高温合金行业分类及供需格局分析

高温合金：供不应求推动高景气，抚顺特钢继续扩 产扩大领先优势。

一、高温合金：先进航空发动机基石，高温强度等物化性能优异，镍基、 变形高温合金需求占比 80%、70%

高温合金，又称耐热合金、超级合金，是指能在600℃以上的高温环境及一定应力条 件下长期工作的金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化性、抗热腐蚀性能， 良好的热疲劳性能，断裂韧性等综合性能。高温合金最先被应用于航空发动机领域、 且对航发性能提升具有关键作用，因而被称为“先进航空发动机基石”。 高温合金可按制造工艺、基体元素、强化方式三种方法分类。（1）按制造工艺分类： 变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温合金；（2）按基体元素分类：铁基（镍铁 基）高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金；（3）按照强化方式分类：固溶强化 型高温合金、沉淀强化型高温合金、氧化物弥散强化型高温合金、纤维强化型高温 合金等。现代高温合金多数采用多种强化手段，以获得良好的综合性能。 我国变形高温合金市场占比为70%，镍基高温合金市场占比为80%。根据新材料在 线《2019年高温合金行业研究报告》，从我国高温合金需求结构来看，（1）按制造 工艺分类：我国变形高温合金市场需求占比高达70%，铸造高温合金及粉末高温合 金需求占比分别20%、10%。（2）按基体元素分类：我国镍基高温合金市场需求占 比高达80%，镍-铁基高温合金及钴基高温合金需求占比分别为14%、6%。

二、需求：装备现代化建设、能源结构转型，驱动需求量增质提

1．需求趋势：“两机”装备持续现代化建设，能源转型推动气电、核电持续发展， 构建中长期旺盛需求

航空航天、电力和机械领域需求占高温合金总需求的85%，2014-2019年高温合金需 求复合增速高达19.2%。根据新材料在线《2019年高温合金行业研究报告》，高温 合金需求终端中，航空航天、电力、机械、冶金、汽车和石化为前六大应用领域，占比分别55%、20%、10%、7%、3%和3%，其他领域占比仅为2%。根据智研咨询数 据，2014-2019年我国高温合金需求从2万吨增至约4.8万吨，CAGR约19.2%，整体 呈现高增长趋势。

（1）航空发动机：军机装备现代化建设、民航需求稳定复苏，驱动航空发动机高温 合金需求中长期稳定增长。

航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”、技术水平是国家综合实力的体现，是 高温合金重要应领域，现代航空发动机以燃气涡轮发动机为主，目前涡轮风扇发动 机已成为世界主流民用、军用航空动力。 军用航空发动机：全球军用航发持续升级，我国军用航发逐步实现自主研制。全球军用航空发动机历经80年持续发展，从涡喷发展到涡扇发动机，整体性能稳步提升。 我国涡扇发动机经历早期探索-仿制及消化吸收-自主研制三大阶段，目前我国军用航 空发动机已基本实现自主研制。

我国军用航发需求展望：未来国防开支仍有望保持适度增长，军用航发需求有望迎 来量增质提。 国防支出展望：与世界主要国家相比，我国国防支出GDP占比相对较低，未来国防 建设有望呈现开支总量增长、装备技术升级等趋势。横向对比来看，根据SIPRI（斯 德哥尔摩国际和平研究所）数据， 2020年俄罗斯、美国、印度、韩国、英国、法国 国防支出GDP占比分别为4.3%、3.7%、2.9%、2.8%、2.2%、2.0%，同期中国仅约 1.7%。与主要国家相比，我国国防支出GDP占比依然偏低。 总量增长：由于目前中国国防开支与维护国家利益、履行大国国际责任义务、自身 建设发展等保障需求相比仍有较大差距，未来国防开支仍将保持适度稳定增长。根 据国务院2019年7月发布的《新时代的中国国防》白皮书，中国国防开支与维护国家 主权、安全、发展利益的保障需求相比，与履行大国国际责任义务的保障需求相比， 与自身建设发展的保障需求相比，还有较大差距。中国国防开支将与国家经济发展 水平相协调，继续保持适度稳定增长。

国防和军队现代化建设：武器装备现代化建设仍将持续推进，军机更新迭代需求持 续强劲。根据《新时代的中国国防》白皮书，新时代中国国防和军队建设的战略目标 是，同国家现代化进程相一致，全面推进军事理论现代化、军队组织形态现代化、军 事人员现代化、武器装备现代化，力争到2035年基本实现国防和军队现代化，到本 世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队。目前我国军事安全面临技术突袭和技 术代差被拉大的风险，军队现代化水平与国家安全需求相比差距还很大，与世界先 进军事水平相比差距还很大。未来先进军机更新换代空间依然较大。

