为什 么要重视高温合金这条细分赛道

1、内容目录 HYPERLINK l _TOC_250018 为什么要重视高温合金这个细分赛道？ 4 HYPERLINK l _TOC_250017 战略角度：高温合金材料是航空航天领域的战略军事物资 4 HYPERLINK l _TOC_250016 产业角度：我国航空航天高温合金已从研究到全面大规模国产化的拐点 5 HYPERLINK l _TOC_250015 盈利角度：下游航空航天放量，上游军工新材料盈利弹性更强 6 HYPERLINK l _TOC_250014 需求角度：军民市场共同牵引，国产替代需求强劲 7 HYPERLINK l _TOC_250013 高温合金产业的高壁垒铸就寡头

2、特征的竞争格局 12 HYPERLINK l _TOC_250012 壁垒足够高：高温合金拥有非常高的行业准入与技术壁垒 12 HYPERLINK l _TOC_250011 格局足够稳定：高准入壁垒铸就高温合金稳定的供应体系 13 HYPERLINK l _TOC_250010 高温合金产业链：按工艺划分为变形、铸造、粉末 14 HYPERLINK l _TOC_250009 变形高温合金产业链：用量占到 70%，ST 抚钢是变形高温合金龙头 14 HYPERLINK l _TOC_250008 铸造高温合金产业链：关注母合金龙头钢研高纳和精密铸造叶片龙头应流股份 15 HYPERLINK

3、l _TOC_250007 粉末高温合金产业链：细分龙头是钢研高纳 20 HYPERLINK l _TOC_250006 高温合金产业链上市公司 21 HYPERLINK l _TOC_250005 ST 抚钢：我国变形高温合金、高强钢核心配套公司 21 HYPERLINK l _TOC_250004 应流股份：两机叶片千亿美金赛道，从此有了中国制造 22 HYPERLINK l _TOC_250003 钢研高纳：我国高温合金龙头企业，充分受益于两机发展 23 HYPERLINK l _TOC_250002 图南股份：细分龙头技术积累深厚，充分绑定下游客户 24 HYPERLINK l _TO

4、C_250001 西部超导：我国钛合金核心配套公司，积极布局高温合金 25 HYPERLINK l _TOC_250000 风险提示 26图表目录图表 1：中国军用航空发动机发展历程 4图表 2：中、美、俄战斗机发动机推重比对比 4图表 3：我国航空装备重点型号进入批量列装的拐点 5图表 4：高温合金上市公司扩产计划 6图表 5：高温合金用作先进航空发动机关键热端承力部件（图中红色部分为高温合金） 6图表 6：高温合金上市公司的相关业务增速相对于航发动力发动机业务收入更高 6图表 7：高温合金相关上市公司与航发动力归母净利润增速对比 7图表 8：高温合金用量占比 7图表 9：全球高温合金应用领

5、域 7图表 10：高温合金在不用行业的应用 7图表 11：高温合金部分产品 7图表 12：历年全球高温合金市场规模（亿美元） 8图表 13：全球高温合金市场规模预测（亿美元） 8图表 14：我国高温合金行业需求情况（吨） 8图表 15：我国高温合金行业产量情况（吨） 8图表 16：高温合金在航空发动机上的应用 9图表 17：未来 10 年新增军用航空发动机高温合金市场规模测算 9图表 18：未来 10 年存量军用航空发动机高温合金替换市场规模测算 10图表 19：未来 10 年我国民航飞机发动机高温合金市场需求测算 10图表 20：高温合金在各领域中的应用及特点 11图表 21：我国高温合金相

6、比进口产品的不足之处 13 HYPERLINK / P.2图表 22：我国现从事高温合金材料制造与生产的代表企业 13 HYPERLINK / P.3图表 23：高温合金按基体元素分类 14图表 24：高温合金按按工艺分类 14图表 25：变形高温合金产业链及相关公司 15图表 26：不同代次发动机所用的涡轮叶片材料演绎进展 16图表 27：铸造高温合金三种形式：普通、定向、单晶 16图表 28：燃气轮机涡轮叶片材料及成形技术发展 16图表 29：铸造高温合金产业链及相关公司 17图表 30：图南股份与钢研高纳高温合金产品及相关营收对比（百万元） 17图表 31：图南股份与钢研高纳变形高温合金

7、产品毛利率对比 17图表 32：图南股份与钢研高纳铸造高温合金产品毛利率对比 17图表 33：钢研高纳高温合金历年产量（吨） 18图表 34：钢研高纳高温合金营收变动情况（百万元） 18图表 35：钢研高纳历年营收结构 18图表 36：钢研高纳毛利率情况 18图表 37：图南股份高温合金历年产量/产能（吨） 19图表 38：图南股份高温合金营收变动情况（百万元） 19图表 39：图南股份历年营收结构 19图表 40：图南股份毛利率变动情况 19图表 41：应流股份航空航天新材料及零部件营收情况（百万元） 20图表 42：应流股份航空航天新材料及零部件毛利率情况 20图表 43：应流股份在两机高

8、温合金领域实施“产业链延伸、价值链延伸”战略 20图表 44：ST 抚钢历年营收情况 21图表 45：ST 抚钢历年归母净利润情况 21图表 46：应流股份营收情况 22图表 47：应流股份归母净利润情况 22图表 48：钢研高纳历年营收情况 23图表 49：钢研高纳历年归母净利润情况 23图表 50：图南股份历年营收情况 24图表 51：图南股份历年归母净利润情况 24图表 52：西部超导历年营收情况 25图表 53：西部超导历年归母净利润情况 25为什么要重视高温合金这个细分赛道？战略角度：高温合金材料是航空航天领域的战略军事物资提高航空发动机性能、实现航空发动机国产化，解决我国航空产业的

