報告要點

中國處于軍工現代化加速階段。

我們認為，軍強才能國富，在國際局勢日趨復雜的情況下，中國將加大國防 現代化水平的提升。“多年的技術積淀”為中國進入軍工現代化加速階段提 供了“技術層面基礎”，“國 民經濟多年良 好發展 ”為 之提供 了“ 經 濟 層 面 基 礎”，目前中國處于軍工現代化的加 速階段 。

行業呈現強壟斷性和穩定性，高壁壘有利于行業龍頭長期享受紅利。

具有難以替代和優異高溫使用性能的高溫合金“技術壁壘高、加工工藝難度大、生產控制條件多而復雜”，在航空發動機及燃氣輪機應用方面無可替代 （高溫合金材料占現代航空發動機總重量的 40%~60%，主要用于四大 熱端 部件：燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外包括機匣、環件、加力燃燒 室和尾噴口等部件。高溫合金需求占比中航空航天領域約為 55%）。我 們認 為高溫合金材料及制品的“質量可 靠性 、性 能穩定 性、外觀尺 寸精確 性 ”等 方 面極其苛刻的要求使得行業具有較高的進入壁壘，具有強壟斷性和穩定性， 行業壁壘主要體現在技術壁壘、市場準入壁壘、質量標準壁壘、經驗曲 線門 檻等方面，新進入者面臨較高的進入成本和時間成本。“需求確定性”和“訂 單無法外溢性”使得中國高溫合金行 業龍頭 將充分 享受行 業的 高速發 展。

高溫合金行業迎來黃金發展期。下游需求放量，供需缺口將持續擴大。

中國航空發動機進入加速列裝期，我們預計未來 10 年軍用航空發動機所需高 溫合金有望達 6 萬噸，形成總量約 180 億左右大額市場。其他方面，地 面和 艦船用燃氣輪機的使用進一步擴張、核電建設的逐步落實、汽車增壓器渦輪 的裝配率進一步提高等因素，共同促進下游應用的放量，2019 年中國高 溫合 金行業產量約 27600 噸，需求量約 48222 噸。總體上我們預計未來 5 年 行業 需求年均增速有望在 8%以上，供需缺口將進一步擴大。

總體觀點：看好高溫合金行業的發展趨勢和龍頭投資機會。

我們認為，中國目前處于軍工現代化的加速階段。隨著國家不斷加強重點關 鍵技術的突破和自主化，高溫合金行業必將伴隨著下游航空發動機和燃氣輪 機的高速發展以及核電建設的逐步落實、汽車增壓器渦輪的裝配率進一步提 高而迎來行業未來 7-8 年的高速發展期。中國高溫合金行業生產廠商主要包 括 ST 撫鋼、寶鋼特鋼、攀鋼集團等特鋼企業，產品以變形高溫合金為主 、產 能較大；科研單位主要包括鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所、西部超導 等，技術積淀較為深厚，產品種類覆蓋較全，鋼研高納產業化能力相對較強； 民企主要以應流股份、萬澤股份、圖南股份等為代表，為市場新入者，但順應 軍民融合趨勢逐漸占據部分市場份額 。

一 高溫合金（superalloy）的超能力

高溫合金在高溫惡劣環境中仍能保持 較高的 力學性 能，是 現代航 空發動 機、航天 器 和 火 箭 發 動機及艦艇和工業燃氣輪機的關鍵熱 端部件 （如渦 輪葉片 、導向 器葉片 、渦輪盤、 燃 燒室和 機匣等）材料，也是核反應堆、化工設備、煤轉化技術等方面重要的高溫結構材料。作為航 空航天“發動機的基石”，其耐熱性能 的差距 是決定 中國與 國外航 空發動 機、火箭 發 動機和 燃 氣輪機性能差距的根本原因。

1.1 什么是高溫合金

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在 600°C以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類 金屬材料，具有優異的高溫強度，良 好的抗 氧化和 抗熱腐 蝕性能 ，良好 的疲勞 性能 、 斷 裂 韌 性等綜合性能，其四大要素：耐高溫 、抗較 大應力、 表面 穩定化 和高合 金化缺 一不 可 。又 被 稱為熱強合金、耐熱合金或“超合金 ”。

金屬材料的耐熱性包含高溫抗氧化性和高溫強度兩個方面，因此高溫合金所強調的不是耐受 溫度的最高值，而是在較高溫度下仍然抗氧化且具有高強度的性質。其他高溫性能較好的材 料，如碳/碳復合材料，是如今在 1650°C以上應用的少數備選材料，最高理論溫度更高達 2600°C，但它在溫度高于 400°C的有氧環境中發生氧化反應，導致材料的性能急劇下降 ，因 此不能應用于長期高溫條件的環境中。而高溫合金能夠在 600°C~1200°C的高溫下保持極高 的強度和硬度以承受較高的載荷，因此被廣泛應用于航空、航天發動機，石油鉆井 零部 件， 化工裂解爐，艦船燃氣輪機等領域。

