高温合金行业深度研究多源需求释放高温合金广阔成长空间

高温合金行业深度研究-多源需求释放高温合金广阔成长空间1空天动力部件主要材料高温合金是一种具有极高抗疲劳强度、抗拉强度、抗腐蚀性和抗氧化性的新型金属材料。高温合金可在600℃以上的高温环境下适应对应的压力作用并长期工作，是飞机、火箭、导弹、舰船等所用动力装置的重要结构基础，对提高武器装备性能、延长寿命、降低能耗和成本有着关键影响，同时对国民经济和高技术产业的形成与发展也发挥着重要作用。1.1产品种类划分方式多样高温合金材料可按照以下三种方式划分：基体元素种类、合金强化类型、材料成型方式。根据基体元素种类，高温合金主要可分为铁基、镍基、钴基。铁基高温合金又称作耐热合金钢，它以铁作为基体，同时加入少量的镍、铬等元素；镍基高温合金以镍作为基体，含镍量在一半以上，适用于1000℃以上的工作条件，采用固溶、时效的加工过程，可以使其抗蠕变性能和抗压抗屈服强度大幅提升；钴基高温合金以钴为基体，钴含量约60%，同时需要加入铬、镍等元素来提升高温合金的耐热性能，虽然这种高温合金耐热性能较好，但由于钴资源相对匮乏，且加工比较困难，因此用量不多。根据合金强化类型，高温合金可以分为固溶强化型高温合金和时效沉淀强化合金。所谓固溶强化型，即添加一些合金元素到高温合金中，形成单相奥氏体组织，溶质原子使固溶体基体点阵发生畸变，使固溶体中滑移阻力增加，从而提高合金强度和硬度。时效沉淀强化是通过高温下的“时间效应”过程，在铁、镍基高温合金中析出相应数量和尺寸的强化相，从而达到提高合金强度的效果。根据材料成型方式，高温合金可分为铸造高温合金、变形高温合金和粉末高温合金。铸造高温合金可细分为普通铸造合金、单晶合金、定向合金等，粉末高温合金可细分为普通粉末冶金和氧化物弥散强化高温合金。就应用范围而言，变形高温合金应用最广泛，用量约占70%，铸造高温合金约占20%，粉末高温合金约占10%。1.2三大关键技术影响制备工艺高温合金的制备工艺复杂，不同类型高温合金的工艺路线也不尽相同，其中的关键技术包括熔炼、热处理和铸造。关键工艺技术能够保证高温合金具有纯净的化学成分和较好的组织结构，直接影响着高温合金的性能和质量。熔炼从源头提高高温合金纯净度，目前多采用三联工艺。熔炼是严格控制高温合金化学成分，保证其具有优异质量水平的重要工艺过程。国内外变形高温合金和粉末高温合金母合金的熔炼工艺主要有真空感应熔炼（VIM）、电渣重熔（ESR）和真空自耗（VAR）。为了进一步提高合金质量，目前多采用VIM+ESR+VAR的三联工艺以扩大高温合金定型、消除低倍缺陷，进而改善合金组织性能。热处理决定高温合金组织性能，主要包括固溶处理和时效处理。热处理通过改善高温合金显微组织中晶粒度，强化相形状、数量、尺寸及分布，使其具有较好的组织性能。热处理包括固溶处理和时效处理，这两种方式的配合使用可以得到高温合金各种组织状态和性能的组合。固溶处理的目的是消除加工硬化，恢复合金的组织和性能；

高温合金经固溶处理获得固溶体和晶粒尺寸后，经时效处理以达到晶内和晶界强化相合适的数量、形态和分布，并获得所需的强度和适当的性能组合。精密铸造技术对铸件进行精密控形和精确控性，具体技术根据铸造结构不同存在差异。精密铸造依据构件不同部位承载的不同，可在高温合金熔体凝固过程中对晶粒与组织进行原位控制。精密铸造既可实现单一形态的等轴晶、定向柱晶、单晶生长控制，也可对整体构件的等轴晶和定向柱晶或单晶的复合生长进行控制。按照热端部件的结构特点和使用性能对高温合金组织的不同要求，精密铸造技术分为三类：定向凝固涡轮叶片精密铸造技术、整体叶盘精密铸造技术和大型复杂结构件整铸技术。未来，高温合金工艺技术将向着提高承温承载能力和环境适应性能、增加高熔点合金元素含量的方向发展。其中，变形高温合金向承温更高、精密成形和低成本方向发展；铸造高温合金以高温度梯度定向凝固技术和新型、超纯单晶高温合金为未来研究重点方向；粉末高温合金将在提高工作温度的基础上，继续提高产品的强度、抗蠕变性能和使用寿命。1.3国内核心技术水平仍有提升空间1.3.1国外率先研究，国内起步较晚20世纪30年代后期，英美等国率先开始研究高温合金。