9、“心脏病”已然成为国家层面的迫切任务。我国从上世纪 60 年代开始发展国产航空发动机，历经坎坷，已经从最早的涡喷-5、涡喷-14 发动机，到目前的涡扇 10、涡扇 15 发动机，取得了巨大的进步。尤其是“太行”发动机的定型，实现了我国军用航空发动机从第二代向第三代，从涡喷向涡扇、从中等推力向大推力的跨越的“三大跨越”，标志着我国已具备自主研制大推力军用发动机的能力。但是国产航空发动机仍然存在两大问题：与国外发动机对比发现，国产涡扇发动机的推重比这一最重要指标仍然落后。以目前的技术而言，要提高推重比，必须提高燃气温度。航空发动机的涡轮进口温度每提高100，推重比就能够提高 10%左右，或者性能提

10、高了整整一代。对于商用航空发动机，推力每增加 10%，就可以增加 10%的载客量；对于军用航空发动机，推力增加军机的机动性、作战性会更为突出。提高航空航天发动机的工作温度，最核心手段是应用高温合金材料。先进航空发动机高温合金用量达到 50%以上，被誉为“先进航空发动机的基石材料”。高温合金是指能在6001200的高温下抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变，并能在较高的机械应力作用下长期工作的合金材料。未来随着航空装备的不断升级，对航空发动机推重比的要求不断提高，发动机对高性能高温合金材料的依赖越来越大。新材料、新工艺对推重比 12-15 发动机的贡献将达 50%以上，从未来发展来看，甚至可占 67%。因此发

11、展高质量性能的高温合金材料、提高高温合金成品的工艺水平（比如叶片精密铸造工艺从等轴晶、定向晶，向单晶工艺发展），是高温合金产业发展必然趋势。图表 1：中国军用航空发动机发展历程图表 2：中、美、俄战斗机发动机推重比对比阶段型号制造单位所处时代背景苏联援建时期：从1951-1965：初创、 涡喷快速发展时期-71966-1976 ：波折沈阳黎明/贵州黎阳修理到测仿；建立发动机研究所，“厂所结合”“十年动乱”：扩大与缓慢发展时期续三线建设1977-1999 ：恢复涡喷沈阳黎明/与振兴发展时期-13贵州黎阳1999 至今：崛起与涡扇沈阳黎明/跨域式发展时期-10西航公司/生产制造规模，继资料来源：中

12、国航空工业 60 年大事记，国盛证券研究所资料来源：CNKI，国盛证券研究所我国航空发动机仍然存在部分进口的局面，可以这样认为，高温合金是决定航空航天发动机能否量产的核心瓶颈之一，高温合金材料国产化是航空发动机国产的先决条件。涉及航天航空应用领域的高温合金产品，发达国家将其作为战略军事物资，技术垄断程度高，严格禁止产品出口；而目前我国仍然有大量的高温合金需求缺口需要从海外进口，这足以说明我国当前国产高温合金尚不能满足航空航天领域需求，其紧缺程度或已成为制约我国航空航天发动机量产的核心因素之一。 HYPERLINK / P.4而且在国内，国产高温合金材料在纯净度、均匀性、批次稳定性及生产成本等方

13、面较国外高温合金存在一定差距，尚不能完全满足高端装备尤其是航空发动机对材料的要求。 HYPERLINK / P.5因此实现高质量性能高温合金材料的国产化也是国产航空发动机产业的重要一环。产业角度：我国航空航天高温合金已从研究到全面大规模国产化的拐点需求端：我国重点型号武器装备在“十三五”已经跨过研制定型阶段，在“十四五”将进入批量列装阶段，随之带动高温合金材料也会从“多品种、小批量”进入“大规模批产”阶段。“百年未有之大变局加速演进”的国际秩序下，我国军事装备发展进入加速追赶期，核心导向是围绕打赢一场常规战争的能力建设，因此备战能力建设背景下导弹、军机等战术性装备是补缺口、强训练的重点装备采购

14、方向；这些装备在“十三五”完成研制定型也为“十四五”期间从装备到上游原材料的放量采购奠定了产业基础。总体来看，国内高温合金的发展基本和国内航空航天发动机的发展水平相一致的。因此，随着未来国内新军机、新舰艇的逐步入列，国产发动机逐步走向前台，国产高温合金材料的发展正迎来重要的机遇和转折点。图表 3：我国航空装备重点型号进入批量列装的拐点型号首飞时间列装时间介绍图示相关公司歼-202011 年首飞验证机，2014 年首飞原型机运-202013 年首飞成功2018 年正式列装作战部队2018 年开始装备解放军陆航兵2016 年正式列装空军航空兵部队中国现代空中力量的代表作，世界最先进的第五代战斗机行

15、列对标美国黑鹰直升机，解决中国缺乏10 吨级通用战术直升机的问题大型多用途运输机，标志中国跻身世界少数自主研制大型机的国家之列成飞直-202013 年首飞成功中直股份中航西飞量部署在空军基地攻防兼备转型重要装备之一中航沈飞2016 年11 月正式批自主研发的新一代歼击轰炸机，空军2011 年首飞成功歼-16资料来源：集团官网，国盛证券研究所供给端：我国高温合金经历从仿制到引进再到自主创新的过程，目前我国已形成一定规模拥有较先进技术装备的生产基地，而且也看到很多高温合金相关企业近期在实施扩产计划。自 1956 年第一炉高温合金 GH3030 试炼成功，迄今为止，我国高温合金的研究、生产和应用已经

