin)，可(ke)(ke)替代(dai)性弱。而近年碳纖(xian)維等復合材料(liao)快速崛(jue)起(qi)，或(huo)可(ke)(ke)部(bu)分替代(dai)鈦合金(jin)。應用戰略(lve)地位的(de)(de)高度(du)(du)(du)有所(suo)差異(yi)，高溫合金(jin)長(chang)期(qi)應用的(de)(de)戰略(lve)地位相對鞏固。

2. 高溫合金和鈦合金行業壁壘對比

2.1. 高溫合金成分及生產工藝復雜、壁壘更高

伴隨著航空航天事業的發展，目前我國已是世界上少數建立自己的高溫合金產業的國家，但與美國等高水平國家仍有一定的差距。主要體現在材料純凈度低、毛胚合格率低、工業化應用率低、高端產品供應不足甚至未實現國產化。

由于高溫合金的成分較復雜，包含鎳、鐵、鈷、鉻等二三十種合金元素，相比于成分較為簡單的鈦合金，高溫合金對生產設備和工藝穩定性要求十分苛刻。主要包括三個方面：一是原料配比要精確，各種金屬含量不同導致產品性能差異，包括原料純凈度，晶粒的細度和均勻度；二是生產設備要操作熟練，特別是真空冶煉和電渣重熔工段，工藝條件會影響材料的微觀結構，對高端材料要求更高；三是后部的熱處理工序和無損探傷。因此，科研實力雄厚、高端設備較多的企業更有競爭力。

高(gao)溫(wen)合金由于(yu)其(qi)高(gao)難度的(de)(de)生(sheng)(sheng)產工藝(yi)(yi)流(liu)程(cheng)而具有了很高(gao)的(de)(de)技(ji)術壁壘，不(bu)同類別產品(pin)對(dui)應不(bu)同制(zhi)備工藝(yi)(yi)。以應用范圍最廣的(de)(de)變形高(gao)溫(wen)合金為(wei)(wei)例，其(qi)適用于(yu)大批量(liang)、通用性強、結(jie)構較為(wei)(wei)簡(jian)單的(de)(de)產品(pin)，生(sheng)(sheng)產主要過程(cheng)包括：先經過真空冶(ye)煉等工藝(yi)(yi)澆鑄成合金鑄錠(ding)，通過鍛造、軋(ya)制(zhi)等熱(re)變形制(zhi)成餅坯、棒、板(ban)、管等材(cai)料，最后模鍛成渦輪(lun)盤和葉片(pian)等毛坯，經熱(re)處理后加工成渦輪(lun)盤、葉片(pian)等零(ling)件。

綜合來看高(gao)溫合金的技術瓶頸主要體現在(zai)成(cheng)分、設備及(ji)熱處理三個(ge)方面(mian)：

成(cheng)份配比，直接決(jue)定熔煉(lian)結(jie)果及后(hou)續工序，這也是(shi)開(kai)發(fa)新產(chan)品的重要(yao)(yao)性所在。成(cheng)分決(jue)定了組織(zhi)特點(dian)，其要(yao)(yao)求三(san)個：材(cai)料純(chun)凈(jing)度、晶粒細化和(he)均(jun)勻(yun)化、防治宏觀偏析等。

設(she)備(bei)更(geng)為重(zhong)要，設(she)備(bei)對(dui)應的加工條件影(ying)響最(zui)終材料的微(wei)觀結構，越是尖端、先進(jin)材料越是如此，對(dui)設(she)備(bei)的操作熟(shu)練度(du)也(ye)很(hen)關鍵；高溫合(he)金(jin)的生產設(she)備(bei)眾多，如真(zhen)(zhen)空(kong)感應爐、真(zhen)(zhen)空(kong)電弧爐、真(zhen)(zhen)空(kong)自耗爐、電渣爐、水壓機、精鍛機等，國內外設(she)備(bei)先進(jin)程度(du)存在不小(xiao)差(cha)距。