1939年，英国Mond公司在当时的电热丝材料80Ni-20Cr合金基础上加入Al和Ti，发展出了著名的Nimonic系列合金。美国和苏联也研制了类似的InconelX和ЖC-6K合金。60年代初期，铸造高温合金得到了迅速发展，具有代表性的是美国的IN-100。70年代，美国的定向高温合金PWA1422得到了广泛应用；80年代，第一代单晶高温合金PWA1480已应用于长寿命的航空发动机。世界上高温合金龙头企业主要分布于欧美、日本等发达国家，头部效应明显。以美国的通用电气公司、普拉特-惠特尼公司，英国的罗尔斯-罗伊斯公司和日本新日铁住金株式会社为代表的高温合金龙头企业具有领先的研制技术、成熟的产业体系和广阔的业务领域，他们主导着国际高温合金的发展，推动工艺技术的迭代升级和产品质量的不断提高。国内高温合金起步较晚，从仿制开始探索，经工艺提高、自主试制，目前已进入创新发展阶段。我国于20世纪50年代开始研制高温合金，第一种高温合金GH3030于1957年顺利通过长期试车并批产；60年代，我国处于仿制前苏联体系高温合金的起步阶段；70~80年代，我国处于引进和试制欧美体系高温合金的提高阶段；90年代至今，我国已形成了完善的高温合金研制生产体系，并具备自主创新研发能力，成为世界上继美、苏、英之后第四个形成独立高温合金体系的国家。1.3.2国内高温合金发展水平仍有提升空间我国高温合金目前正在快速发展，技术逐步处于领先地位。铸造高温合金方面，我国已攻破高温合金整体机匣铸造、高温透平叶片铸造和单晶空心叶片铸造等技术；

变形高温合金方面，国内开发了燃气涡轮盘电渣重熔连续定向凝固冶炼+3D锻造制坯+等温锻造、燃气涡轮盘增材制造等先进技术；粉末高温合金方面，我国已成功研制出第一代高强型和第二代损伤容限型粉末高温合金，正在研制高强损伤容限型第三代粉末高温合金。尽管国内高温合金发展速度较快，但与欧美等国相比，仍有很多提升空间，包括研究水平、设备能力、工艺技术和生产管理方面：研究水平以单晶叶片为例，我国针对定向凝固过程中复合模壳与合金液间的界面反应以及组织影响研究并不充分；对单晶空心涡轮叶片的微观组织及晶体生长研究多集中在叶片凸台位置的凝固特征研究，并未结合单晶空心叶片结构特征对其微观组织及晶体生长规律进行系统研究；对组织缺陷研究不够充分，导致铸造缺陷较多，成品率较低。设备能力目前我国大部分高温合金企业熔炼设备为20t以下，现有最大的真空感应炉和真空电弧炉为抚顺特钢

2022年新投产的30t真空感应炉和30t真空电弧炉，而20世纪末美国已有60t的真空感应炉，世界上最大的工业真空电弧炉容量已达200t；我国真空电弧炉自产设备在自动控制软件、精密称重系统等方面偏弱，因此多从德国ALD公司或美国CONSAC公司等国外公司进口设备。工艺技术我国高温合金母合金熔炼过程中会产生数量较多、尺寸较大的非金属夹杂物，高温合金组织、性能存在分散性，纯净度尚无法达到国外水平，致使国内粉末盘整体质量与美国存在差距；我国合金棒材在冷拔变形、冷轧变形等变形工艺过程中，由于高温力学性能差，易开裂，导致产品成材率低；我国精密铸造陶瓷模壳体系仍沿用高温合金等轴晶或柱状晶制备工艺，缺乏承温更高的单晶合金复合陶瓷模壳的设计。生产管理我国高温合金棒材、环件零件加工过程中存在材料切除率高、利用率低，资源浪费严重的问题，尤其是机匣等零件材料利用率不足10%，导致原材料成本高，产品价格居高不下，而国外高温合金薄壁环材料利用率可达25%~30%；我国高温合金返回料多采用降级使用，其中众多具有高回收价值的稀有金属被浪费，而美国早在上世纪末，已经能将高温合金返回料的70%实现同级使用。1.3.3行业壁垒较高，重在技术突破高温合金材料属于先进金属材料，主要用于航空航天等国防军工重点领域，因此行业壁垒较高，具体可归纳为技术壁垒、生产组织能力壁垒、资金壁垒、市场先入壁垒和行业准入壁垒。技术壁垒高温合金工艺较为复杂，特种冶炼、精密铸造、锻造、焊接等工序需要技术积淀和不断的技术创新，特别是航空航天高温合金材料及制品领域对于质量可靠性、性能稳定性、产品外观尺寸精确性等方面都有着非常苛刻的要求。如果没有相应的技术储备和研发实力，一般企业很难进入高温合金生产领域。