16、历 60 多年的发展历程。回顾 60 多年的历史，我国的高温合金从无到有，从仿制到自主创新，合金的耐温性能从低到高，先进工艺得到应用，新型材料得以开发，生产工艺不断改进且产品质量不断提高，并建立和完善了我国的高温合金体系，使我国航空、航天工业生产和发展所需的高温合金材料立足国内，也为其它工业部门的发展提供了需要的高温材料。我国成为继美、英、俄以外，世界上第四个具有自己高温合金体系的国家。国内从事高温合金生产的单位分为三类，一类是特钢企业，如抚顺特钢、长城特钢、宝钢特钢等；另一类则是研究院所，如航空材料研究院、中科院沈阳金属研究所，还有钢铁研究总院系统的专业生产厂家钢研高纳等，还有如图南股份、江

17、苏隆达等民企，我们已看到很多高温合金相关企业近期都在实施扩产计划。图表 4：高温合金上市公司扩产计划上市公司公告时间扩产计划扩产背景拟 2020-2022 年建设三项生产项目，总投资 7.9 亿随着我国航空、航天及能源动力燃机领域快速发展，未来2020 年 3ST 抚钢元：其中 2.8 亿用于高温合金、超高强度钢工程化几年对大型运输机及大型客机发展过程中的高温合金、月 31 日建设；2.6 亿用于高温合金产业化技术改造超高强度钢等原材料市场需求将持续增长。西部超导2020 年12 月 19向大股东中国钢研募资不超过 3 亿元，主要用于满未来三到五年，国内航空、航天市场及相关产业链将处于2021

18、 年 1钢研高纳足业务扩张的资金需求，并在产品研发、多种潜力较为快速的发展阶段，上市公司预计市场空间将会有更月 15 日生产线改造及投入方面保持持续的投入。进一步增长，并需做好规划准备。日拟投资 50800 万元建设“发动机用镍基高温合金棒材项目”和“粉末高温合金母合金生产线项目”，建成后产能达 2600 吨随着我国某军用航空发动机型号快速量产，以及商用航空发动机国产化速度加快，进口替代任务紧迫。资料来源：公司公告，国盛证券研究所盈利角度：下游航空航天放量，上游军工新材料盈利弹性更强首先看量的增速：消耗属性是装备链条增速的核心影响因素之一，从消耗属性角度看“高温合金航空发动机军机”，再叠加国产

19、替代的需求，因此高温合金产业相对于下游军机装备增速更高。相对于军机，航空发动机的需求来自于军机放量增长，以及实战化训练强度加大会拉动消耗；而相对于航空发动机，高温合金制成的高温件维修更换频率更高，此外还有海外进口替代逻辑，因此高温合金产业相对于军机行业发展增速会更高。图表 5：高温合金用作先进航空发动机关键热端承力部件（图中红色部分为高温合金）资料来源：Wind，国盛证券研究所高温合金的上市公司如 ST 抚钢、钢研高纳、图南股份等，其高温合金产品收入增速会显著高于下游发动机总装即航发动力业务的增速。如钢研高纳 2014-2019 年高温合金业务相关收入 CAGR 为 18.4%，图南股份 20

20、16-2019 年高温合金业务相关收入 CAGR 为 24.6%，而 2014-2019 年航发动力发动机业务收入CAGR 仅为 8.0%。ST抚钢（高温合金业务收入）增速钢研高纳（高温合金业务收入）增速图南股份（高温合金业务收入）增速航发动力（发动机业务收入）增速61.9%27.6%18.6%15.1%8.2%-7.1%8.8%-4.1%-5.9%22.4%7.5%46.8%34.2%31.7%4.0%33.4%17.8%11.7%-2.0%-28.4%-1.2%图表 6：高温合金上市公司的相关业务增速相对于航发动力发动机业务收入更高80%60%40%20%0%-20%-40% HYPERL

21、INK / P.6201420152016201720182019资料来源：Wind，国盛证券研究所其次看盈利的增速：相对于下游总装，上游的材料受军品定价机制影响较小，更多是货架产品因此拥有相对市场化的定价机制，重要的是材料更容易形成规模效应，因此高温合金材料企业盈利弹性相对于下游总装有望更强。如图南股份、钢研高纳 2014-2019 年归母净利润 CAGR 分别为 74.90%、7.16%，而航发动力 2014-2019 年归母净利润CAGR仅 2.84%，突显出上游原材料的盈利弹性强于下游总装厂。174.9%图表 7：高温合金相关上市公司与航发动力归母净利润增速对比200%150%钢研高纳

22、（归母净利润）增速图南股份（归母净利润）增速航发动力（归母净利润）增速100%50%0%27.2%14.6%32.6%12.8%85.4%-13.8%7.8%83.5%76.4%45.8%37.4%-50%-100%-42.8%10.3%-22.8%-39.4%10.8%1.3%201420152016201720182019资料来源：Wind，国盛证券研究所需求角度：军民市场共同牵引，国产替代需求强劲不止于航空航天领域，高温合金在工业领域也有广泛应用。高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，由于其有着优良的耐高温、耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力、汽车、冶金、玻璃制造、原子能等工业领域，从而大

