高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。高溫合金具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金的最大特點不是其絕對熔點很高，而是在高溫下仍然具有良好的特性。

2012年發布的《新材料產業“十二五”發展規劃》中，就把包括高溫合金在內的高端金屬結構材料列為新材料產業六大重點發展領域之一。

高溫合金行業相關政策

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在高溫環境下，材料會加速退化，使用過程中易發生組織不穩定、在溫度和應力作用下產生變形和裂紋長大、材料表面的氧化腐蝕等情況，而高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕等性能主要取決于它的化學組成和組織結構。

按基體元素，高溫合金可分為鐵基高溫合金（占14.3%）、鎳基高溫合金（占80%）鈷基高溫合金（占5.7%）

高溫合金分類

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一、國際

高溫合金的研制在國際上主要在德國、英國、美國、日本、俄羅斯等國家之間展開。高溫合金國際發展體系的呈現出一大特點，高溫合金適用的工作溫度范圍越來越高，從早期不到800℃到如今工作溫度達到1700℃，伴隨著工作溫度的不斷提升是新技術、新工藝的不斷迭代，從變形高溫合金、鑄造高溫合金到粉末冶金高溫合金，特別是定向凝固等技術的推廣促進了航空發動機性能的不斷提高。

高溫合金國際發展簡史

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美國產是生產高溫合金的最主要國家，全年大約生產5萬噸，其中60%用于民用。在軍用領域，生產航空發動機廠家通用電氣（GE）、普拉特—惠拉尼（PW）也生產高溫合金；在民用領域，美國從事高溫合金材料研發生產的企業有特殊金屬公司、卡博特公司、漢因斯-司泰特公司等。

英國國際鎳公司生產了世界上第一個鎳基金屬高溫合金，除此之外英國航空發動機公司羅爾斯羅伊斯也研制了定向凝固合金和單晶合金。

日本主要高溫合金生產企業是JFE株式會社、新日鐵、石川島播磨重工業和神戶制鋼公司。日本公司參與航空發動機的研制，在單晶合金方面全球領先，其中NIMS與IHI利用第4代Ni基單晶超合金tms-138進行超音速商用客機的引擎高溫耐久測試，成功達到1650度渦輪進氣溫度的世界最高記錄。

美國、英國、日本主要高溫合金企業

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二、中國

我國高溫合金經歷了仿制、仿創結合到獨創的發展過程，形成為了我國獨特的高溫合金體系。我國研制的高溫合金已達到200多種，在2005年納入國標的就有177中，構成了高溫合金體系的基礎。在1980年之前，我國高溫合金就形成了自己的基礎體系，目前這個體系更加完整和系統。

與國外以制造商各自形成體系標準不同，我國高溫合金形成了統一的國家標準，以合金成型方式、基體元素和強化方式的順序構建了完整體系。其中，合金成形方式有變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱晶高溫合金和單晶高溫合金）、焊接用高溫合金絲、粉末冶金高溫合金、彌散強化高溫合金和金屬間化合物高溫材料之分；在這些不同合金系列之下，再分鐵基、鎳基、鈷基及鉻基合金；在相同基體之下，又分固溶強化和時效強化類型等。

我國高溫合金研究生產經歷了60多年的發展，目前已經形成了比較完整的高溫合金體系。但是和美國、英國、日本等國高溫合金在很多方面依舊存在差距。

我國高溫合金與國外差距

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2019年我國重點優特鋼企業高溫合金鑄錠產量約為1.91萬噸，同比增長32.95%，鋼材產量約為0.85萬噸，同比增長50.13%，我國高溫合金業務供給出現快速增長的情況。但目前我國高溫合金整體市場需求約為4萬噸，供不應求的問題依然顯著。由于技術壁壘高、認證周期長、資金需求大等因素，我國高溫合金的產量增長緩慢，成材率較低。

2009-2019我國高溫合金粗鋼產量（噸）

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2009-2019我國高溫合金鋼材產量（噸）

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高溫合金材料領域技術含量很高，目前具有完整高溫合金體系的國家只有美、英、俄、中四國，能夠生產航空航天用高溫合金的企業全世界也不超過50家。不僅僅是生產工藝要求高，長期資金投入、認證時間長和客戶黏性也是該行業門檻高的體現之一。高溫合金行業無論是軍品還是民品，審核嚴格、時間跨度長、耗時費力，為該行業構筑了天然的進入壁壘。高溫合金有一半是用在航空航天領域，特別是軍用品方面，由于處于戰略安全和保密性的要求，國產龍頭廠商的領先優勢有望得到保持。