生产组织能力壁垒高温合金生产工序复杂、加工周期长，且往往具有多品种、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管理，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。资金壁垒高温合金技术的不断进步对企业的生产设备提出了更高的要求。企业需投入较高成本购置先进生产设备，从而提升工艺水平以达到客户需求。同时，高温合金产品的研发也需要持续的资金投入，而新产品的认证周期相对较长，这也对企业的流动资金提出了要求。市场先入壁垒航空航天动力系统对高温合金产品的性能和质量要求较高，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。行业准入壁垒国家对武器装备科研生产活动实行许可管理，未取得许可不得从事相应生产活动。从事军品相关生产活动必须通过严格审查并取得军工资质。另外，在民用航空发动机、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。1.4

“两机”专项政策推动行业发展1.4.1“两机”专项引领，产研投资扩大“两机”专项政策加速航发国产化进程，助力上游高温合金发展。2015年工信部启动“两机”（航空发动机与燃气轮机）重大专项，将我国航空发动机和燃气轮机自主创新的基础研究、技术、产品研发和产业体系的建立提升到了国家战略发展层面。“两机”专项投资规模已超千亿元，带动上游产业较大市场需求。高温合金占“两机”

总重量的40%～60%，是热端部件的主要材料，预计受益于“两机”专项，高温合金有望具有较大成长空间。更多行业政策跟进，产业发展势头可期。自“两机”专项实施后，国家出台大量推动高温合金自主创新研究的政策，并将高温合金作为国家战略性资源重点关注。《中国制造2025》重点实施五大工程中有三大工程涉及高温合金，关注的十大领域中，航空航天装备、电力设备及新材料三大领域涉及到高温合金。随着国防现代化建设步伐的加快，以及“制造强国”战略计划地位的不断提升，高温合金产业或将充分享受政策红利，生产企业也有望迎来更好的发展机遇。1.4.2国防预算持续增长，实战实训促装备放量近年来，我国国防预算保持稳步增长，从2010年的0.53万亿元增长到2022年的1.45万亿元，12年CAGR为8.7%，增长速度较快；2018年，国防预算支出同比增速达到12年来最低，约6.0%，之后四年又重新呈现上升趋势，2022年同比增速上升到7.1%。2多源需求释放行业成长空间高温合金应用市场广阔，需求前景向好。高温合金材料最初仅为航空航天服务，由于其优异的耐高温、耐腐蚀性能以及技术水平的普及，应用领域也从单一走向多元化，目前已经被应用在燃气轮机、汽车增压涡轮、石油化工、玻璃制造、原子能工业等产业领域，极大地拓展了高温合金材料的市场。同时，众多新型高温合金仍在持续研制开发中，以满足下游要求的提高，未来高温合金市场需求有望长期处于向好态势。高温合金的下游应用中航空航天发动机占总需市场的50%以上。随着我国国防建设投入力度的不断加大和“两机”国产替代进程的推进，军品有望始终引领和驱动高温合金市场的增长。在民用领域，高温合金主要应用于商用飞机发动机、工业发电燃气轮机、核电核岛部件以及汽车中的涡轮增压器，其中电力领域占高温合金市场总量的20%，是未来民用市场的主要增长领域。亿美元；我国市场需求量超过5万吨，我们预计2022年到2030年，我国累计新增45万吨以上高温合金市场需求量。2.1航空发动机：主力拉动高温合金市场航空发动机作为飞机的心脏，由于机械构造高度复杂和精密，被称为“工业制造皇冠上的明珠”。航空发动机的动力性能很大程度上受热端构件的高温性能影响；高温合金作为其热端承力构件的主要材料，发展始终受航空发动机性能指标提高要求驱动。高温合金材料主要用于制造航空发动机燃烧室、涡轮叶片、涡轮盘以及机匣等构件，目前用量已达发动机重量的40%～60%。2.1.1军机增量提质并举，“中国心”带动高温合金迅猛发展国产军用航空发动机高温合金增长需求主要来源于新增军机的扩编、存量军机的升级换装和国产替代、存量军机的维修换发三方面：新增扩编根据英国《WorldAirForce2022》报告，我国2021年军用飞机数为3285架，相比2011年增加687架，10年复合增长率为2.16%，总量落后于美国和俄罗斯。