23、大地拓展了高温合金材料的应用领域。按下游需求量划分，航空航天领域高温合金需求量占 55%左右，其次是能源电力占 20%，机械制造占 10%。目前按军、民用划分，高温合金需求呈二八分布。随着工业现代化的加速，高温合金在工业领域会有很多增长点，民用占比会提升，市场空间巨大。图表 8：高温合金用量占比图表 9：全球高温合金应用领域3% 3% 2%航空航天7%10%20%55%能源电力机械制造工业汽车石油其他 HYPERLINK / P.7资料来源：Roskill、新材料在线，国盛证券研究所资料来源：Roskill、新材料在线，国盛证券研究所图表 10：高温合金在不用行业的应用图表 11：高温合金部分

24、产品资料来源：钢研高纳招股书，国盛证券研究所资料来源：钢研高纳官网，国盛证券研究所全球维度：高温合金国外市场基本成熟，全球市场规模年增速有望保持在 10%左右。随着全球范围内对高温合金材料的需求，全球对高温合金的需求持续上升。据前瞻产业研究院数据，2018 年全球高温合金市场规模达到 122 亿美元，YoY+4.8%，且自 2012年以来，全球高温合金产业增速稳步增加，预计 2024 年将达到 173 亿美元。图表 12：历年全球高温合金市场规模（亿美元）图表 13：全球高温合金市场规模预测（亿美元）140120100806040200全球高温合金市场规模（亿美元）同比（%）6%103.585

25、%107.2 111.28 116.06 121.6397.54 100.364.8%4%4.3%3.5% 3.8%3%2.9% 3.2%2%1%0%20122013201420152016 20172018200180160140120100806040200全球高温合金市场规模预测（亿美元）同比（%）1631731451291376.2%1546.2%6.1%5.8%5.8%6%6%6%6%6%6%6%6%201920202021202220232024资料来源：前瞻产业研究院，国盛证券研究所资料来源：前瞻产业研究院，国盛证券研究所2019 年我国高温合金市场规模达到 169.8 亿元，同

26、比增长 33.52%。国内高温合金产能供给有限，长期存在较大的供需缺口。根据20202026 年中国高温合金行业市场专项调查及投资前景规划分析报告，2019 年我国高温合金产量约 2.76 万吨，但高温合金整体市场需求约为 4.82 万吨，供需缺口达 2.06 万吨。按 2019 年我国高温合金均价 35.22万元/吨计算，我国高温合金行业市场规模 169.8 亿元，同比增长 33.52%。图表 14：我国高温合金行业需求情况（吨）图表 15：我国高温合金行业产量情况（吨）6000050000400003000020000100000高温合金需求量（吨）48,22237,40030,00025

27、,10010,00101,55014,24106,20018,10200,00202,2002009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019300002500020000150001000050000高温合金产量（吨）27,60021,75018,82015,2 16,5000011,80103,0008,0008,5508,8209,2402009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019资料来源：20202026 年中国高温合金行业市场专项调查及投资前景规划分析报告，国盛证

28、券研究所资料来源：20202026 年中国高温合金行业市场专项调查及投资前景规划分析报告，国盛证券研究所我们重点计算下国内航空航天发动机领域用高温合金的需求，长期来看国内商用航空发动机国产化后也将带来巨大的高温合金市场需求空间。1、军用航空发动机高温合金从诞生起就用于航空发动机，主要用于航空发动机四大热端部件：燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘，此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。 1）涡轮盘：以变形高温合金和粉末冶金高温合金为主。涡轮盘在四大热端部件中所占质量最大。涡轮工作叶片：以单晶高温合金为主。涡轮叶片是航空发动机上工作条件最恶劣也是最为关键的构件。涡轮导向器叶片：以铸造高温

29、合金为主。导向叶片是航空发动机上承受温度最高、热冲击最大的零件之一，目前国际先进发动机主要使用单晶叶片。 HYPERLINK / P.8燃烧室主要零部件：用量最大、最为关键的是变形高温合金。燃烧室的作用在于把燃油的化学能释放变为热能，是动力机械能源的发源地。图表 16：高温合金在航空发动机上的应用应用领域特点及工作环境应用材料发动机各部件中温度最高的区域，温度可高达 1500-2000，作为燃烧室壁的高温合用量最大、最为关键的是变形高燃烧室金材料需承受 800-900的高温，局部甚至高达 1100以上。除需承受高温外，还温合金。应能承受周期性点火启动导致的急剧热疲劳应力和燃气的冲击力。导 向

30、器（涡轮导向叶片）涡轮叶片涡轮盘用来调整燃烧室出来的燃气流向，是涡轮发动机上承受温度最高、热冲击最大的零部件，材料工作温度最高可达 1100以上，但涡轮导向叶片承受的应力比较低，一般低于 70MPa。该零件往往由于受到较大热应力而引起扭曲，温度剧变产生热疲劳裂纹以及局部温度过高导致烧伤而报废。涡轮发动机中工作条件最恶劣也是最关键的部件，其处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件。涡轮叶片在承受高温的同时要承受很大的离心应力、振动应力、热应力等。所承受温度低于相应导向叶片 50-100，但在高速转动时，受气动力和离心力的作用，叶身部分应力达 140MPa，叶根部分达 280-

31、560Mpa。涡轮盘是航空发动机上的重要转动部件，工作温度不高，一般轮缘为 550-750，轮心为 300左右，因此盘件径向的热应力大，特别是盘件在正常高速转动时，由于盘件质量重达几十至几百千克，且带着叶片旋转，要承受极大的离心力作用，在启动与停车过程中又构成周期性的大应力低周疲劳。大多采用精密铸造镍基高温合金。涡轮叶片材料大多也是精密铸造镍基高温合金。国内常用牌号： DD6 等。用作涡轮盘的高温合金为屈服强度很高、细晶粒的变形高温合金和粉末高温合金。我国涡轮盘中变形高温合金 GH4169 合金用量最大、应用范围最广。资料来源：Wind，国盛证券研究所军用航空发动机领域：我们预计未来 10 年