1.2 高溫合金技術密集度高，附加值高

高溫合金行業上游為有色金屬礦山企 業，下 游為航 空航天 、電力 、機械 、石油 化工 、 汽 車 等 行業，應用領域廣泛。由于高溫合金 技術復 雜，產 品多為 非標準 化，產品 類型隨 下 游需求不 同進行調整，比如軍工領域通常采用 合約訂 購、外 協加工 的方 式定制 產品。

高溫合金產業鏈可細分為三個環節 :（1）母 合金制 備。高溫 合金冶 煉是生 產高溫 合 金 產 品 的 基礎，涉及合金含量配比、冶煉過程 操控等 復雜的 工藝技 術，技 術難度 大，如果 合 金 冶 煉 出 現質量問題，則影響后端產品的質量 ;（2）精 鑄件、板 材、棒材 等半成 品的制 備。采 用 鍛 造 、 機加工、熱處理、精鑄等技術，可制 造形狀 復雜、尺 寸精 度高的 板材、棒 材和精 鑄件等 半 產 品；（3）渦輪盤、燃燒室 、壓氣 機、導 向器 、調節 片等產 品，高溫合 金企業 需要開 發 、設計 、 生產產品，配備完整的產品設計、質 量檢測 等體系 。

（ 1） 產業鏈中參與者“三足鼎立”

高溫合金行業參與者包括特鋼企業、科研單位、高溫合金廠等。特鋼企業主要包括 S T 撫鋼、 寶鋼特鋼、攀鋼集團等，其產能較大， 產品以 變形 高溫合 金為主； 科研單 位主要 包 括 鋼 研 高 納、北京航材院、中科院金屬所、西 部超導 等，技 術積淀 較為深 厚，產 品種類 覆蓋 較 全 ;民企主要以應流股份、萬澤股份、圖南 股份等 為代表 ，為市 場新入 者，但順 應軍民 融 合趨勢 逐 漸占據部分市場份額。

其中細分領域鑄造高溫合金的產業鏈 結構中 ，母合 金的制 造商主 要有鋼 研高納、 北 京 航 空 材 料研究院、中科院沈陽金屬研究所和圖南股份等；按照鑄造工藝的不同，又可分為等 軸晶鑄 件和定向凝固柱晶/單晶鑄件，分別有不同的生產商，供應給下游的航空發動機主機廠。

細分領域粉末高溫合金的產業鏈結構 中，主要 包括母 合金 -制粉 -粉末 合金盤 -主機 廠 四 個 環 節 的參與者。

細分領域新型高溫合金的產業鏈中，Ti-Al 合金冶煉后可以分為變形路線和粉末路線；O DS 高 溫合金則主要有母合金-氧化物顆 粒-擠 壓-鍛 造幾步 生產環 節。

（ 2） 熔煉與熱加工為關鍵工藝

高溫合金生產過程中涉及真空熔煉、熱加工、化學檢測、探傷、性能檢測等諸多技 術環 節， 全部工藝過程包括溫度、濕度、壓力 、電流 等幾千 個參數 ，產業 鏈長、 產品系 列多 、 生 產 技 術復雜，任一環節出現問題，都會嚴 重影響 高溫合 金的性 能和質 量的穩 定，因此需要 反 復 實驗、探索，技術和生產壁壘非常高。

中國外高溫合金的熔煉方法中應用最廣泛、最普及的為真空感應爐、真空自耗爐和 電渣 爐， 其中真空感應熔煉（VIM）是熔煉高溫合金眾多方法中最重要、最有效的方法。

與國外對比，俄羅斯粉末高溫合金采用VIM 或VIM+VAR雙聯熔煉工藝；美國粉末高溫合金 采用 VIM+ESR+VAR 三聯熔煉工藝；而中國粉末高溫合金基本采用 VIM 單煉工藝， 這是導 致中國粉末渦輪盤純凈度尚未達到國 外先進 水平的 主要原 因之 一。

高溫合金由于其復雜、惡劣的工作環 境，其加 工表面 完整性 對于其 性能的 發揮具 有 非 常 重 要 的作用。但是高溫合金是典型的難加 工材料 ，其微 觀強化 項硬度 高，加 工硬化 程度 嚴 重 ， 并 且其具有高抗剪切應力和低導熱率， 切削區 域的切 削力和 切削溫 度高，在 加工過 程 中 經 常 出 現加工表面質量低、刀具破損非常嚴 重等問 題。在 一般切 削條件 下，高溫 合金表 層 會 產 生 硬 化層、殘余應力、白層、黑層、晶粒變 形層等 過大的 問題。因此熱 加工是 高溫合 金 生 產 加 工 過程中的關鍵工藝。