目前我國高溫合金從業企業數量少，整體技術水平較國外龍頭企業仍有較大差距，整體產能和實際有效產能較小，尤其在高端航空航天領域高溫合金的產能與實際需求存在較大缺口。根據我們對行業主要企業產能情況的數據匯總，12家企業高溫合金理論產能共計約2萬噸，目前高溫合金50%的市場需求依賴進口，考慮到目前我國高溫合金有效產能與需求之間的缺口，預計實際對進口的依賴程度更大。

國內高溫合金主要廠商產能

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我國目前從事高溫合金研究生產的主要企業分為兩類，第一類是特鋼企業，主要是撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼，主要生產批量較大的合金板材、棒材和鍛件，這類產品用量最大，結構簡單；另一類是科研院所轉型企業，主要是鋼研高納、航材院、中科院金屬研究所，主要生產較小批量、結構復雜的高端產品，這兩類廠家之間形成了錯位競爭的格局。目前國內企業間屬于競爭合作關系，直接競爭較少，同時存在上下游合作，以實現技術創新、擴大產能以滿足市場需求為主要發展目標。

三、趨勢

1、全球高溫合金市場穩步發展，中國是未來主要需求增長來源

2012-2018年全球高溫合金市場規模合計758億美元，年均市場規模約為108億美元；2018年全球高溫合金市場規模為121.63億美元，同比增長4.8%，預計2024年全球高溫合金市場規模將達到173億美元。航空航天領域是高溫合金的主要需求來源，當前我國國防建設正處于關鍵時期，高溫合金市場需求將遠超全球市場整體增速。

2019-2024年全球高溫合金市場規模（預測）

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在高溫合金產業鏈上游，根據材料制備工藝主要分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫合金，由于不同制備工藝的高溫合金在材料特性上有所差異，其制造加工方式與工作應用環境也有所不同，以航空發動機使用的高溫合金為例，變形高溫合金主要采用鍛造、鑄造高溫合金主要采用鑄造、粉末高溫合金主要采用燒結成型方式，再經過機加、熱處理等加工手段，形成最終下游應用所需形態產品。

目前，航空航天領域是高溫合金的第一大應用場景，需求份額占比為55%，其次燃氣輪機和石油化工領域等能源類引用場景需求占比為33%，二者合計占到整體需求規模的88%左右；工業和汽車領域需求占比分別為7%和3%。

高溫合金材料最初主要用于航空航天領域，但由于其具備良好的耐高溫、耐腐蝕等性能，被廣泛應用于船舶、電力、冶金、汽車、核工業等工業領域，同時隨著新型高溫合金材料的不斷發展，下游應用場景和市場需求也處于不斷擴張的趨勢。

在現代航空發動機中，高溫合金材料用量約占到發動機總質量的40%-60%，主要用于燃燒室、導向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端零部件，以及發動機機匣、環形件、尾噴口等工作溫度較高的部位。航天發動機與航空發動機類似，但航天發動機材料不僅對高溫高壓下的性能有較高要求，同時要求在低溫、較高溫度梯度變化的環境下進行穩定工作。以液體發動機為例，高溫合金材料主要用于推力室做噴注器面板、渦輪泵彎通、石墨舵緊固件等。

高溫合金下游應用占比

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2、高溫合金國內需求空間廣闊

當前我國各主要領域對于高溫合金材料的需求量約為4.5萬噸，市場規模約為127億元。其中軍用飛機發動機為6000噸，民用航空發動機為3800噸，艦船用燃氣輪機為3125噸，發電和天然氣運輸領域需求合計為25000噸，汽車領域需求為4900噸，核電建設需求1800噸。預測未來20年，上述各領域對高溫合金的需求總量約為107萬噸，市場規模約為3030億元。

3、各主要領域對于高溫合金材料的需求量

中軍用飛機發動機為6000噸，民用航空發動機為3800噸，艦船用燃氣輪機為3125噸，發電和天然氣運輸領域需求合計為25000噸，汽車領域需求為4900噸，核電建設需求1800噸。

國防建設要與經濟建設協調發展，與國家安全和發展利益相適應，根據國防需要和國民經濟發展水平調整國防預算規模是各國的普遍做法。

無論從國防預算占國內生產總值、國家財政支出的比重看，還是從人均數額看，中國的國防投入水平都低于世界主要國家。近年來中國適度加大國防投入，其中相當一部分是為了彌補過去投入的不足，主要用于更新武裝裝備、善軍人的生活待遇和基層部隊訓練生活條件。當前裝備費占比日益提升，訓練維持費也有望持續增加，在軍隊變得更加精悍的條件下，與武器裝備采購相關的裝備費、訓練維持費占比仍有提升空間。

2016-2020年中國國防預算及增速

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2016-2020年中國國防預算占比

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未來20年我國海軍將圍繞10艘航空母艦打造遠洋海軍力量，建造艦船預計總數量為360艘，暫不考慮燃氣輪機更新需求，僅新下水艦船裝備燃氣輪機數量為780臺，參考LM2500與GT25000燃氣輪機約25噸重量，假設50%重量使用高溫合金材料，成材率為20%，共需高溫合金材料4.9萬噸，按照每噸30萬元計算，市場空間總計約為146.25億元。