32、高温合金市场规模达 849.75 亿元。根据World Air Forces 2020数据，目前我国军用军机数量为 3210 架，美国为 13266 架，全球占比分别为 6%、25%，我国与美国相比仍存在较大差距。随着建军百年奋斗目标的推进，我们预计未来 10 年我国国防装备将进入批量建设时期。考虑到新增及存量发动机替换市场，我们预计未来 10 年我国军用航空发动机高温合金市场规模约 849.75 亿元。假设 1：根据World Air Forces 2020数据及中美两国军机的差距，我们认为未来 10年国内军机数量较当年会有大幅提升。我们假设未来 10 年我国军机合计新增 3913 架，其中

33、战斗机、特种飞机、加油机、运输机、直升机、教练机分别新增 1097 架、249 架、159 架、316 架、1497 架、594 架；发动机配备比分别为 1.5、1.5、1.5、3、2、1.5；假设 2：考虑到目前实战化训练较多，我们假设增量飞机未来 10 年内换发 0/1 次，存量飞机未来 10 年内换发 1/2 次；其中增量飞机 10 年内更换 1 次的数量少于更换 0 次的数量，存量飞机 10 年内更换 2 次的数量少于更换 1 次的数量；假设 3：我们假设高温合金价值占整个航空发动机价值量的 30%；根据上述假设经测算得知，我们预计未来 10 年我国军用航空发动机用高温合金市场规模达

34、849.75 亿元。其中新增军用航空发动机高温合金市场 494.99 亿元，存量替换市场规模 354.76 亿元。图表 17：未来 10 年新增军用航空发动机高温合金市场规模测算军 机 数 量增量发动机数量发动机总价高温合金价值高温合金市场规模（架）发动机比例（台）（亿元）占比（亿元）战斗机10971.52194548.530%164.55特种飞机2491.5498124.530%37.35加油机159.51.531979.830%23.93运输机31631264379.230%113.76武装直升机149723992399.230%119.76教练机5941.51188118.830%35.

35、64小计3913494.99 HYPERLINK / P.9资料来源：World Air Forces，国盛证券研究所图表 18：未来 10 年存量军用航空发动机高温合金替换市场规模测算军 机 数 量更换发动机数量高温合金价值高温合金市场规模（架）发动机比例（台）发动机总价（亿元）占比（亿元）战斗机16031.5315663130%189.36特种飞机1111.52404830%14.40加油机31.56130%0.36运输机224391823030%68.85武装直升机9032268821530%64.51教练机3661.57205830%17.28小计3210354.76资料来源：Worl

36、d Air Forces，国盛证券研究所民用航空发动机领域：我们预计未来 10 年高温合金市场规模达 2378.07 亿元。根据中国商飞发布的2019-2038 年民用飞机市场预测年报数据，未来二十年中国航空市场将接收 50 座以上客机 9205 架。其中 50 座级以上涡扇支线客机交付 958 架；120 座级以上单通道喷气客机交付 6119 架；250 座级以上双通道喷气客机交付 2128 架。假设 1：根据中国商飞预测年报数据，我们假设未来 10 中国航空市场接收 50 座以上客机为全部预测数据的一半，即 4603 架，其中支线飞机、单通道飞机、双通道飞机分别为479 架、3060 架、

37、1064 架；假设 2：根据中国商飞预测年报数据，支线飞机、单通道飞机、双通道飞机价值分别为0.49 亿美元、1.13 亿美元、3.19 亿美元，以 2019 年年平均汇率 6.8965 折合为人民币计价，我们假设发动机占整架飞机价值的比例约 27%；假设 3：根据中国产业信息网发布的研究数据，我们假设高温合金占发动机价值量的18%；根据上述假设经测算得知，我们预计未来 10 年我国民用航空发动机用高温合金市场规模约 2378.07 亿元。考虑到目前国内商用航空发动机尚未国产化，这块市场主要由海外厂商占领；但随着国内商用航空发动机研制进程加快，长期来看国内商用航空发动机国产化后也将带来巨大的高

38、温合金市场需求空间。图表 19：未来 10 年我国民航飞机发动机高温合金市场需求测算飞机种类交付总数（架）（亿元）（%）（亿元）占比（%）（亿元）支线气机4791604.9527.00%43318.00%78.00单通道飞机306023900.9927.00%645318.00%1161.59宽体飞机106423425.5427.00%632518.00%1138.48合计4603-2378.07飞机总价值发动机价值量占比发动机需求价值高温合金价值量高温合金市场空间资料来源：Wind，中国商飞，国盛证券研究所其他如燃气轮机、核电、汽车、航天等领域，对高温合金都有较大的需求。在燃气轮机领域主要用

39、于燃烧室、过渡导管、导向叶片、涡轮工作叶片以及涡轮盘等；在核电领域高温合金是核岛关键热交换器件核电蒸发器的重要基础原料；此外汽车废气增压器涡轮 HYPERLINK / P.10是高温合金材料的重要应用领域；高温合金也是火箭发动机核心部件燃烧室和涡轮泵的关键用材。图表 20：高温合金在各领域中的应用及特点应用领域特点及工作环境应用材料和国外相比，我国天然气发电占全国总装机比重较低。高温合金在燃气轮机中主要应用于燃烧室、过渡导管、导向叶燃气轮机随着舰船用燃气轮机国产化批产阶段完成，舰船高温合片、涡轮工作叶片以及涡轮盘等五大部件上。金需求大幅增长。高温合金是核岛关键热交换器件核电蒸发器的重要基础原料