（ 3） 單晶、熱障涂層、高效冷卻技術為發展趨勢

制備技術的升級促進產品的更新換代 ，高溫 基體性 能得到 提升， 同時熱 障涂層 以及 氣 冷 、 水 冷等輔助技術的發展大幅提升了合金產品的耐高溫性能。單晶高溫合金、熱障涂層與 高效冷 卻技術并重為先進航空發動機渦輪葉片的三大關鍵科學技術。

單晶高溫合金技術

航空發動機是飛機的心臟，渦輪葉片是 心臟的“ 主動脈 ”。渦輪葉片 的材質 可以分 為 等 軸 晶 、 定向柱晶以及單晶，其中使用單晶高 溫合金 制備的 葉片沒 有晶界， 減少了 降低熔 點 的 晶界強 化元素、提高了合金的初熔溫度，能夠在較高溫度范圍進行固溶處理，相比等軸晶和 定向柱 晶高溫合金強度得到大幅提高，其鑄 造工藝 直接決 定航空 發動機 的性能， 是一個 國 家 航 空 工 業水平的顯著標志之一。

自 20 世紀 80 年代PWA1480 單晶高溫合金成功研制，國外單晶高溫合金迅猛發展，至 20 00 年已研制出第四代單晶合金。中國起 步較晚 ，起先 以仿制 為主，現 已研發 出第三 代 單 晶 高 溫 合金 DD33、DD9，以及第四代單晶高溫合金 DD91、DD15 等。

熱障涂層（Thermal Barrier Coatings）

熱障涂層是指由金屬緩沖層（或稱金 屬粘結 層）和 陶瓷表 面涂層 組成的 雙層隔 熱系統， 具 備 熔點高、熱膨脹系數較大、熱導率較 低的特 點。金 屬緩沖 層減少 了界面 應力，避 免 陶 瓷 層 的 剝落。熱障涂層在高溫合金葉片和高 溫燃氣 之間提 供隔熱 層和抗 氧化層， 降低金屬部件的 溫 度，提高高溫合金的工作溫度。同時 可降低 冷卻空 氣需求 量而顯 著改善 發動機 性能 ， 或 在 當 前使用溫度條件下延長部件的使用壽 命。

高效冷卻技術

目前冷卻技術主要圍繞高新的冷卻結 構和冷 卻介質 開展研 究。冷卻 結構方 面采用 沖 擊 孔 和 氣膜冷卻結構為主；冷卻介質方面采用 空氣、 蒸汽等 。

冷卻結構：現代渦輪葉片基本冷卻方 式有氣 膜冷卻 、沖擊 冷卻、 強化換 熱冷卻 等， 基 本 原 理 是冷氣從葉片根部流入，通過帶肋壁 強化換 熱的冷 卻通道 對葉片 表面進 行冷卻， 一部分 冷 氣 通過沖擊孔，以沖擊冷卻的方式對葉 片前緣 進行冷 卻后流 出，—部 分通過 氣膜孔 流 出 從 而 在 葉片表面形成氣膜冷卻保護，最后冷 卻氣體 經尾緣 擾流柱 強化 換熱后 從排氣 縫流出 。

冷卻介質：基本冷卻介質有空氣、蒸 汽、汽 霧等。空氣冷 卻發展 最早， 應用最 為廣泛。但 用 于冷卻的空氣使得用于燃燒的空氣量 減少， 大大減 小渦輪 系統的 循環熱 效率和 輸出 功率， 因 此產生替代空氣的其他冷卻介質；蒸汽 冷卻技 術以水 蒸氣作 為冷媒 對燃氣 輪機熱 端部件進行 冷卻，但由于蒸汽消耗量較大，冷卻 蒸汽在 流動中 將消耗 較多的 可用功 率，從而 導 致系統總 效率的減少；汽霧冷卻是向蒸汽中添 加水霧 形成的 汽霧兩 相流來 改善蒸 汽換熱 能力 ， 既 保 證 有效的冷卻，又提高渦輪系統的整體 性能。汽霧冷 卻與傳 統空氣 冷卻相 比，具備 換 熱系數 較 高、強化冷卻效果好和結構簡單的優 點。

（ 4） 高技術壁壘帶來高附加值

高溫合金材料主要應用于高溫、高壓 或腐蝕 性極端 惡劣條 件下，要 求材料 具備很 高 的質量 可 靠性、性能穩定性和尺寸精確性，材 料生產 加工的 技術含 量高，能 夠進入 該領域 的企業數量 有限；高溫合金產品的性能穩定性和 質量可 靠性是 用戶最 先考慮 的因素， 用戶一 旦 選 定 供應商后，不會輕易更換；而且較先進入 的企業 參與行 業標準 的制訂， 對于標 準的可 行性和實施路徑有得天獨厚的優勢。

高溫合金產品毛利率高、附加值高。2019 年中國高溫合金產量不足 3 萬噸，對比其他 鋼材產 品：高溫合金產量僅為粗鋼的 0.028‰、不銹鋼的 0.072‰、合金工具鋼的 10.31%，但市場 規模已達百億。