后(hou)部工序：熱處理工藝(yi)及無損探傷等，是(shi)所有(you)金屬材料的共性。

此(ci)外，由于高(gao)溫(wen)合金材料及制(zhi)品的(de)“質量(liang)可靠性、性能穩(wen)定(ding)性、外觀尺寸(cun)精確性”等方(fang)面(mian)極其(qi)苛刻的(de)要求(qiu)使得行業具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)進入(ru)壁壘，具(ju)有(you)強壟斷(duan)性和穩(wen)定(ding)性，新進入(ru)者面(mian)臨較(jiao)高(gao)的(de)認證門(men)檻、進入(ru)成本(ben)、資(zi)本(ben)壁壘和時間成本(ben)。

高溫合金(jin)行業需要(yao)依托強大的生產(chan)和研發(fa)技(ji)術(shu)方能保(bao)障企業的正常運行，同時該行業無論軍品和民品均涉及到產(chan)品認證問題(ti)，特別是軍品的認證，周期長，審(shen)核(he)嚴，可以(yi)說為(wei)該行業構筑了(le)天(tian)然的進入壁(bi)壘(lei)，國(guo)(guo)內(nei)外能夠形成較為(wei)完善產(chan)業鏈的國(guo)(guo)家也(ye)僅有美國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)、德(de)國(guo)(guo)、法國(guo)(guo)、俄羅斯(si)和日(ri)本(ben)等少(shao)數國(guo)(guo)家，從事高溫合金(jin)的企業全球范圍(wei)內(nei)也(ye)僅有 50 家左右。

美國(guo)在高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)研(yan)發以及應(ying)用(yong)方面(mian)一直處于世界(jie)領先地(di)位，年產量約為50000 噸，其中(zhong)近(jin) 50%用(yong)于民用(yong)工業。歐(ou)盟(meng)國(guo)家中(zhong)英、德(de)、法是世界(jie)上主要的高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)生產和(he)研(yan)發代表，英國(guo)是世界(jie)上最(zui)早研(yan)究(jiu)和(he)開(kai)發高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)的國(guo)家之一。日(ri)本則在鎳(nie)基單晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)、鎳(nie)基超塑性高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)和(he)氧化物晶(jing)粒彌散強化高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)領域取得(de)較大的突破(po)，近(jin)年來，日(ri)本一直致力于研(yan)發新型的耐高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)，并成(cheng)功開(kai)發出了(le)在1200℃高(gao)溫(wen)(wen)下依(yi)然能保持足夠強度的新合金(jin)。

 經過50多年發展(zhan)，我國已(yi)經形(xing)成(cheng)了(le)比較(jiao)先進，具有(you)一(yi)定規模的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)基地。結合產(chan)業鏈各個環(huan)節(jie)(jie)相關參與(yu)方來(lai)看(kan)，目前我國生(sheng)(sheng)產(chan)廠商(shang)集(ji)中在航空(kong)航天領域用量最大的(de)變形(xing)高溫(wen)合金冶煉和(he)鍛造環(huan)節(jie)(jie)，因此在大批量生(sheng)(sheng)產(chan)高溫(wen)合金母合金、板、棒、鍛材上有(you)很(hen)大的(de)優(you)勢。

2.2. 鈦合金(jin)加(jia)工壁壘高(gao)于冶煉(lian)近乎雙寡頭競爭(zheng)

鈦(tai)合(he)金(jin)的制備工(gong)藝較(jiao)高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)簡單，難點(dian)集中(zhong)在(zai)海綿鈦(tai)和鈦(tai)材的制備。鈦(tai)材產(chan)業鏈的核心壁(bi)壘(lei)不在(zai)于(yu)(yu)上游(you)資源(yuan)和中(zhong)游(you)冶煉，而是(shi)在(zai)于(yu)(yu)鈦(tai)材的加工(gong)能力(li)，尤(you)其是(shi)高(gao)端鈦(tai)材的研發能力(li)和制造工(gong)藝。鈦(tai)合(he)金(jin)加工(gong)壁(bi)壘(lei)高(gao)筑，導致綜合(he)壁(bi)壘(lei)亦較(jiao)高(gao)，催生近乎(hu)雙寡頭(tou)競(jing)爭格局。盡管原(yuan)料金(jin)屬鈦(tai)價遠低于(yu)(yu)鎳，但是(shi)基于(yu)(yu)鈦(tai)合(he)金(jin)后端加工(gong)工(gong)藝復雜，最終部分鈦(tai)合(he)金(jin)產(chan)品價格與高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)價格相當(dang)，甚至(zhi)略高(gao)一籌(chou)。