40、。高温合金在核电领域多有应用，根据钢研高纳公告信息，核电核电站堆芯对蒸发器 U 形传热管、核燃料包套管和不锈钢精密管等各类核级用管的需求约为 10 吨/万千瓦。汽车废气增压器涡轮是高温合金材料的重要应用领域，燃油消汽车耗法规助力该领域高温合金需求快速增长。国家政策与环保优势促进核电领域发展，带动高温合金需求持续增长汽车涡轮增压器具有降低噪声、减少有害气体排放、提高功率等优点目前国外的重型柴油机涡轮增压器装配率 100%，英、美、法等国家中小型柴油机装配比例已达 80%左右，相较之下我国的装配率仍有一定提升的空间。 HYPERLINK / P.11航天高温合金是火箭发动机核心部件燃烧室和涡轮泵的

41、关键用材。我国航天产业的快速发展对高温合金提出持续的需求资料来源：Wind，国盛证券研究所高温合金产业的高壁垒铸就寡头特征的竞争格局壁垒足够高：高温合金拥有非常高的行业准入与技术壁垒高温合金的工艺为非标准化，因此对研发实力、经验积淀要求很高；下游是航空发动机等产品也要求非常高的质量稳定性，因此高温合金行业有着非常强的市场先入壁垒，一旦进入用户的供应链体系，一般不会轻易更换。进入高温合金行业的主要壁垒有 5 个：技术壁垒：主要体现在成分、设备与工艺三方面。成分：高温合金一般含有多种稀有、难熔金属，其成分组成直接决定了熔炼结果和后续工序。材料的纯净程度、晶粒的细化及均匀化程度，以及宏观偏析情况都会

42、影响后续的产品质量。设备：加工设备决定了产品最终的品质，越是尖端先进的材料越是需要先进的设备，对各类设备的熟练程度也非常关键。工艺：工艺对高温合金性能的影响越来越重要，如定向凝固柱晶合金、单晶合金、粉末冶金、机械合金化、等温锻造、陶瓷过滤等多种新型工艺的研究开发，可以提高材料的高温强度、或者减少合金的偏析等。市场先入壁垒：用户一旦选定供应商通常不会轻易更换。高温合金下游用户对供应商选择有严格的评定程序，供应商的变更存在较高的技术风险和不确定因素。因此，在产品质量稳定的前提下，用户在选定合格供应商后通常不会轻易更换。另外军用产品的研制均需经过立项、方案论证、工程研制、定型等阶段，从研制到定型可能

43、长达 5 年，转换成本较高，用户一旦选定供应商就不会轻易更换。质量标准壁垒：下游客户对资质考核严格，要求企业质量控制能力强。高温合金下游客户多为军工企业，其对军工资质的要求较为严格，且考核周期较差，要求企业具有一套完整的质量控制和检测体系。民用航空发动机、核电装备等领域，也各自存在相应的资质认证管理体系，生产厂家需要通过获得相关行业准入资质和认证，方能进入这些市场。这些资质要求严格，且考察周期较长，需要企业具备较强的研发、管理和质量控制能力。生产组织能力壁垒：高温合金等先进金属材料的生产工序复杂、加工周期长，且具有多品种、小批量的生产特点，要获得高质量的产品，需要对整个生产过程进行精细化的管理

44、，这对企业的人员配置、生产组织、工序管理能力都提出了较高的要求。尤其以往军品在“强军目标稳步推进”的产业发展进程下订单量较稳健，多品种小批量采购模式下盈利能力有限，而在未来“全面加强练兵备战”能力建设下装备采购提速，放量采购模式下高温合金企业的规模效应、盈利能力有望大幅提升。资金壁垒：高温合金对设备要求高，企业需投入大量资金购买设备并持续研发。随着高温合金技术的不断进步，对企业的生产设备提出更高的要求。企业需要投入较高成本进行生产设备的购置；同时高温合金设备种类较多，高温合金的生产设备较多，如感应炉、电弧炉、自耗炉、电渣炉、精锻机等，资金投入较多。研发过程中也需要持续的资金投入，并且新产品认证

45、周期较长，对企业的流动资金提出了较高要求。经历仿制到自主创新历程，我国已初步建立完整的高温合金研制体系，但与世界领先水平相比，我国高温合金在产品均匀性、杂质元素控制、冶金等方面等仍存在不足。与进 HYPERLINK / P.12口高温合金相比，我国高温合金主要存在以下几个方面的不足：如国内生产的高温合金冶金缺陷较多，主要表现为黑斑、白斑、碳化物偏聚等；且高温合金棒材的组织均匀性较差；杂质元素含量较高，导致材料的强度和使用寿命较低；另外国内生产高温合金返回料利用率偏低，导致生产成本普遍偏高。图表 21：我国高温合金相比进口产品的不足之处类别主要问题冶金问题国内生产的高温合金冶金缺陷较多，主要表现

46、为黑斑、白斑、碳化物偏聚等杂质元素控制问题国内生产的高温合金产品杂质元素含量较高，导致材料的强度和使用寿命较低组织均匀性问题国内高温合金棒材的组织均匀性较差，主要体现为边芯部晶粒度极差过大成本问题国内生产高温合金返回料利用率偏低，导致生产成本普遍偏高资料来源：Wind，国盛证券研究所格局足够稳定：高准入壁垒铸就高温合金稳定的供应体系从全球角度看：纵观全球，目前具有完整高温合金体系的国家只有美、英、俄、中四国，能够生产航空航天用高温合金的企业也不超过 50 家。以特殊金属公司、汉因斯-斯泰特公司（Haynes-Stellite Company）、国际因科公司、豪迈特公司、卡彭特公司等为代表，主要