由于我国重点型号武器装备已经跨过研制定型阶段，在“十四五”将进入批量列装阶段。《WorldAirForce2021》预计未来5年我国军机数量复合增长率为9.2%，假设该增速可保持到2030年，我国军机有望达到约7253架。假设新增战斗机单发和双发数量比例为1：3，航空发动机的周转备份比为0.5，军用航发高温合金重量占比50%，成材率为20%，从2022年到2030年，我们预计我国新增国产军用航发所需高温合金累计约4.8万吨。升级换装+国产替代战斗机方面，我国现役战斗机结构与军事强国差距较大，美军现役战斗机已实现全三代以上，并正加速列装F-22、F-35等四代战机，而我国仍以二代、三代战机为主，面临着迫切的更新换代需求。运输机方面，Y-8和Y-9作为我国空军主力运输机将逐步替代Y-7；Y-20换装“中国心”持续放量将逐步替代伊尔-76、图-154等进口大型运输机，三种机型优势互补，需求稳定。假设至2030年，我国战斗机中二代机已经全面退役，更新换代为三代或三代半战机；运输机基本实现国产替代和新老替代；直升机主力全面采用国产发动机。在2030年军机预计总量的基础上，我们预计从2022年至2030年，换装所需高温合金累计约9.5万吨。大修维护假设军机年均训练飞行时长500小时，我们预计从2022年到2030年我国军机大修维护所需高温合金累计约8.4万吨。总体上，预计从2022年到2030年，我国军用航空发动机领域带来的高温合金需求量累计约为22.7万吨。2.1.2国产大飞机量产在即，航发打破国外垄断势在必行民航市场迎来复苏势头，国产大飞机正式开始量产。截至2021年底，我国民航全行业运输飞机共4054架，比上年增加151架，总体数量呈上升趋势，年增量回到100架以上水平。2022年5月，国产大飞机C919首架量产交付型首飞成功，目前已获得超过1000架订单，意味国产窄体客机交付能力有了新的突破，民航飞机国产化正迈向新的进程。尽管国产大飞机已经面世，但目前我国大多数民航飞机仍从国外订购，C919、ARJ21和新舟700等国产客机核心发动机更是依赖进口，随时有断供风险。因此，近年来我国大力研制国产民航发动机，取得了一系列技术突破，民航发动机国产替代进程有望稳定快速推进。第一款国产商用大推力发动机CJ-1000A即将进入装机考核阶段，距离实际应用更近一步，未来国产民航发动机的放量有望为高温合金产业带来新的需求增长点。根据中航工业发布的《2020~2039年民用飞机中国市场预测年报》，预计到2040年，我国150座级干线飞机（即C919所属类型）需求量最大，占飞机总需求量的52.7%。假设到2030年，C919、ARJ21和新舟700新增约1792架、135架，航发国产化率分别为50%、30%，假设航空发动机周转备份比为0.5，航发高温合金重量占比50%，成材率为20%，预计2022年到2030年，国内将新增5781台民航发动机，所需高温合金累计5.6万吨。2.2火箭：发射常态化保障持续需求高温合金是火箭发动机核心部件燃烧室和涡轮泵的关键用材。液体火箭发动机主要由燃烧室和喷管、涡轮泵和活门自动器三大部分组成，其中推进剂在燃烧室和喷管内燃烧，产生3000℃以上的高温和30~200个大气压的高压气体，并从喷管高速喷出，形成强大的推力；涡轮泵的作用是对氧化剂和燃烧剂进行增压，以便注入燃烧室。发射次数全球领先，自主掌握火箭发动机技术。2021年，我国共进行了55次航天发射，发射次数世界第一，创造了中国航天发射次数的新纪录；同时，长征火箭发射次数也突破400次。目前我国运载火箭已基本实现国产化，自主研制的液氧煤油火箭发动机YF-100、大推力氢氧发动机YF-77已成为中国新一代运载火箭的主要动力。随着我国载人航天稳步迈向空间站时代，航天发射逐渐进入常态化，航天发射次数将快速增长，火箭发动机需求量有望同步增长。根据《液体火箭发动机的结构质量》，火箭发动机核心部件涡轮泵质量占发动机质量的20%~26%，燃烧室质量占1.2%~3.3%，则高温合金部件约占火箭发动机重量的25%。