伴随装备升级，军机出口需求有望持续强劲。根据SIPRI发布的军机出口数据，2000- 2021年期间，我国军机出口需求保持旺盛，累计出口军机约1123架，其中非无人机 类军机出口约834架。考虑海外国家的国防建设需求，未来我国军机技术升级有望提 升出口吸引力，预计我国军机出口需求有望延续。 综上，结合未来国防支出总量上升、装备现代化建设，预计未来我国军机需求有望 迎来量增质提：总量增长、存量老旧装备更新换代、出口，进而带动军用航空发动 机需求增长、技术升级。

我国军用航发高温合金需求展望：在军用航发需求及性能提升共同驱动下，预计未 来军用航发高温合金需求持续旺盛。 高温合金占航空发动机总重量的40-60%，主要应用于燃烧室、涡轮导向叶片、涡轮 工作叶片和涡轮盘四大热端部件。根据王旭东等2017年发表于《世界金属导报》的 《加快高温合金发展，推动航空发动机研制》一文，高温合金在600℃以上具有良好 的综合性能，是航空发动机热端部件的首选材料，占发动机重量的40%-60%。高温 合金主要用于发动机四大热端部件：燃料室、涡轮导向叶片（静叶片）、涡轮工作叶 片（动叶片）和涡轮盘。 “一代新材料，一代航空发动机”，高温合金是推动发动机技术升级的重要因素之一。 航空发动机的性能与材料密切相关，根据王旭东等《加快高温合金发展、推动航空 发动机研制》，军用发动机通常以推重比综合评定其技术水平，提高涡轮前温度是 提高推重比最直接的途径。军用飞机的持续升级提高了对发动机推重比的要求，进 而对高温合金的依赖越来越大、要求越来越苛刻。

以航空发动机涡轮为例，涡轮的功能是将燃气的热能转化为机械能，驱动压缩系统 转子，为发动机和飞机提供机械能。涡轮是热负荷和机械负荷最大的热部件，因此 提升涡轮盘以及涡轮叶片所用高温合金材料性能，对提升发动机性能至关重要。根 据中国工程院院士刘大响《一代新材料，一代新型发动机：航空发动机的发展趋势 及其对材料的需求》，航空发动机性能的改进一半靠材料，新材料、新工艺和新结 构构对推重比12-15一级发动机贡献率可达约2/3。 因此，考虑高温合金在军用航发重量占比超40%、高温合金性能对航空发动机性能 提升至关重要，航空发动机性能的改进一半靠材料，新材料、新工艺和新结构构对 推重比12-15一级发动机贡献率可达约2/3。在未来军用航发需求及性能提升共同驱 动下，预计未来军用航发高温合金需求有望迎来总量增长+性能提升等趋势。

民用航空发动机高温合金需求：全球民用航发供给集中度高，我国民用航发正处于 研发阶段，未来民用航发高温合金需求周期长、增长稳。 2020年全球民用航空发动机市场交付量CR3为88%，行业高度集中。由于航空发动 机的高壁垒，目前具备整机制造能力的公司集中于通用电气（GE公司）和普惠公司 （PW公司）、罗罗公司（RR公司）以及CFM国际公司（赛峰集团、GE合资）等少 数企业。根据Flight Global于2021年发布的《Commercial Engines 2021》，2020年 全球民用航空发动机共由4家企业交付，按交付量计全球民用航发CR3高达88%，其 中CFM、PW、GE、RR公司交付量分别为540、478、188、168台。

我国民用航空发动机研制起步较晚，配套国产大型客机C919的CJ-1000尚处研制阶 段。根据中国航发商用航空发动机有限责任公司（简称“中国航发商发”）官网，中 国航发商发已启动针对C919飞机发动机CJ-1000的研发，目前正在开展研制工作。 该发动机是一型双轴大涵道比直驱涡扇发动机，采用宽弦空心风扇叶片、整体叶盘、 新一代单晶、粉末冶金等先进材料工艺。根据中国商飞官网，C919目前采用CFM国 际公司的LEAP-1C发动机。 预计2019-2040年我国民航客运量复合增速为5.0%，干线客机需求占比达94%，国 内航线将成为长期需求重心。长周期下，预计全球民航需求有望在新冠疫情冲击后 逐渐恢复，同时我国民航客运需求主要来自国内，且国内航线需求韧性强于国际航 线，预计未来国内民航客运需求增速强于全球。根据波音公司《Commercial Market Outlook 2021-2040》，预计2019-2040年我国航空客运量年均复合增速为5.0%，期 间新增客机总量约8,020架，其中支线客机、窄体客机、宽体客机、货机数量分别为 150、5,720、1,800、350架，占比分别为2%、71%、23%、4%。从航线结构来看， 预计国内航线需求占比有望从2019年的55%上升至2040年的59%。