47、集中在美、英、德、日等国，整个行业具有较为明显的寡头特征。从国内角度看：目前我国已形成一定规模拥有较先进技术装备的生产基地。变形高温合金主要以 ST 抚钢为主，其市占率达到 80%，规模优势显著，而且领先于行业于 2020 年初就发布扩产计划；图表 22：我国现从事高温合金材料制造与生产的代表企业类别代表企业 主要产品产能（吨）企业特点特钢企业抚顺特钢高温合金、超高超强钢等5000国内变形高温合金龙头，航空航天市场占有率高达80%以上，超强钢在航空航天市占率达 95%以上长城特钢高温合金、超高超强钢等1500国内重点特殊钢生产基地，国内重点军工配套企业宝钢特钢高温合金、超高超强钢等1500具备

48、大型变形高温合金锻件生产能力，技术领先研究院钢研高纳铸造、变形和新型高温合金 3000铸造高温母合金、精密铸件及国内高温合金领域技术最先进、生产种类最齐全的企业，铸造高温合金领域的龙头中科院金属所知识创新工程的重要产业化平台，主营转型企业中科三耐北京航材变形高温合金400类产品是航空发动机材料以及燃气轮机叶片主要从事航空先进材料应用基础研究、材料研制与应铸造高温母合金 800院用技术研究和工程化技术研究的综合性科研机构其他类企业图南股份变形高温合金、铸造高温合金1445国内少数能同时批量化生产变形高温合金、铸造高温合金（母合金、精密铸件）产品的企业之一西部超导高温合金棒材、粉末高温合金母合金2

49、600国内高性能高温合金材料的新兴供应商之一，2019年高性能高温合金材料营收占比 0.75%左右万泽股份高温合金等轴晶叶片、精密铸造叶片等2002014 年进军高温合金产业，高温合金业务产业化处于建设阶段，目前具备了大规模量产能力应流股份两机高温合金叶片等热端部件未来具备年产 20万件叶片拥有数十年精密铸造技术积淀，目前已切入全球航发两机叶片赛道，成为 GE 等国内外知名客户供应商，同时积极向上游材料及下游精密机加工拓展 HYPERLINK / P.13资料来源：Wind，中国高温合金行业市场前景预测与投资战略规划分析报告，国盛证券研究所高温合金产业链：按工艺划分为变形、铸造、粉末高温合金按

50、元素构成分为镍基、铁基、钴基，应用最为广泛的是镍基高温合金，占比为80%，其次是镍-铁基，占比为 14.3%，钴基占比最少，为 5.7%。图表 23：高温合金按基体元素分类类别基体元素含量工作温度（）特点成本铁基高温合金50%600800具备良好的热加工塑性，适合在中等温度下工作合金成分简单，成本较低镍基高温合金50%6501000可溶解多种合金元素，具备多种优良性能，具备很好的高温强度合金元素较多，成本较高钴基高温合金40%65%7301100耐热性最好，具有良好的抗热腐蚀性钴是战略资源，成本最高资料来源：航空材料技术，国盛证券研究所高温合金按照工艺路线分类有三大类：变形高温合金：是指可进行

51、热、冷变形加工，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。铸造高温合金：指用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是具有更宽的成分范围，由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。按结晶方式，可分为等轴晶铸造高温合金、定向凝固柱晶高温合金和单晶高温合金 3 类。 3）粉末高温合金：是将高温合金雾化成粉末，再经热等静压成型或热等静压加锻造成型的生产工艺制造出高温合金产品。图表 24：高温合金按按工艺分类变形高温合金应用范围最广，占比达到 70%，铸造高温合金占比为 20%。变形高温合金对应的后续工艺是锻造，铸造高温合金对应的后续工

52、艺是铸造。总体上看，变形高温合金的制造工艺难度大于铸造母合金，因此价格上变形高温合金更高，铸造高温合金产业链的工艺难点在于后续的精密铸造工艺，也是提升铸造母合金产品附加值的重要工艺环节。大类小类释义牌号用于航空发动机的部件应用情况工作温度600-1000用量占70%涡轮盘、压气机盘、涡轮叶片、导向叶片、主燃烧室、火焰筒、机匣等经锻造、轧制、镦粗和冷拔等塑性变形工艺和热GH处理制程的高温合金变形高温合金-铸造高温合金等轴晶铸造 高温合金DZ件晶高温合金定向凝固柱用定向凝固技术制备铸单晶高温合 用传统的熔模铸造方法K制备铸件用定向凝固和选晶技术叶片，目前国内等轴晶、定向晶应用比较成熟用量占20%1

53、000以上1050金制造DD1204C新型高温合金粉末合金粉末冶金工艺制成FGH1100的涡轮叶片用量占10%1100以上ODS 合金用粉末冶金工艺制备MGH火焰筒、导向叶片及涡轮叶片1200资料来源：航空材料技术，国盛证券研究所变形高温合金产业链：用量占到 70%，ST 抚钢是变形高温合金龙头 HYPERLINK / P.14变形高温合金：指可以进行热、冷变形加工，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标的一类合金。变形高温合金是航空、航天、核能工业和地面燃机必须应用的高温材料，可以用于制造在航空、航天发动机和核反应堆等高温环境下应用的各种关键零件。变形高温合金产品：是对铸锭进行开坯、锻造、轧