依据YF-100火箭发动机单台质量为1.9吨，每枚火箭采用6台发动机，假设高温合金部件成材率为20%，则每枚主力运载火箭所需高温合金质量为14.4吨。假设未来在维持每年航天发射至少55次的情况下，我们预计2022年至2030年我国火箭发动机用高温合金需求累计约0.7万吨。2.3重型燃气轮机：军民应用齐头并进现代燃气轮机主要由航空发动机改进而来，热端部件均采用高温合金材料。燃气轮机是以连续流动的气体作为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，其工作原理和航空发动机一致。燃气轮机主要由压气机、燃烧室和燃气涡轮组成；与航空发动机类似，其热端部件燃烧室、导向叶片、涡轮盘等由高温合金材料制造而成。按输出功率，燃气轮机可分为微型、轻型和重型三类。其中微型和轻型燃气轮机可由航空发动机改制而成，可用于工业发电、船舶动力、管道增压、坦克机车、分布式发电及热电联供等场景；重型燃气轮机主要用作陆地上固定的发电机组，如城市电网。我国现已具备轻型燃机自主化研制能力，国内首台自主研发的F级50兆瓦重型燃机整机点火试验已成功，曾经重燃依赖进口的局面即将被打破。此外，国产燃气轮机如QD128、QC185、QC70、R0110的研制成功及应用有望适配我国燃气轮机多维应用领域，将国外垄断层层突破。2.3.1向海图强，舰艇列装助力燃气轮机增长海军装备建设再创佳绩，国产燃气轮机增量可观。2021年我国海军入役舰艇数量、吨位蝉联世界第一，新服役装备现代化水平、先进性程度以及舰艇类型的丰富性均胜于以往，海军装备实现了由量到质的发展。第三艘航母“福建舰”亮相、055大型导弹驱逐舰大批量列装、075两栖攻击舰入列，我国海军发展成绩斐然。燃气轮机作为主流军舰的动力来源，将随着我国自主造舰速度的加快，实现更多型号的自主研制和批量生产。根据美国《国家利益》杂志预测，2030年我国海军有望成为全球规模最大的海军，军舰总数可达到415艘。参考UGT-25000型燃气轮机约26吨的重量，假设燃气轮机40%重量使用高温合金材料，成材率为20%，备份比为0.5，预计2022年到2030年，我国军用舰船燃气轮机所需高温合金累计约1.7万吨。2.3.2响应“双碳”政策，燃气发电潜力大“双碳”发展推动天然气发电，燃气轮机发挥关键作用。“碳中和”背景下，可再生能源发电是改善我国环境质量和调整能源结构的选择之一。其中天然气发电由于核心装备燃气轮机具有可靠性好、效率高、快速启停等优点，最具灵活性和高效性。2020年全球燃气发电占全球发电总量份额的23.4%，而我国燃气发电仅占本国发电总量的3.9%，但我国近年燃气发电装机容量逐年攀升，增长率也呈上升趋势，证明燃气发电潜力大。目前，中航发燃机有限公司已拥有自主研发的5～40MW的轻型燃气轮机和110MW的重型燃气轮机。假设我国燃气发电装机容量复合增长率为7%，我们预计2022年到2030年，新增7160万千瓦装机容量，共需高温合金材料用量约为5.4万吨。2.4核电：清洁能源市场前景广阔核电站利用可控核裂变能量将水加热至高压蒸汽状态，推动汽轮机旋转发电，由此实现核能向电能的转化。其中，高温合金主要应用于蒸汽发生器传热管、元件格架过热器等热端部件。目前我国自主三代核电技术跻身世界前列，小型堆第四代核能技术、聚变堆研发水平基本与国际先进水平同步。在碳达峰、碳中和的背景下，核能作为近零排放的清洁能源，具有更加广阔的发展空间。截至2022年3月，我国运行核电装机容量约为0.558亿千瓦。根据中国核电发展中心发布的《我国核电发展规划研究》，预计2030年我国核电发展规模达到1.31亿千瓦，占发电总量的10%。假设平均一台核电机组装机容量为0.01亿千瓦，按照每台自主三代核电机组所需880吨高温合金材料，预计2022年到2030年，我国新增核电机组所需高温合金累计约6.6万吨。2.5汽车涡轮增压器：渗透率提升拉动民用市场汽车涡轮增压器是最主要的车用高温合金应用领域。涡轮增压器通过增加进气量来提高发动机的功率，进而提高燃油经济性并降低油耗。因此，涡轮增压在汽车节能减排中扮演着十分重要的角色，短期内累计减排贡献甚至超过纯电动汽车。2021年我国汽车涡轮增压器渗透率58%，根据HIS数据预测，到2025年有望提升到70%以上。