항공우주 부문의 고성능 합금에 대한 수요 증가

개요

기능성 향상, 생존성 향상, 낮은 수명주기 비용 유도 등을 이유로 제조 부문에서 첨단 소재에 대한 지출 증가는 여전히 핵심 추세로 유지될 것으로 예상됩니다. 따라서 글로벌 수준의 항공우주 및 방위산업 분야에서는 첨단 소재, 즉 고성능 합금의 잠재력을 무시할 수 없습니다. OEM은 항공기 제조에서 여전히 알루미늄을 선호하지만, 고성능 합금과 같은 첨단 소재는 뛰어난 내열성, 우수한 강도, 다른 소재보다 높은 온도에서 치수 안정성 유지로 인해 엔지니어들 사이에서 추진력을 얻고 있습니다.

코로나19 이후 제한이 완화되고 밀레니얼 세대의 항공료 지불 의지가 높아지면서 항공우주 및 방위 산업 분야의 업계 참여자들이 새로운 길을 열게 될 것으로 예상됩니다. 더욱이, 러시아-우크라이나 전쟁의 여파는 전 세계적으로 새로운 지정학적 방정식을 만들어냈습니다. 서구 세계부터 중국, 인도 등 신흥 경제국에 이르기까지 대부분의 정부는 항공우주 및 방위 분야에서 국내 제조 역량을 강화하기 위한 지출을 늘릴 것으로 예상됩니다. 따라서 항공우주 및 방위 산업 분야의 이러한 긍정적인 정서는 향후 몇 년 동안 첨단 소재, 즉 고성능 합금을 통합하는 길을 열어줄 것으로 예상됩니다.

고성능 합금이란 무엇입니까?

고성능 합금 또는 초합금은 우수한 기계적 강도, 우수한 열 크리프 변형 저항, 표면 안정성 및 내식성 유도와 같은 우수한 특성을 나타내기 때문에 응용 분야를 찾습니다. 이 재료는 항공기의 피스톤 엔진 터보차저에 사용하기 위해 개발되었습니다. 신기술의 출현으로 초합금은 항공우주 및 해양 터빈 엔진 부품 생산을 위한 핵심 원자재 중 하나로 발전했습니다. 이러한 특수 소재에 대한 수용이 증가하는 것은 합리적인 기간 동안 심각한 산화 환경과 극한 온도에 대한 노출로부터 보호하기 위한 항공우주 산업의 유도 조치에 대한 인식이 높아진 데 기인합니다.

고성능 합금은 니켈, 철, 코발트 범주의 형태로 제공됩니다. 사용 가능한 주요 제품 변형에는 Inconel, Hastelloy, Rene 합금, Waspaloy, Incoloy 및 TMS 합금이 포함됩니다. 고온에서 산화 및 부식에 대한 뛰어난 저항성은 항공우주 분야의 엔지니어가 고성능 합금을 선호하는 주요 특징 중 하나입니다.

크리프는 가스 터빈 블레이드와 같은 항공 구조물 부품의 성능과 내구성에 영향을 미치는 핵심 수명 요소입니다. 고성능 합금은 면심 입방체(BCC) 금속, 즉 코발트, 철, 니켈로 구성되어 고온에서 우수한 크리프 저항성을 가질 수 있습니다. 따라서 항공우주 OEM은 크리프의 부정적인 영향을 제한하기 위해 이러한 제품 형태를 선호할 것으로 예상됩니다.

지난 몇 년 동안 니켈 기반 고성능 합금은 800~1000도 범위의 고온에서 작동할 수 있는 능력으로 인해 항공우주 부문에서 충분한 시장 공간을 확보했습니다. 이러한 니켈 기반 제품 변형은 크롬, 철, 티타늄 및 코발트 재료로 구성됩니다. 단일 제품 형태의 다양한 재료의 이러한 결합은 다양한 항공우주 부품, 즉 고압 터빈 블레이드, 디스크, 연소실, 애프터버너 및 역추력 장치 제조에 사용을 촉진할 것으로 예상됩니다.