航空發動機使用的原材料主要是高溫合金、鈦合金和鋁合金、鋼等，價值占比分別為 35%、30%和 30%左右，高溫合金為價值占比最高的原材料。

1.3 航空發動機技術的加速發展對高溫合金材料提出更高的性能要求

高溫合金的發展史同步于航空發動機 的發展 史，作 為難以 取代的 熱端材 料，高溫 合 金 耐 熱性的提高帶來更高的渦輪前溫度，渦前溫度每提高 100°C，推力至少增大 10%，因此對 于更高 推力航空發動機的需求驅使高溫合金 材料的 升級換 代。

以美國為例，其始終堅持“一代新材 料，一 代新型 發動機 ”的理 念，航空 發動機 的 換代需求倒逼材料性能的提升，相關政策法規 也促使 其相輔 相成、 共同 發展。

從二戰結束到 21 世紀初，軍用噴氣戰斗機及其動力的發展大致經歷四次更新換代，當前， 列裝推重比 10—級先進渦扇發動機的第四代戰斗機（如美國的 F/A-22 和 F-35），成為美國 和部分西方國家，甚至中國部分周邊國家和地區 21 世紀上半葉的主戰機種。民用運輸機和 旅客機的動力也大致經歷了四個階段 。

航空發動機性能指標的提高推動著新 型高溫 合金的 發展，代 表航空 發動機 關鍵技術的渦輪 葉 片所用的高溫合金材料從第一代更新 至第三 代。

中國從 20 世紀 60 年代開始研發 WP-5、WP-6 等發動機起，開始自主研制配套高溫合金材 料。最初為仿制蘇聯的 GH4033、GH4037 等牌號，而后新型航空發動機的開發都拉 動新牌 號高溫合金材料的預研工作，發展至今，為 WS-15、WS-18、WS-20 等發動機已研發 出第三 代單晶高溫合金 DD9、DD10 等。

二 好風憑借力

2.1 軍工現代化加速之風

據 SIPRI 統計，全球國防支出總額自 2014 年起穩步增長。美洲一直為國防支出最多的 地區， 美國《2020 財年國防授權法案》通過的國防支出高達 7380 億美元（增速約 2.8%）；面對復 雜多變的國際局勢和摩擦升級的外圍 環境， 中國國 防支出 也逐年 創新高。根據財 政部發 布 的 《關于 2019 年中央和地方預算執行情況與 2020 年中央和地方預算草案的報告》，2020 年 中國國防預算 12680 億元（增速約 6.6%），2011 至 2017 年間，國防費中裝備費占比 已提升 至 41%，大力拉動先進裝備的列裝和舊裝備的更新換代。

2.2 “飛發分離”與“兩機”專項之風

材 料性能 是 決定飛 機性 能的 關鍵因 素 。現代大飛機原材料的選取是安全性、經濟性、技術水 平綜合評估的結果。一架飛機的性能改進有 2/3 來自于材料性能的改進，材料的先進 性在相 當程度上決定整架飛機的性能。因此 高溫合 金的自 主可控 和加 大研發 是大勢 所趨。

“兩機”計劃開啟及航發集團成立開啟中國航空發動機產業“飛發分離”新局面。當前，世 界上能夠獨立研制載人飛機的國家有 15 個，但是能夠獨立研制先進航空發動機、建立完整 產業鏈的國家只有美國、英國、法國、俄羅斯和中國。為了加快中國航空發動機產 業發 展， 2016 年，中國開啟“兩機”專項政 策，同時 成立中 國航空 發動機集團公 司，將航 空 發 動 機 與 整機剝離開，使其不再受制于整 機的研 制工作 。為 國產航 空發動 機發展 提供體 制和 資 金 保障， 注入強勁動力。

軍用航空發動機已由仿制走向自主研發：

航發集團下屬航空發動機生產廠商主要有西安航發、沈陽黎明、株洲南方、貴州黎陽 等，主 要生產配備于軍用飛機的渦扇、渦軸、渦槳發動機。其中，供殲-10、殲-20、運-20 等 主力戰 機、主力運輸機使用的 WS-10、WS-15、WS-20 發動機主要由西安航空和沈陽黎明負責研 發、生產。

民用航空發動機從零起步，任重道遠

不同于軍用航空發動機自 1960s 起步，自 2009 年中國航發商發成立才正式開啟了中 國民用 航空發動機自主研發的進程。中國目前主要有兩款大飛機在研：C919 和 CR929，其中 C9 19 對標的是歐洲空客A320neo系列，波音737MAX系列等；CR929對標的是波音787 飛機和 空客 A350 系列飛機。