2021年，我国全年汽车工业产量达2608.2万辆，同比增长3.4%，结束了2018年以来连续三年下降的局面。根据图南股份招股说明书，目前每万辆汽车涡轮增压器高温合金用量约为3.5吨，假设未来十年我国汽车产量复合增长率为6%，汽车涡轮增压器平均渗透率为70%，预计2022~2030年期间，我国汽车产量新增3.2亿辆，高温合金需求量累计约8万吨。3产能释放带动行业景气度持续向上3.1需求多年稳步增长3.1.1供需差距长期保持，进口替代有待提速我国高温合金供需缺口始终保持高位，供不应求局面长期存在。近年来，我国高温合金需求量与供给量逐年同步攀升，但供需差距仍较大。2020年，国内高温合金需求超过5万吨，供需缺口约达2万吨。从2013年至2020年，国内高温合金供给缺口占总需求量比例始终保持在30%以上，市场连年处于供不应求的状态。进口需求依然明显，国产替代仍需加速推进。受限于企业产能和部分型号产品质量要求，目前国内高温合金用量约40%仍依赖进口。进口高温合金应用领域尤以民航发动机最为突出，美国普惠公司、通用电气和英国的罗罗等国际企业主要占据着我国民航发动机的市场份额。2020年，国内窄体机发动机市场，CFM56发动机占比为71%，V2500占比为18%，LEAP-1A、PW1100G分别占比6%和5%，国产发动机暂未在民航市场普遍推广应用。3.1.2产量提升快，行业集中度高高温合金产能加速释放，核心企业占据大部分产量。根据中国特钢企业协会数据，我国高温合金产量从2013年的1.18万吨增长到2020年3.3万吨，7年CAGR为14.26%。当前国内高温合金生产行业集中度较高，抚顺特钢、钢研高纳和图南股份产量稳居前三，2021年合计生产约为2.1万吨高温合金产品，占比超过国内总产量的60%。3.1.3企业积极布局，扩产抢抓机遇面对不断增加的市场需求，国内主要高温合金生产企业主动响应、积极规划，制定了一系列完善产业布局和投资扩产的计划。企业主要从购置大型生产设备、投资设立子公司或生产基地、加大生产技术研发投入力度等三方面入手，横向扩大产能，纵向拓展产业链，谋求又好又快发展。随着行业公司产能快速释放，国内高温合金国产化率有望进一步提升。3.2整体竞合关系良好国内现从事高温合金生产的企业分为三类：

（1）以抚顺特钢、宝钢特钢等高温合金冶炼基地为代表的特钢企业，该类企业从事冶金行业时间长、经验丰富，具备较强的设备、技术实力和突出的大规模生产能力；

（2）以钢研高纳、中科三耐（中科院金属研究所）和北京航材院为代表的研究型企业，该类企业依托科研院所转型，科研攻关和自主创新能力强，但批产能力相对较弱；

（3）以图南股份、西部超导和万泽股份为代表的新兴民营企业，该类企业研发投入力度大，业务经营和拓展模式灵活，在政策利好背景下近年来发展迅速，但追赶超越老牌企业仍需发展时间。细分市场龙头企业优势明显，整体竞合关系良好。由于行业壁垒高，后发企业追赶阶段历时较长，因此高温合金核心生产企业数量少，各细分领域由寡头主导，格局稳定。以铸造高温合金领域为例，钢研高纳具有年产超千吨航空航天用高温合金母合金及精铸件的能力，航材院具备先进的等轴晶、定向、单晶合金及精密铸造工艺研究能力，业内能够批量生产单晶叶片的单位仅此两家。3.3产业链两端集中度高、中游百花齐放国内高温合金产业链由上游冶炼企业、中游高温合金零部件毛坯加工（铸造、锻造、粉末冶金）企业和下游零部件精加工、组装和总装企业主机厂构成。3.3.1上游：选材冶炼，龙头企业地位显著高温合金上游企业采购镍、钴、铬等原材料，利用真空感应炉、真空自耗炉和电渣炉等设备，采用双联或三联工艺在高温环境中将原材料熔炼成为合金。上游产品主要分为用于重熔铸造的高温合金母合金，用于锻造成不同形态的变形高温合金棒材、板材、管材等，以及用于粉末冶金的粉末高温合金棒材。上游冶金的关键在于元素成分配比和杂质剔除，需从源头上保障材料的纯净度和组织性能。国内从事高温合金冶炼的上市公司主要有抚顺特钢、图南股份、西部超导和钢研高纳，其中抚顺特钢龙头地位牢固。业务能力方面，抚顺特钢、图南股份和西部超导均有能力制造铸造高温合金母合金和变形高温合金棒材、丝材、带材、管材等型材；