항공우주 부문 시나리오

글로벌 항공우주 부문은 코로나19 제한 조치 해제 이후 승객 여행에 대한 수요 증가와 다양한 국가 정부의 신형 군용 항공기 주문에 대한 지출 증가로 인해 성장을 목격하고 있습니다. 2023년 기준으로 전 세계 연간 항공기 출하량은 5,000대 이상, 그 가치는 1조 5천억 달러 이상으로 추산됩니다. 항공기 요구 사항은 향후 20년 동안 40,000대 이상, 추정 가치는 81억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 항공우주 산업은 민간 항공기, 개인 여객기, 군용 항공기, 헬리콥터, 프로펠러 항공기 등 5가지 주요 제품으로 구분됩니다. 이러한 주요 제품 변형 중에서 민간 및 군용 항공기는 전 세계적으로 항공기 산업의 움직임을 결정하는 지휘 위치에 있는 주요 기여자입니다.

지난 몇 년 동안 항공우주 부문에서는 가까운 미래에 상업용 항공기와 군용 항공기의 생산을 촉진할 다음과 같은 발전을 목격해 왔습니다.

• 2023년 6월 GE 에어로스페이스는 인도 공군을 위한 98킬로뉴턴 추력의 전투기 엔진을 생산하기 위해 힌두스탄 항공(HAL)과 양해각서(MOU)를 체결했습니다. 이 엔진은 경전투기(LCA) Mark II에 탑재될 예정이며 2024년 말 상용화 가능성이 높다.
• 2023년 4월, Airbus는 Tianjin Free Trade Zone Investment Company Ltd. 및 Aviation Industry Corporation of China Ltd.와 A320 항공기 제품군 최종 조립 확장을 위한 계약을 체결했습니다. 이 계약은 연간 75대의 항공기 생산 수를 유지하려는 회사의 목표를 지원하는 데 도움이 될 것입니다. 월
• 2023년 1월, 보잉은 2024년 중반까지 워싱턴 주 에버렛에 새로운 737 MAX 생산 라인을 추가할 계획을 발표했습니다. 또한 2025년부터 2026년까지 생산량을 월 50대씩 늘릴 계획도 있습니다.
• 2022년 12월 일본 정부는 영국, 이탈리아와 협력해 차세대 전투기를 개발하겠다는 계획을 발표했다. 이 계획은 미국의 노후화된 F2 전투기를 미쓰비시 FX 전투기로 교체하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다. 이번 거래는 인도 태평양 지역에서 점점 커지는 중국의 주장에 대응하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 예상됩니다.
• 2022년 11월 러시아 국방부는 Su-57이라는 5세대 다기능 항공기의 생산 능력 확대 계획을 공개했습니다.
• 2022년 10월 인도 정부는 인도 구자라트에 C-295 항공기 제조 시설의 기초를 마련했습니다. 이 시설은 스페인에 본사를 둔 Airbus Defense and Space와 Tata Advanced Systems Limited 간의 협력의 일환으로 인도 공군을 위해 40대의 C-295 항공기를 제조할 예정입니다.
• 2022년 5월, 중국 최초의 국산 여객기가 첫 상업 비행을 완료했습니다. 중국 상업 항공 공사(Comac)는 C919라는 브랜드 이름으로 승객 130명을 수용할 수 있는 이 여객기를 개발했습니다. 회사는 C919 제트여객기가 1,200대 이상 주문되었다고 밝혔습니다. 또한 Comac은 향후 5년간 연간 150대 규모의 항공기를 생산할 계획입니다.
• 2022년 3월, 록히드 마틴은 사우디아라비아 항공우주 산업에 10억 달러 이상을 투자할 계획을 발표했습니다. 이 계획은 사우디아라비아의 제조, R&D, MRO(유지보수, 수리 및 운영) 이니셔티브를 촉진하고 결과적으로 국내 차원의 항공우주 산업 확장을 촉진할 것입니다.

항공우주 및 방산 재료의 광범위한 사용은 구조적 무결성을 위한 유지 관리 요구 사항과 함께 경량 항공기에 대한 비용 및 환경 요구 사항을 충족하는 데 기인할 수 있습니다. 항공우주 및 방산재료 시장 규모는 2028년까지 305억 2천만 달러로 평가되며, 2021~2028년 예측 기간 동안 4.10%의 비율로 성장할 것으로 예상됩니다.