由于民用領域對發動機的安全可靠性 、經濟 性、續 航性要 求更高， 且中國 民用航 空 發 動機技 術積淀薄弱，因此前期國產民航大多 選配國 外發動 機。

但是航空發動機經濟回報較高：民用航空發動機大多使用時間較長，可達 30~50年；據日本 通產省測算，按照產品單位質量創造的價值計算如果輪船為 1、則汽車為 9、計算機為 300、 飛機為 800，航空發動機高達 1400。

而目前民用航發市場主要由幾家全球 頭部企 業分割 ，中國 尚未有 一席之 地。目前 幾 乎所有窄體客機都選配 CFM 國際的 CFM56 或 LEAP 系列發動機；寬體客機則主要選配 GE 公司的 GE90、GE9X和 GEnx 發動機及 RR 的 Trent 系列發動機。

中國商發成立后，拉開了中國民用航空發動機自主研發的序幕。國產民用飛機 C919、CR929、 ARJ21 等都有望配備國產發動機。在中美貿易摩擦不斷、2020 年 2 月傳出斷供 LEAP-1C 發 動機的背景下，應著力突圍發動機“ 卡脖子 ”問題， 重視 供應鏈 風險。民用航空 發 動機的 自 主可控勢在必行。

三 供需缺口不斷擴大 高溫合金企業亟待擴產

3.1 下游應用領域廣闊 市場空間利潤巨大

全球高溫合金市場規模不斷擴大，且增速加快，根據前瞻產業研究院統計數據，全球 每年消 費高溫合金材料約 30 萬噸，2018 年市場規模達到 121.63 億美元，之后增速突破 5% 。就消 費區域來看，美國高溫合金消耗量占比 48%，為高溫合金最大、最成熟市場；歐洲消 費量占 25%，為第二大消費區域；亞洲占 22%，隨著下游關聯行業的擴容，各國都將增加對高溫合 金的需求量，且最大的增量來自中國。我們預測中國高溫合金行業未來 5 年的 CAG R 達 8% 以上，至 2024 年市場規模接近 150 億元。

從下游應用來看，高溫合金主要應用 于航空 航天領 域，且 由于其 優良的 耐高溫 、耐 腐 蝕 、 抗 疲勞等性能，逐步拓展到電力、原子 能、汽 車、冶 金、玻 璃制造 等工業 領域，廣泛的應用 領 域大大擴展了對高溫合金的需求。

航空航天領域對高溫合金的需求占比約為 55%，其次為電力和機械，需求占比分別為 20%、 10%，另外工業領域占比 7%，汽車、石油和其他領域占比分別為 3%、3%和 2%。

中國高溫合金軍用占比高達 80%，主要供應于航空航天領域。伴隨著航空航天產業的發展， 中國已經建立起自己的高溫合金體系 ，從而 形成一 定的產 業規 模。

（ 1） 高溫合金——航空航天發動機的應用

高溫合金從誕生起就用于航空發動機，在現 代航空 發動機 中，高溫 合金材 料的用 量 占 發 動 機 總重量的 40%~60%，主要用于四大熱端部件：燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外， 還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾 噴口等 部件。

燃燒室：燃燒室內產生的燃氣溫度在 1500~2000°C之間，燃燒筒合金材料承受溫度達 800~900°C以上，局部可達 1100°C。除耐高溫外，還要求材料具有抗氧化性能、抗熱 腐蝕性 能和良好的冷熱疲勞性能。燃燒室使用的材料以鎳基或鈷基高溫合金為主，常用 Haynes188 鈷基高溫合金（三代戰斗機 F100）、Hastelloy X鎳基高溫合金（三代戰斗機 F110、F404 和 F414）、新的燃燒室結構（四代戰斗機 F119 和 F135 采用浮動壁結構、F136 發動機采用 Lamilloy 結構）和涂敷熱障涂層的高溫合金（五代戰斗機）。

導 向 器 :導向器是調整從燃燒室出來的燃氣流動方向的部件，是航 空發動 機上承受熱 沖 擊 最 大的零件，材料工作溫度最高可達 1100°C以上，但葉片承受的機械負荷不大。根據導 向器工 作條件，要求材料具有較好的持久強 度及熱 疲勞性 能、較 高的抗 氧化和 抗腐蝕 的能 力 。導 向 器的主要材料為鑄造高溫合金，常用 IN718C、PWA1472、Rene220、R55 等型號高溫合金； 此外，WS10 發動機渦輪導向器后篦齒環制造采用氧化物彌散強化高溫合金。

渦輪盤：渦輪盤在四大熱端部件中所占質量最大。工作中受熱不均，輪緣溫度達 550-750°C， 而輪心溫度只有 300°C左右。榫齒部位承受最大的離心力，所受的應力更為復雜。為此要求 渦輪盤材料具有高屈服強度和蠕變強 度、良 好的抗 機械疲 勞性能 和較小 的線膨 脹系 數 等 。用 于渦輪盤制造的材料主要是粉末冶金高溫合金，例如 IN100 粉末高溫合金（F100 發動機） 和中國常用的 FGH95、GFH96、FGH97、FGH98、FGH91 合金。