54、制、挤压、拉拔、冲压和特殊的热处理技术，以获得不同形状和尺寸的各种锻件与零件。制品通常包括板材、棒材和涡轮盘等高温合金制品。变形高温合金在我国高温合金领域应用最广，占比约 70%，已经形成了由研发到制品的完整产业链。国内从事变形高温合金系列产品的厂家分类：大型钢铁生产基地：抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢等大型钢铁企业，生产批量较大的合金板材、棒材和锻件。科研院所及其生产基地：以中科院金属所、北京航材院和钢研高纳三家为代表的研究、生产基地，具有部分变形高温合金的制造能力。从事高温合金锻造的企业：主要有陕西宏远、贵州安大、万航模锻、三角防务、钢研高钠、贵州航宇科技等。其中，陕西宏远、贵州安大均为中航

55、重机全资子公司；锻造行业中的军工企业定位比较高端，而民营锻造企业侧重中低端市场。图表 25：变形高温合金产业链及相关公司资料来源：Wind，钢研高纳及图南股份招股说明书，国盛证券研究所抚顺特钢高温合金在航空航天市场占有率高达 80%以上，超高强度钢在航空航天市场占有率高达 95%以上。1956 年，抚顺特钢成功冶炼出新中国第一炉高温合金 GH3030，由此拉开了我国高温合金产业从无到有，从低级到高级，从仿制到独立创新的序幕。目前，抚顺特钢已经掌握高温合金和耐蚀合金核心生产技术，曾为我国第一颗人造地球卫星、第一枚导弹、第一艘潜艇和多项国家重点工程、国防工程提供了大批关键特殊钢材料；为我国“长征”

56、系列火箭、“神舟”系列航天飞船和“嫦娥一号”月球探测工程提供了关键材料。铸造高温合金产业链：关注母合金龙头钢研高纳和精密铸造叶片龙头应流股份铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金，具有合金化程度高、成分范围高、应用领域广阔等特点。其工艺流程较为复杂，包括精选、组装和熔炼等多 个步骤，复杂的工艺流程也使产品更加精细化。该类合金广泛应用于制造航空、航天、能源等领域高端装备核心热部件的高温母合金、精铸件以及高温合金叶片等。铸造高温合金按照凝固结晶组织不同可分为：等轴晶、定向晶、单晶高温合金，价值量在提升，也以此顺序代表了技术进步方向；目前只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等少数几

57、个国家少数厂商能够制造单晶涡轮叶片。从承温角度：等轴晶，工作温度为 950- HYPERLINK / P.151050；定向晶，工作温度 1000-1100；单晶，工作温度 1100-1200。自 1970 年代定向晶和单晶合金出现后，所有国家先进发动机几乎都选用铸造高温合金制作最高温区工作的叶片，从此确立了铸造高温合金叶片的稳固地位。目前单晶高温合金以难以替代的综合优势继续得到广泛应用。单晶叶片相比等轴晶、定向晶，强度更高。由于单晶叶片消除了全部晶界，不必加入晶界强化元素，使合金的初熔温度相对升高，主要用于发动机中温度最高的几级涡轮，是“核心”中的“核心”材料。图表 26：不同代次发动机所用

58、的涡轮叶片材料演绎进展代别主要性能指标典型发动机结构涡轮叶片材料第四代涡轮前温度：1680-1750K推重比：9-10涡轮前温度：18501980K服役：20 世纪 70 年代F119，EJ200服役：20 世纪末复合冷却空心叶片第二代单晶合金第二代第三代推重比：4-6涡轮前温度：1300-1500K推重比：7-8斯贝 MK202服役：20 世纪 60 年代F100，F110实心叶片定向合金和高温合金 气膜冷却空心涡轮叶片第一代单晶和定向合金第五代推重比：12-15涡轮前温度：2100-2200K2018 年双层壁超冷/铸冷涡轮叶片金属间化合物 第三代单晶合金 HYPERLINK / P.16

59、资料来源：航空制造网，国盛证券研究所图表 27：铸造高温合金三种形式：普通、定向、单晶图表 28：燃气轮机涡轮叶片材料及成形技术发展资料来源：航空制造网，国盛证券研究所资料来源：燃气轮机技术，国盛证券研究所因此，铸造高温合金产业链中，主要企业分类：铸造高温合金母合金企业：航材院、钢研高纳、中科院金属所、图南股份、江苏隆达等；精密铸造企业：一类是黎明、黎阳等航发体系内的精密铸造厂；另一类是应流股份、钢研高纳、安吉铸造、江苏永瀚等体系外的企业。图表 29：铸造高温合金产业链及相关公司资料来源：Wind，钢研高纳及图南股份招股说明书，国盛证券研究所上市公司层面，主要有钢研高纳、图南股份从事高温合金相

60、关业务，其中钢研高纳是传统铸造高温合金龙头，图南股份为新进入民营供应商。二者财务数据对比如下，钢研高纳营收规模大于图南股份，但图南股份的毛利率高于钢研高纳。图表 30：图南股份与钢研高纳高温合金产品及相关营收对比（百万元）上市类别产品公司高温合金业务相关营收营收增速2016201720182019201720182019钢研高纳铸造高温合金高温合金母合金、精密铸造件227.60245.44429.15898.807.84%74.85%109.44%变形高温合金板材、棒材、锻件、涡轮盘、汽轮机叶片防护片等341.31328.34337.61362.82-3.80%2.82%7.47%高温合金产品