연구에 대해 더 자세히 알아보려면 다음을 방문하세요. https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-aerospace-and-defense-materials-market

항공우주 부문의 고성능 합금

항공우주 부문은 2022년 전 세계 고성능 합금 시장의 50% 이상을 차지했습니다. 초합금은 상업용 항공기, 화물기, 비즈니스 제트기, 군용 항공기 등 다양한 항공기에 사용됩니다. 대부분의 항공우주 OEM은 뛰어난 내열성과 탁월한 부식 방지성 때문에 터보팬 엔진에 고성능 합금을 사용하는 것을 선호합니다. 또한 이러한 합금은 지난 몇 년 동안 동체 구조, 패스너 부품, 터빈 블레이드 등의 응용 분야에서 널리 인정을 받았습니다.

표: 일반적으로 사용되는 고성능 합금

왜 고성능 합금인가?

고성능 합금은 다음과 같은 주요 특징과 이점을 나타낼 수 있으므로 항공우주 구조물의 다양한 구성 요소를 제조하는 데 선호됩니다.

• 우수한 내크리프성

크리프는 부품이 최대 인장 강도보다 낮은 응력 수준에서 변형되는 고장 모드입니다. 고성능 제품 형태를 사용하면 터빈 블레이드가 극도의 열 발생과 무거운 구심력 부하에서도 작동할 수 있습니다. 항공우주 산업에 고성능 합금이 도입되기 전에는 크리프 방지 소재를 광범위하게 사용하여 회전하는 동안 터빈 블레이드가 늘어나지 않아 엔진 케이싱에 간섭이 발생했습니다.

• 우수한 내열성

제트 터빈은 흡입 공기와 연료를 압축하여 높은 추력을 생성할 수 있습니다. 따라서, 높은 압축으로 인해 엔진의 강력한 출력이 생성될 수 있으며, 이는 결과적으로 발열량을 증가시킵니다. 고성능 합금은 높은 연소 압력을 유도하여 엔진 효율을 크게 높이는 데 유용합니다.

• 석출경화

고성능 합금은 2상 평형 미세 구조를 형성하는 능력이 있으며, 이는 합금 원소가 스스로 배열되고 다양한 파손 모드로부터 보호하는 능력에 영향을 미칩니다.

고성능 합금의 종류

니켈 기반 합금

• 하스텔로이: - 이 니켈 합금은 크롬과 몰리브덴의 조합으로 우수한 내식성, 우수한 용접성 및 우수한 내산성을 나타내는 데 도움이 됩니다. 그 변종 중 하나인 하스텔로이 X(Hastelloy X)는 온도, 내산화성, 내침탄성 등 우수한 특성을 제공하기 때문에 50년 이상 항공우주 산업에서 사용되어 왔습니다. 이러한 변형은 산화로 인한 응력 균열을 방지하고 1600°F까지의 온도 노출 동안 연성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로 항공기 OEM은 엔진 터빈, 배기관 및 기타 항공기 부품에 사용하기 위해 Hastelloy X를 선호합니다.

Data Bridge Market Research는 글로벌 니켈 합금 시장이 2023년부터 2030년까지 예측 기간 동안 CAGR 5.59%로 증가하여 2030년까지 USD 19,370,672.30천 달러에 이를 것으로 분석합니다. 시장 보고서에는 가격 분석, 특허 분석도 포괄적으로 포함됩니다. , 기술 발전.

연구에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하세요. https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-nickel-alloy-market

인코넬:-이러한 니켈 기반 제품 형태는 크롬과 철의 조합으로, 고온에서 부식 방지 기능을 제공하는 데 사용됩니다. 인코넬은 항공우주 산업에서 일반적으로 사용되는 인코넬 625 및 인코넬 718의 변형으로 제공됩니다. 이러한 변형은 고온 항공우주 응용 분야, 즉 연료 노즐, 애프터버너 링 및 기타 엔진 부품에 사용됩니다. 인코넬을 효과적으로 활용하면 제트 유체 및 기타 액체로 인한 부식을 방지할 수 있습니다. 또한 인코넬은 지난 몇 년 동안 로켓과 우주 탐사선에 사용되어 왔습니다.