渦輪 葉片：渦輪葉片是航空發動機中工作條件最惡劣也是最關鍵的部件， 由于其 處 于 溫 度 最 高、應力最復雜、環境最惡劣的部位 而被列 為第一 關鍵件。渦輪葉 片材料 大多也 是 精 密 鑄 造 鎳基高溫合金，目前已經發展了五代 單晶合 金。渦輪 葉片其 結構與 材料的 不斷改進成 為 航 空 發動機性能提升的關鍵因素之一。常用第三代單晶高溫合金 CMSX-10，第四代單晶高溫合 金 EPM-102，近年來日本又相繼成功的研制出承溫能力更高的第四、五、六代單晶合金 TMS- 138,TMS-162,TMS-238 等。

軍機高溫合金需求測算——結合中美戰機現狀實力對比，以及國家對軍用飛機發展的政 策支持，我們做出以下預測：

民機高溫合金需求測算——基于中國民用航空發動機自主可控戰略的驅動

空客公司預測 2019-2038 年間客運和貨運飛機的需求量可達 39210 架，其中舊機替換量占36%，新機增長量占 64%，總價值約 4.9 萬億。亞太地區需求占比為 42%，達 16540 架。波音公司預測，近年來中國的航空運輸量增長率（RPK）可達 5.5%。受疫情影響，波音下調了全球市場預測，但仍然預測未來 20 年中國將成為飛機交付量最多的國家，達到 8600 架； 中國商飛預測未來二十年將有 8725 架飛機交付中國市場，屆時中國航空市場將擁有 9641 架客機，其中單通道噴氣客機 6521 架，雙通道噴氣客機 2174 架，噴氣支線客機 946 架。

我們預測 2020-2039 年間中國新增民機數量約 8500 架，目前主流民用飛機配備的發 動機數 量為 2-4 臺，基于平均每架民航飛機配備 3 臺發動機的假設估計，未來二十年將新增約 2. 5w 臺發動機，預計民機發動機所需高溫合金共計約 16~18 萬噸。

高溫合金——航天發動機的應用

液體火箭發動機中渦輪泵和燃燒室是液體火箭發動機的關鍵部件，主要使用高溫合 金材 料，如 GH1040、GH2028A、GH4196、GH4141、GH4586 等。

2020 年，美國為火箭發射次數最多的國家，共計發射 44 次，其中成功 40 次。中國 發射次 數居第二位，共計 39 次，且自 2018 年以來，中國火箭年發射次數均超過 30 次，我 們預測 中國今后數年將進入太空探索、火箭 發射的 高峰時 期。

如今中國航天產業的發展對高溫合金 提出了 持續的 需求。中 國未來 主力運 載火箭 長 征 七 號 芯 一級采用 2臺YF-100 發動機，芯二級采用 4 臺 YF-115 發動機，助推器配置 4 臺 YF-100 發 動機；長征八號芯一級采用 2臺YF-100 發動機，芯二級采用 2臺YF-75發動機，助推器配 置 2 臺 YF-100 發動機。YF-100 發動機自重 1.9 噸，YF-115 發動機自重約 0.23 噸，YF-75 發動機自重 0.245 噸。火箭推力室質量占發動機質量的 24~40%、渦輪泵占 20~26% 、燃燒 室占 1.2~3.3%，共計約 60%，即每枚長征七號運載火箭所用高溫合金部件質量約為 3. 42 噸， 每枚長征八號運載火箭所用高溫合金部件質量約為 2.85 噸。假設平均每年航天發射長征七 號 25 次、長征八號 10 次，預計未來 10 年中國火箭發動機用高溫合金需求達 1200 噸。

（ 2） 高溫合金——艦船燃氣輪機的應用

艦船燃氣輪機是高溫合金的另一個主 要用途 ，包括 四大部 分：空 氣壓縮 機、燃 燒室 、 葉 輪 系統及齒輪減速器。噴射到葉輪上的氣體溫度高達 1300°C，因此葉輪系統需要選用高溫合金材料。

自 1954 年 10 月從蘇聯獲得第一批兩艘 6607 型（鞍山級）驅逐艦至今，中國海軍共 計入役 裝備過 10型54 艘驅逐艦，其中現役8 型 33 艘，為中國人民解放軍海軍主要水面作戰 力量； 此外，截至 2019 年 3 月，中國在 役 64 艘護衛 艦。我 們認為 借勢航 母艦隊 構建及 艦 船 更 新 換 代的勢頭，我軍艦艇未來或仍將繼續處于快速建造期，預計到 2035 年將部署 3 個航母 編隊、 3 個兩棲攻擊/登陸編隊和 3 個近海防御艦隊，2050 年將部署成 4 個航母編隊、4 個 兩棲攻 擊/登陸編隊和 4 個近海防御艦隊的作戰體系，預計至 2035 年對高溫合金的需求量約為 6.2 萬噸、2050 年對高溫合金的需求量約為 8.3 萬噸。