预计未来中长期我国民用航空客运需求主要来自国内航线，其中窄体干线客机需求 增量占比达71%。目前我国自主研制的大型客机C919属于窄体干线客机，与之配套 的国产商用航空发动机CJ-1000处于研制阶段。伴随中长期民航需求稳定复苏，有 望在中长期带动国产民用航空发动机-商用飞机需求稳定释放。 我国民用航发高温合金需求展望：高温合金提升民用航发经济性、安全性，商用飞 机需求提升、产业链国产化推动我国民用航发高温合金需求长周期稳定增长。相比 军用航空发动机，民用航空发动机更注重经济性、更高的可靠性。在民用航空发动 机追求经济性、安全性趋势下，需要提高高温合金性能、可靠性，降低制造成本。因 此，伴随民用航空发动机需求总量稳定增长及综合性能持续改善，预计高温合金需 求长期稳定上升，同时材料技术及制备工艺有望持续升级和优化。

三、供给：供不应求、进口替代有待加速

1. 我国高温合金产业链基本完备，多数企业延伸布局产业链、提高综合竞争力

我国高温合金产业链基本完备，上市公司延伸布局上下游，提高综合竞争力。从产 业链总体情况来看，我们将高温合金产业链划分为原材料、科研与设计、高温合金 冶炼、零部件制造、下游应用等环节。从产业链的综合覆盖情况来看，目前国内高温 合金产业链各个环节均实现了国产化覆盖。从各公司产业链布局情况来看，多数上 市公司均上下延伸布局。以钢研高纳、图南股份、西部超导等公司为例，多数企业 均同时覆盖了科研与设计、高温合金冶炼、零部件制造等环节。通过布局科研与设 计，可使企业保持长期稳定的核心技术竞争力；通过布局下游零部件制造，一方面 可扩大公司营收规模，另一方面，下游零部件具备小批量多品种的特点，因此产品 附加值及毛利率相对较高。

2. 我国高温合金长期供不应求、进口替代有待加速，抚顺特钢、钢研高纳市占率近 50%

近年来国内高温合金长期供不应求，进口依赖度超40%。整体来看，我国高温合金 供给、需求规模多年保持稳定增长。根据智研咨询数据，2009-2019年期间，国内高 温合金总需求从约1万吨增加至4.8万吨、供给从0.8万吨增加至2.8万吨。虽然过去十 年高温合金供给大幅增长，但是从供需差距来看，高温合金供需矛盾持续增加，我 国高温合金需求缺口比例（（需求-供给）÷需求）逐年攀升，已从2015年的32%增 加至2019年的43%。进口替代是国内高温合金行业面临的首要问题之一。

从产能来看，国内主要企业高温合金产能合计约3~4万吨，且集中于上市公司。根据 各公司年报及前瞻产业研究院数据，截至2021年12月，国内主要企业高温合金产能 合计约3~4万吨，包括抚顺特钢、钢研高纳、图南股份等上市公司，以及宝钢特钢、 攀长钢等非上市公司，上市公司高温合金产能总体高于非上市公司。 从产量来看，上市公司高温合金产量主要集中于抚顺特钢、钢研高纳等公司，2021 年高温合金合计产量超23000吨。根据各上市公司年报，目前以高温合金为重点产品 的上市公司主要包括抚顺特钢、钢研高纳、图南股份、西部超导等。限于数据可得 性，以这四家企业为统计依据，2021年钢研高纳主要产品（含铸造高温合金、变形 高温合金、新型高温合金等）产量达13445吨、抚顺特钢高温合金产量达5894吨，钢 研高纳、抚顺特钢高温合金产品产量合计占比超80%。