钢研高纳可生产铸造高温合金母合金，但变形高温合金涉及的板材、棒材等需通过外委完成。营收方面，抚顺特钢和钢研高纳远远领先其他企业。2021年抚顺特钢高温合金板块营收13.04亿元，毛利率为42.65%；钢研高纳铸造高温合金板块营收12亿元，毛利率24.45%；图南股份铸造高温合金及变形高温合金板块营收4.88亿元，毛利率41.84%；西部超导高性能高温合金材料板块1.02亿元，毛利率4.01%。3.3.2中游：加工毛坯成型，企业各有千秋高温合金中游企业主要完成零部件毛坯的成形工艺，包括铸造、锻造和粉末冶金。（1）精密铸件是应用于航空发动机、燃气轮机热端部分的关键部件，包括机匣类大型复杂薄壁结构件、涡轮转动及导向叶片、整体叶盘、导向器、扩压器等。精密铸造材料主要包括等轴晶、定向凝固柱晶和单晶三类。国内航材院、钢研高纳、中科院金属所、图南股份、应流股份、万泽股份等企业均具备精密铸造能力。（2）高温合金锻件主要用于制造航空发动机涡轮盘、机匣、环类件和轴类件，根据不同尺寸和形态锻件对应所用的模具、设备不同，分为自由锻、模锻、辗环。国内从事高温合金锻造的企业主要有陕西宏远、贵州安大、派克新材、三角防务、贵州

航宇科技等。其中陕西宏远、贵州安大均为中航重机全资子公司；陕西宏远和三角防务以模锻业务为主，贵州安大、派克新材和贵州航宇科技以辗环业务为主。（3）粉末高温合金主要通过雾化制粉、热等静压成型等工艺制造航空发动机粉末高温合金涡轮盘。粉末高温合金具有金属利用率高、机械加工量少、成本低的特点。目前国内主要生产企业以航材院和钢研高纳为主，西部超导和万泽股份初步具备生产能力，开始尝试供货。3.3.3下游：主机厂聚焦“小核心”，推动“大协作”高温合金下游企业主要进行成品零部件的加工（机械切削、激光加工）、组装和总装。下游市场主要来源于航空发动机和燃气轮机，中国航空发动机集团有限公司和中国航发燃气轮机有限公司为主要下游企业。其中中航发集团下属航发动力为下游最大客户，共拥有四家主机厂（本部430厂、沈阳黎明410厂、贵州黎阳460厂、南方工业331厂）。主机厂核心业务为产品零部件设计、组装、总装和试飞，零部件加工业务外协力度加大。2016年国防科工局发布的《关于加快推进国防科技工业科技协同创新的意见》中提出“小核心、大协作、专业化、开放型”的武器装备科研生产体系要求，目的在于降本增效，以适应不断扩大的航空制造业规模。同时，外部细分领域企业的专业化、产业化生产能力已经大大提升，可满足主机厂需求，因此中上游高温合金生产企业有望受益于增多的主机厂外协业务。3.4原材料涨价导致企业利润不同程度受损3.4.1原材料成本增长，企业利润不同程度受损上游企业原材料成本占比大，中游企业根据产品不同，原材料成本占比各异。上游企业生产的母合金及变形高温合金型材原材料成本占比较大，2021年抚顺特钢高温合金产品原材料成本占比约为87.29%。中游精密铸件等产品所需工序复杂，技术含量较高，因此原材料成本占比较小。2019年图南股份精密铸件原材料成本占比约为35.37%。金属镍资源稀缺，国内主要依赖进口，上半年价格大幅上涨。高温合金原材料以铁、钴、镍、铬为主要成分，其中镍作为一种战略性稀缺资源，储量及产量集中于印尼、澳大利亚和俄罗斯，我国主要依赖印尼进口。2022年前三季度，在国际动荡局势及市场驱动下，本就紧张的镍资源价格高涨，2022年一季度平均价格达到19.23万元/吨，二季度达到21.52万元/吨，三季度回落至18.31万元/吨，而2021年四季度价格仅为14.87万元/吨。受镍价上涨影响等因素，2022年第二、第三季度，以整体法计算，高温合金上游企业（统计抚顺特钢、钢研高纳、图南股份、西部超导）毛利同比增长率小于营收同比增长率，且三季度毛利增速为负，表明产品毛利率出现下降。上游企业原材料成本占比较重，毛利折损较大。原材料成本上涨压力也从上游向中游传导。2022年第二、第三季度，以整体法计算，高温合金中下游企业（统计中航重机、三角防务、派克新材、航宇科技、航亚科技）毛利同比增长率小于营收同比增长率，且毛利增速越来越明显的弱于营收增速，但增速依然为正；表明原材料成本上涨压力已经部分从上游企业传导至中游企业。从中长期看，若随着镍产品新增产能的释放，供应逐渐缓解，则镍价有望出现下行。