구리 기반 합금:-우수한 기계적 성질과 가공성을 나타내기 위해 구리 기반의 고성능 합금이 사용됩니다. 일부 속성은 다음과 같습니다.

• 니켈 기반 합금에 비해 우수한 내열성
• 우수한 부식 방지
• 고온에서 우수한 열피로 저항성
• 더 나은 용접성

철 기반 합금:-철 기반 초합금은 다음과 같은 특성을 나타낼 수 있습니다.

• 니켈 대비 우수한 내마모성
• 탁월한 내크리프성
• 좋은 용접성
• 우수한 가공성

고성능 합금 제조 전망

지난 몇 년 동안 초합금 가공은 기존의 주조 방법에서 첨단 기술, 즉 방향성 응고 주조 및 단일 크러스트 주조로 전환되었습니다. 방향성 응고 주조는 금형이 하나의 내부 면을 통합하도록 설계되는 방식으로 작동하며, 이는 나머지 재료에 비해 더 차가운 것으로 간주됩니다. 이 공정은 수냉식 열 교환기를 사용하여 실행됩니다. 이러한 주조 공정의 능력은 항공우주 OEM 엔지니어가 특정 방향으로 부품을 설계할 수 있는 길을 열어주는 입자 경계의 방향을 제어합니다. 결과적으로 제트 터빈 엔진 부품 생산에는 방향성 응고 주조가 선호됩니다.

반면, 단결정 주조는 직접 응고 공정의 임시 버전으로 간주될 뿐만 아니라 전자가 결정립 경계로 인해 발생하는 미끄러짐, 캐비테이션 및 함유물과 같은 문제를 제거할 수 있기 때문입니다. 또한, 단결정 공정은 항공기 부품용으로 제조된 부품에 내크리프성을 유도할 수 있는 능력이 있습니다. 따라서 항공우주 OEM은 상업용 항공기 및 여객기용 부품 품질을 평가하기 위한 핵심 매개변수로서 내크리프성이 점점 더 수용됨에 따라 단결정 주조 공정을 선호할 것으로 예상됩니다.

차세대 항공기: 새로운 기회

보잉, 에어버스 등 항공기 OEM 업체들이 경제성, 환경, 전기화, 효율성이라는 4대 핵심을 강조하는 경향이 바뀌면서 차세대 항공기의 범위가 더욱 확대될 것으로 예상된다. 예를 들어, 2021년 5월 Airbus는 항공기 전체 길이가 50미터에 달하는 차세대 A322를 개발할 계획을 발표했습니다. 항공기 크리프 강도와 고온 보호는 항공기 차세대 변형의 전반적인 효율성을 향상시키는 데 핵심적인 역할을 하는 핵심 특성입니다. 결과적으로, 고성능 합금은 차세대 항공기의 엔진 및 블레이드 라이너와 같은 다양한 부품 생산을 위한 첨단 소재로 항공우주 분야의 OEM들이 선호하여 더 나은 열 보호 및 탁월한 크리프 강도를 유도할 수 있습니다.

항공우주산업에 대한 경쟁과 제조사의 대응

대부분의 고성능 합금 제조 회사는 항공우주 부문을 대상으로 제품 형태를 전용으로 만들어 왔습니다. 업계에는 시장 점유율을 유지하기 위해 전략적 파트너십을 활용하는 국제 및 지역 플레이어가 침투하고 있습니다. 주요 제조업체로는 Alcoa Inc.; 히타치 금속 주식회사; 아우토쿰푸; Allegheny Technologies 통합; Haynes International Inc.; 목수 기술; 및 VSMPO-Avisma Corporation.

일부 새로운 회사는 혁신적인 제품 출시를 통해 시장 공간을 확보하고 있습니다. 예를 들어, 2019년 9월 스웨덴에 본사를 둔 Digital Metal AB는 극한 환경을 겨냥한 새로운 2결합제 제트 3D 프린팅 고성능 합금을 출시했습니다. 이 제품은 열을 가하지 않고 주변 온도에서 인쇄함으로써 이러한 문제를 방지하는 탁월한 바인더 제트 기술을 사용하여 DM 247 및 DM 625의 전치사로 제공됩니다. DM 247은 극한의 온도에서 터빈 블레이드 생산 및 기타 항공우주 응용 분야에 대한 유용성을 찾는 MAR M247에서 파생되었습니다. 반면, DM 625는 인코넬 등급으로 해수, 화학 처리 장비, 원자력 및 항공우주 부문에 적용됩니다.