3. 与进口产品相比，我国高温合金须同时补齐“量”与“质”两大缺口

我国高温合金行业面临全球化竞争，与进口产品相比，存在“量”（产能）与“质” （技术）两大缺口。如前所述，发达国家对先进高温合金实施出口管制，但另一方 面，我国高温合金进口依赖度高达40%。这说明我国高温合金行业面临全球化竞争， 与先进高温合金相比，我国高温合金存在“量”与“质”两大缺口： （1）“量”—产能缺口：需求持续强劲，因此需要通过持续扩产，控制并缩小产能 缺口。目前我国高温合金需求缺口依然较大，未来随着装备现代化建设以及能源结 构转型，军用航空发动机、民用航空发动机、燃气轮机、核电等装备高温合金需求有 望持续强劲，因此需要通过扩大产能缩小产能缺口。 （2）“质”—技术缺口：高性能供给不足，需要提升性能、提高质量、降低成本。 根据《西部超导2021年报》，国内航空航天领域用高端高温合金严重依赖进口，并 且主要进口于美国等。国内与国外的产品竞争主要体现在技术、质量和生产成本等 方面。我国虽具备高品质高温合金的生产能力，但在产品性能、质量稳定性和成品 率方面，与美国、俄罗斯等国仍存在着较大差距。

因此，国内高温合金供给不足且集中的原因是：行业在技术、工艺等方面有多重高 壁垒，与世界先进水平相比，国内高温合金存在“量”与“质”的双重缺口。当进 行内部竞争时，高温合金行业的多重高壁垒，使得有效且规模化的产能集中于国内 少数几家企业，因此国内集中度较高；与国际产品竞争时，我国高温合金难以满足 日益增长和升级的需求，因此形成供需缺口。与世界先进水平相比，国内高温合金 在产品性能、质量、成本等方面均有短板，进而限制了国内高温合金产业化、规模化 水平。

4. 短板即机遇，众多高温合金企业发力提升“量”与“质”

（1） 总量增长 + 进口替代 + 供应链“双流水”+ 认证周期缩短= 发展机遇期。 总量方面，在装备现代化建设、能源结构转型背景下，预计未来航空发动机、燃气轮 机、核电等领域高温合金需求持续旺盛。进口替代方面，当前我国高温合金进口依 赖度较高，未来行业公司有望受益于进口替代需求。供应链方面，根据2021年3月钢 研高纳发布的公告《向特定对象发行股票并在创业板上市募集说明书(注册稿)》，随 着航空领域需求快速增长，中国航发等下游客户及其下属企业积极开拓各类产品供 应链“双流水”。认证周期方面，根据西部超导2021年报，近年来随着“两机”重 大专项逐步实施，我国航空发动机产业迅猛发展，国内对于高性能高温合金材料的 需求愈加迫切，进口替代迫在眉睫，相关研制单位对关键材料将缩短评审认证周期。

因此，国内高温合金企业正迎来重要发展机遇，目前高温合金行业传统优势企业正 在扩大优质产能巩固优势，同时更多企业正加速进入高温合金市场，通过专注于个 别细分领域的方式，切入高温合金供应链。

（2）“量”：通过扩大产能填补“量”的缺口，未来3~5年是产能扩张期。根据各 公司2021年报及招股说明书，2021-2024年期间，预计抚顺特钢新增高温合金、超高 强度钢等产品产能12.4万吨（数据来自抚顺特钢2021半年报），预计图南股份、隆 达股份、中信特钢等公司高温合金新建产能合计超3万吨。图南股份：根据《图南股 份:2021年10月22日投资者关系活动记录表》，“年产3,300件复杂薄壁高温合金结 构件建设项目”预计2022年底建成达产，“年产1,000吨超纯净高性能高温合金材料 建设项目”预计2022年7月份建成达产。隆达股份：根据《隆达股份：科创板首次公 开发行股票招股说明书》，IPO募投项目预计建设高温合金1万吨，2025年投产。其 中变形高温合金6000吨、变形高温合金棒材2000吨、铸造高温合金母合金2000吨。

（3）“质”：利用多种融资工具推进技术研发，补齐关键技术短板。根据各公司公 告以及招股书，抚顺特钢：利用自有资金，启动“均质高强度大规格高温合金工程化 建设”、“提升产能及产品质量技术改造”等项目；图南股份：利用IPO募集资金开 展研发中心建设项目，围绕“航空用超纯净镍基高温合金真空熔炼技术”、“熔模精 密铸造新材料新工艺开发”、“选择性激光熔融成型技术的研发”等研发方向，购置 先进设备、仪器及软件，引进人才，进行多个前沿方向的研发；隆达股份：拟通过 IPO募集资金建设研发中心，研究方向包括“高温合金主要强化元素以及微量元素的 作用机理”、“真空感应炉冶炼纯净化控制技术研究”、“保护气氛电渣和真空自耗 重熔稳定化技术研究”、“高温合金大规格棒材组织性能均匀稳定性技术研究”。上市公司的研发规划基本与上节提到的国内高温合金技术短板相一致，包括但不限于 提升均质化、大规格、超纯净产品生产能力。