但镍需求和价格反转尚需时间，高温合金生产企业仍将面临原材料价格波动带来的风险。3.4.2成本加成定价，面向订单定产，新订单或可重新议价转移成本高温合金生产企业主要采取“成本加成”方式定价，针对新订单或可重新议价应对原材料涨价。在成本加成的基础上，针对原材料涨价，上游企业根据原材料价格波动情况相应调整产品售价，定价和签约速度可能放缓，以调整策略适应市场环境，但仍然无法完全将增加的成本转移至中下游。中游企业已确认订单产品价格锁定，新签订单则可重新议价，若产品售价无法及时调整，预计会对公司营收和毛利产生影响。高温合金军品生产销售模式主要分为“面向订单”以销定产和“配套研发”带动销售，民品根据订单制定计划生产销售。针对已批产型号，企业按照年度下达的订单组织生产和销售；针对新产品，根据军工市场的特点，公司需参与军工配套项目，预先进行研发投入，产品研制成功后进入小批量供货阶段，经考核进入定型生产阶段，最终确定的配套研制单位通常不会进行更换。民品生产根据订单制定生产计划，同时根据历年销量、前期的市场调研准备在制品以及存货，进行市场化销售。4重点公司分析4.1

抚顺特钢冶金历史背景悠久，民企入主坐稳龙头地位公司始建于1937年，是中国最早的特殊钢企业之一。公司拥有5400多个牌号特殊钢材料的生产经验，被誉为“中国特殊钢的摇篮”。目前，公司形成了以“三高一特”（高温合金、超高强度钢、高档工模具钢、特种不锈钢）为核心的产品结构，具备年产钢95万吨，材77万吨的能力。其中超高强度钢产品，国内市占率达90%以上；高温合金产品在国内航空航天市占率达80%以上，龙头地位稳固。降本增效提高成材率，高温合金贡献高毛利2021年，公司通过优化生产组织模式，调整技术工艺参数，保证设备运行质量等措施提升生产效率和交付水平。公司全年实现钢产量69.15万吨，同比提高7.76%；

钢材产量55.06万吨，同比提高9.12%。高温合金产量5894吨，营收约13.04亿，同比增长12.42%；毛利率42.65%，较上年提高2.27pct。高温合金为唯一毛利率增长的产品类型，约贡献公司毛利的38%。高温合金业务降本增效提高成材率效果显著，有望在保持高毛利基础上持续提升盈利能力。打破产能瓶颈，积极投资生产建设项目公司加码配套大型生产设备，改造拓展生产线，促进产能释放。公司均质高强度大规格高温合金、超高强度钢工程化建设项目包括新建一台30吨真空感应炉和一台30吨真空自耗炉及其附属设施，2022年年中，设备处于安装及调试阶段，计划2022年年底投入生产。公司高温合金、高强钢产业化技术改造项目包括新建一台12吨真空感应炉、一台1吨真空感应炉和一台200kg真空感应炉及其附属设施；新建五台12吨真空自耗炉及其附属设施，预计2022年下半年陆续投入生产。锻造厂新建22MN精锻机生产线及附属设施项目主厂房及设备基础部分预计2022年下半年施工完成，主机设备预计2023年下半年运达公司生产现场并安装调试，计划2024年上半年投入生产。实林公司新建高温合金小棒材生产线及附属设施项目原厂房正在按计划拆迁。新厂房及设备基础部分正在设计当中，工艺设计、轧机及电控部分已定标，正在制造当中，轧机预计2023年4月投产，项目整体预计2023年底完成。4.2

钢研高纳产品型号全面，市场份额领先公司产品种类齐全，型号众多，涵盖铸造、变形、粉末三类高温合金。自1958年以来，公司共研制各类高温合金120余种，其中，变形高温合金90余种，粉末高温合金10余种，种类数量均占全国该类型的80%以上。最新出版《中国高温合金手册》收录的201个牌号中，公司及其前身牵头研发114种，占总牌号数量的56%。公司各类产品均占有较高市场份额：铸造高温合金中，公司航天发动机精铸件市场占有率超过90%，航空航天发动机用高温母合金市场占有率超过30%；变形高温合金拳头产品GH4169市场份额稳居第一；新型高温合金中粉末高温合金市场占有率约60%。技术背景雄厚，行业地位出众公司前身原钢铁研究总院高温材料研究所是“863”高技术金属间化合物专项的课题组长单位，在“九五”，“十五”和“十一五”期间一直是国家支持的钛铝系金属间化合物主要研究单位，具有多年的合金研发基础和雄厚的技术背景。公司牵头成立了“中