전 세계적으로 적층 가공이 도래함에 따라 고성능 합금 제조 기업은 차세대 제품 카테고리가 곧 출시될 수 있도록 적층 제조 업체와 전략적 제휴를 형성하는 데 투자할 것으로 예상됩니다. 또한 항공우주 분야의 대부분의 과학자들은 고성능 합금이 3D 프린팅에 적합하다고 믿습니다. 따라서 항공기 제조 OEM은 단일 제품 카테고리에서 고유한 바인더 기술과 초합금의 USP를 완벽하게 조합하여 사용할 것으로 예상됩니다.

Data Bridge Market Research는 2023~2030년 예측 기간 동안 시장이 연평균 성장률(CAGR) 20.9%로 성장하고 있으며 2030년까지 91,85388만 달러에 이를 것으로 분석하고 있습니다. 적층 제조 시장의 성장을 이끄는 주요 요인은 수요 증가입니다. 자동차 및 항공우주 산업의 경량 부품에 사용됩니다.

연구에 대해 더 자세히 알아보려면, https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-additive-manufacturing-market

지난 몇 년 동안 항공우주 부문 연구 기관에서는 항공기 생산을 위한 차세대 초합금 개발에 대한 지출을 늘려 왔습니다. 예를 들어, 2020년 2월 NASA는 700°C 이상의 온도에서 유해한 변형을 제한하는 특정 합금 원소를 사용하여 니켈 기반 초합금 개발을 발표했습니다. 이러한 니켈 기반 고성능 합금은 분말 야금(PM) 구성을 활용하여 유해한 감마 프라임을 감마 상 변환으로 제한하고 크리프 변형 중에 적층 결함을 유발합니다. 항공기 구조물의 재료는 고온에서 하중을 받으면 소성 변형되는 경향이 있다는 것이 잘 알려져 있습니다. 결과적으로 이러한 고성능 제품 형태는 항공기 엔진의 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 하는 우수한 크리프 저항 소재로 간주됩니다.

결론

총 유지 관리 비용을 줄이기 위한 첨단 소재에 대한 높은 지출과 차세대 항공기 도입으로 인해 향후 몇 년 동안 고성능 합금의 범위가 확대될 것으로 예상됩니다. 또한, 3D 프린팅 기술과 같은 신기술 통합에 대한 지출 증가는 항공우주 부문 OEM이 이를 최고 품질의 초합금과 시너지 효과를 내고 상업용 및 군용 항공기를 위한 혁신적인 부품을 개발할 수 있는 길을 열어줄 것으로 예상됩니다.

고성능 합금을 다양한 형태로 제한적으로 가공하는 것과 통합에 필요한 광범위한 초기 투자는 항공우주 OEM 부문에서 활동하는 구매자에게 주요 과제를 제기할 것으로 예상됩니다. 또한 니켈, 알루미늄, 구리, 철 등 금속 생산지의 공급 역학 변동으로 인한 금속 원자재 가격의 변동성은 항공우주 부문에서 고성능 합금에 대한 접근을 보장하는 데 주요 과제가 될 것으로 예상됩니다. 가까운 미래.

Data Bridge Market Research는 고성능 합금 시장이 2023년부터 2030년까지 연평균 성장률(CAGR) 5.80%를 겪을 것으로 예상한다고 분석합니다. 시장 가치, 성장률, 세분화, 지리적 범위 및 주요 업체와 같은 시장 시나리오에 대한 통찰력 외에도 Data Bridge Market Research에서 선별한 시장 보고서에는 심층적인 전문가 분석, 지리적으로 대표되는 회사별 생산 및 용량, 유통업체 및 파트너의 네트워크 레이아웃, 상세하고 업데이트된 가격 추세 분석, 공급망 및 수요에 대한 적자 분석도 포함됩니다.

시장에 대한 자세한 통찰력을 얻으려면 다음을 방문하십시오. https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-high-performance-alloys-market