（ 3） 高溫合金——汽車廢氣增壓器渦輪的應用

汽車廢氣增壓器渦輪也是高溫合金材 料的重 要應用 領域。廢 氣渦輪 增壓器 主要由渦輪機和 壓 氣機等構成。將發動機排出的廢氣引 入渦輪 機，利 用廢氣 的能量 推動渦 輪機旋 轉， 由 此驅動 與渦輪同軸的壓氣機實現增壓。目前，國外的重型柴油機增壓器配置率 100%，中小型柴油 機也在不斷地增大其配置比例，如英、美、法等國家已達 80%左右。目前，中國渦輪增壓器 生產廠家所采用的渦輪葉輪多為鎳基 高溫合 金渦輪 葉輪。

根據霍尼韋爾發布的《全球渦輪增壓市場預測》報告，預計到 2021 年，裝配有渦輪增壓器 的汽車的市占率將增至 48%。我們預測渦輪增壓器汽車市占率 CAGR 為 8.4%，渦輪 增壓汽 車將自 2015 年 762 萬輛增至 2021 年約 1200 萬輛，根據每萬輛汽車渦輪增壓器高溫 合金用 量約為 2w 噸，高溫合金需求量約為 2400 噸。

（ 4） 高溫合金——原子能工業的應用

2019 年全球核電消費量（按投入當量計算）增長 3.2%，是 2004 年以來增速最快的 一年， 遠高于過去十年的平均水平（-0.7%）。與 2018 年一樣，中國的增幅居世界首位，且 0.5EJ 的增幅也是中國有史以來最大的一年 。

原子能工業使用的高溫合金包括：燃 料元件 包殼材 料、結 構材料 和燃料 棒定位 格架 ， 高 溫 氣體爐熱交換器等，均是其他材料難以 代替的 。

2019 全年中國新投產 2 臺核電機組，在運機組達到 47 臺，裝機容量達 4874 萬千瓦，核電 發電設備容量占中國總發電量的 2.42%。按照每年核電設備容量新增約 600 千瓦計算 ，大約 需建設 10 座 60 萬千瓦級核電站。正常一座 60 萬千瓦的核電站需用蒸發器“U”形傳熱管 100 噸，加上大量的堆內構件用不銹鋼精密管和控制棒、核燃料包套管等，共計需要各類核 級用管 600 多噸，則每年核電領域高溫合金需求總量約 6000 噸。

（ 5） 高溫合金——石油化工的應用

美國從 70 年代開始，逐漸將航空領域的高溫合金轉移到油氣開采領域中應用。蘇倫貝謝、 哈里伯頓等大公司，每年采購高溫合 金的量 非常高 。在石 油和天 然氣開 采，特別 是 深 井 開 采 中，鉆具處于 4~150°C的酸性環境中，加之二氧化硫、硫化氫和泥沙等存在，必須使 用耐腐 蝕耐磨高溫合金。中國中石油、中石 化大多 采用不 銹鋼等 材料， 高溫合 金的普 及度 較 低 ， 高 溫合金具有仍有較大替代空間。如下 圖所示 ，所有 標注部 分美 國用的 都是高 溫合金 。

石油化工產品的生產加工過程中，會 用到加 熱爐、 煤氣（ 油）發 生爐、 干餾爐 、裂 解 爐 、 轉 化爐、脫氫爐、制氫爐等，內部結構 包括輻 射室、 對流室 、余熱 回收系統、燃燒 器 和 通 風 系 統等多個組分。比如乙烯制備過程中使用的裂解爐管使用溫度達 1000~1100°C，大量應用高 溫合金材料，隨著乙烯等化工產品產 量的逐 步增加 ，高溫 合金 的需求 量也水 漲船高 。

3.2 中國高溫合金起步較晚 產量為明顯短板

回顧中國外高溫合金生產商的發展歷 史，國際 著名高 溫合金 生產商 均有著 悠久歷 史 的 技 術 積 淀，且與下游產業合作密切。中國高 溫合金 雖起步 較晚， 但是生 產商不 斷提高 研發 投 入 、 擴 大產能，在政策護航、投入加大、技 術突破 的關鍵 時期， 當實 現借勢 爆發。

早在 20 世紀 30 年代，英國、德國、美國就開始研究高溫合金。二戰時期，高溫合金 的研制 進入高速發展時期，鎳基、鈷基、鐵基高溫合金紛紛研制成功并大量應用；中國自 1956 年 第一爐高溫合金 GH3030 試煉成功起，其研究、生產和應用已歷經 60 年，根據 2012 年出 版的《中國高溫合金手冊》，列入高溫合金牌號 205 個，中國成為繼美、英、俄后第四 個擁有 自主高溫合金體系的國家，使中國航空發動機的生產和發展逐漸突破高溫合金材料的瓶頸。