2019年，我國新下水軍艦共20萬噸，包括7艘052D型驅逐艦、2艘055型驅逐艦、1艘071型綜合登陸艦、1艘075型兩棲攻擊艦、12艘056A型輕型護衛艦、1艘901型綜合補給艦，燃氣輪機共需高溫合金材料為3125噸，市場規模約為9.38億元。

未來20年我國海軍艦船燃氣輪機高溫合金需求測算

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全球生產的天然氣中，燃氣發電消費獨占半壁江山，每年約50%的天然氣被用于發電。與此相對應的各主要國家天然氣發電裝機也在總裝機容量中占據較大比例，其中美國為39.3%、日本為29%、英國為34.1%、韓國為26.6%，而我國僅在3%左右。天然氣發電比起煤炭發電來說更加清潔環保，但是天然氣發電成本較高。

天然氣價格中樞中長期下降，天然氣發電最大劣勢有望逐步消除。隨著進口和國產天然氣供應逐步增加，國內燃氣價格貴的問題正在逐漸改善。以中俄東線天然氣管道為例，該條線于2019年12月初通氣投產，根據規劃，該項目在國內的管道全長5111公里，途徑黑龍江、吉林、內蒙古、遼寧、河北、天津、山東、江蘇、上海等9省市，是中國東北方向首條陸上天然氣跨境戰略通道。管道滿負荷運行后，每年供氣能力將高達380億立方米。國產氣方面，我國國產氣增量連續兩年超百億立方米。我國未來通過加大四川盆地天然氣、鄂爾多斯盆地致密氣開發和突破陸相頁巖氣開發技術瓶頸，以及海上天然氣和非常規天然氣開發，天然氣價格中樞有望進一步下降。

智研咨詢發布的《2020-2026年中國高溫合金行業市場研究分析及未來前景展望報告》數據顯示：2020年全國油氣管網規模要達到16.9萬公里，其中天然氣管道10.4萬公里；到2025年，油氣管網規模達到24萬公里，其中天然氣管道里程16.3公里。截至2018年底，中國建成運行的長輸天然氣管線總里程7.6萬公里，2019-2020年仍需建設2.8萬公里；預計未來20年我國天然氣管道建設將達到15萬公里。

4、汽車、核電領域潛在需求旺盛

在汽車領域，高溫合金材料主要用于汽車廢氣渦輪增壓器。渦輪增壓器的工作原理是通過發動機排出的廢氣沖擊渦輪運轉，帶動同軸的葉輪高速轉動以將空氣壓縮后傳遞到氣缸中，通常加裝廢氣渦輪增壓器后的發動機功率及扭矩要增大20%-60%。隨著中國汽車保有量不斷增大，嚴格的排放限制，帶有渦輪增壓汽車發動機逐漸成為市場主流。目前，我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，此外內燃機的閥座、鑲塊、進氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓等都可以采用鐵基或鎳基高溫合金。

汽車渦輪增壓器具有降低噪聲、減少有害氣體排放、提高功率等優點，國外的重型柴油機增壓器裝配率100%，中小型柴油機也在不斷地增大其裝配比例，英、美、法等國家裝配比例已達80%左右，相較之下，我國50%的裝配率仍有一定提升的空間。

2006-2019年中國汽車產量及增速趨勢

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2006-2019年中國新能源汽車產量及增速

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2019為年我國汽車產量為2572.1車萬輛（含新能源汽車124.2萬輛），需要高溫合金材料約4900噸，按照每噸20萬元計算，市場規模約為10億元。考慮到未來汽車數量和我國裝配率的提高，假設未來年均增長率為5%，未來20年我國汽車市場對高溫合金材料的需求總計約為16萬噸，市場規模約為324億元。

5、核電領域高溫合金市場空間測算

核電工業使用的高溫合金主要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。2011年受福島核事故影響，全球核電在運裝機容量出現下滑，2013年后恢復增長。當前中國是全球核電在建機組容量第一、在運機組容量第三，根據國際原子能機構估計，未來20年核電使用將維持增長，裝機容量增長將主要來自中國、俄羅斯等國家。

每座60萬千瓦核電站約需高溫合金材料600噸，以此計算，需在2020年的建設完成的925萬千瓦的核電機組，共需高溫合金材料9200噸，考慮到核電站建設周期約為5年，平均每年高溫合金需求量約為1800噸，按照每噸20萬元計算，市場規模約為3.7億元。假設未來20年核電在建機組數量維持在10座，每座裝機容量為100萬千瓦，平均每年需求量約為2000噸，市場規模總計約為80億元。