據 SMC 統計，2009 年世界高溫合金總產量約 25 萬噸/年，其中 SMC 公司長材產量世界第 一，占比 18%;板材產量世界第三，占比 11%。而中國的高溫合金生產商起步較晚，產能較 低，排名靠后。

國外生產高溫合金的企業大致分為兩 類：以 通用電 氣、羅 羅、普惠 等為代 表的同 時 生 產 航 空 發動機的企業，產業鏈長，高溫合金是其產業鏈的一個環節；以阿勒格尼技術（ATI）、精密 鑄件公司（PCC）、日本制鐵等為代表的特鋼企業，產品為特種不銹鋼、鈦合金等多種 特鋼產 品，高溫合金是其產品的一個組分。

（ 1） 通用電氣（GE）：掌握核心技術，與下游聯系緊密

（ 2） 阿勒格尼技術（ATI）：特鋼資質，專注航空領域

（ 3） 精密鑄件公司（PCC）：鑄造業的巔峰

（ 4） ST 撫鋼：特鋼行業先驅，軍工輻射民用

（ 5） 鋼研高納：技術積淀深厚，高溫合金專精

（ 6） 應流股份：中國精鑄龍頭，立足核電航空

（ 7） 萬澤股份：轉型新入者，產研相結合

3.3 質和量均存在缺口 產量難追需求

“質”：國產高溫合金在合金純凈 度、組織 均勻度 、加工 工藝控 制和產 品合格 率等方 面 與 美 國 、 俄羅斯等國的產品仍存在差距，這些 差距使 得中國 廠商主 要集中 在中低 端產品 的制 造 上 ， 高 端產品產能不足，仍然依賴于進口。隨著中 國研制 更高性 能的航 空航天 發動機，需要 研 發 耐 熱性能更好的高溫合金與之配套。中 國高溫 合金企 業一方 面需要 加大研 發投入、提高 研 發 能 力，另一方面還需要升級生產裝備，為生產更高品質高溫合金材料打下基礎。以 ST 撫鋼、 鋼研高納為代表的部分企業，持續在 科研創 新和生 產工藝 上取得 突破，已 有部分 產 品 可 以 替 代進口，預期整個行業也會向高端化 的方向 發展。

“量”：目前中國高溫合金生產企 業產能 有限，供 給與 需求之 間存在 較大缺 口，燃氣 輪機與 核 電 等高端民用領域的高溫合金仍主要依 賴進口 。

2019 年，中國高溫合金產量為 27600 噸，但需求量達 48222 噸，產量遠不及需求。我們認 為，基于軍工現代化加速推進、“十 四五”期間 對于國 防建設 的更高 要求，中國高 溫 合 金 的消費量將快速提升。又由于高溫合金的 技術門 檻較高 ，增產 擴能的 周期長 、難度 大， 短 期 內 產 量的增速難及需求，供需缺口或將進 一步擴 大。

中國高溫合金生產廠商中，據 2019 年營收情況來看，鋼研高納、ST 撫鋼、圖南股份分居前 三，亦有西部超導、應流股份等公司 正積極 建設募 投項目 ，新增 高溫合 金產品 產能 ， 助 推 業 績釋放。

 

四 展望：行業寡頭壟斷屬性將延續

高 溫 合 金 立 足航空 ，短期 軍 工 長 期民用 。高溫合金當前最重要的應用市場為航空發動機領域， 短期內適逢中國軍用新型號航空發動機批量列裝期，新機型牽引高溫合金需求量增 速提 升， 未來 5-10 年內基于存量發動機數量的增加，還會迎來后續的換發和維修高峰期，高溫 合金需 求的穩定性得到雙重保障；長期來看 ，中國 民用航 空發動 機自主 可控為 大勢所 趨， 民 用 航 空 業市場空間巨大。

航空發動機領域多使用高端高溫合金 ，對高 溫合金 生產商 的技術 水平、 加工設 備、 資質認證 及資金儲備等都提出較高的要求。

高溫合金行業具有強壟斷性和穩定性，行業龍頭將長期享受行業壁壘帶來的紅利。其行業壁壘主要體現在技術壁壘、市場準入壁壘、質 量標準 壁壘、 累驗曲 線門檻 等方面， 新 進 入 者 面臨較高的進入成本和時間成本。由于 行業特 殊屬性 的存在， 無論從 國外經 驗還是 中 國 高 溫 合 金細分市場和主要參與者上，可以看出該行業呈現寡頭壟斷屬性，每個國家僅有 1-2 家寡頭 廠商。并且先進入者已經具有較為成熟的生產技術和工藝，多已與軍工企業簽訂合約、成為穩定供應商，并且參與行業標準的制定，為自身平穩發展創造良好的條件。因此高溫 合金行業龍頭或將率先且長期享受行業壁壘帶來的 紅利。

風險提示

軍品、民品訂單不及預期； 公司募投項目受阻，訂單交付能力不足。