高温合金分类、市场需求及国产替代趋势如何？

下游需求旺盛，“两机专项”为主要驱动。

高温合金可以按照基体元素、制造工艺、强化方式进行分类。高温合金是指以铁、镍、 钴为基，能在 600°C 以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。（1）按基体 元素划分：高温合金可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，其中镍基高温 合金因其性能优越、价格偏低的优势，应用最为广泛。根据隆达股份招股说明书，镍基高 温合金的市场份额约达 80%。（2）按制造工艺划分：高温合金可分为变形高温合金、铸造 高温合金、粉末高温合金，其中变形高温合金应用最为广泛。隆达股份的招股说明书指出 其市场份额约为 70%。（3）按强化方式划分：高温合金可分为固溶强化型高温合金、时效 强化型合金、氧化物弥散强化合金和晶界强化高温合金。根据公司招股说明书，公司主要 产品为铸造高温合金、变形高温合金等。

高温合金市场空间持续增加，短期国内供需缺口不断扩大。据华经产业研究院统计， 高温合金市场规模自 2017 年以来维持在 10%及以上的增速，2021 年中国高温合金市场规 模为 219 亿元。2021 年我国高温合金需求量达 6.2 万吨，同比增长 17%；产量达 3.8 万吨， 同比增长 15.2%。我国高温合金的产量和需求量不断增加，且市场需求量始终大于供给量， 表明国内高温合金市场存在近 40%的供给缺口，未来有较大空间。

高温合金下游需求旺盛，航空航天是其主要应用领域。因其较强的耐高温、抗腐蚀、 抗氧化等性能，高温合金被广泛应用于各个行业，包括航空航天、电力、汽车、冶金、石油化工等领域，其中航空航天领域占比最大，约为总量的 55%，其次是能源动力（20%） 和机械制造（10%）。根据 MarketWatch 发布的报告，2020 年全球高温合金市场规模为 112.60 亿美元，预计 2027 年将增长至 164.80 亿美元，CAGR 为 5.59%。随着近年来我国航 空航天、核电等领域的快速发展，市场对高温合金的需求量不断攀升，有力推动了我国高 温合金产量的稳定增长。

随着我国全面启动实施航空发动机和燃气轮机重大专项(“两机专项”)，高温合金国产 替代进口将成为大势所趋，我国高温合金行业迎来发展。

（一）航空发动机重大专项。航空发动机的性能与材料密切相关，随着军用飞机的技术升级，对高温合金的依赖度 越来越高。在王旭东等《加快高温合金发展、推动航空发动机研制》中指出，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。

航空发动机的技术进步与高温合金的发展密切相关，高温合金用量占发动机总重量的 40%-60%。现代先进航空发动机必须满足超高速、大升限、长航时、远航程的要求，因此，航空涡轮发动机推力势必增大，燃烧室的温度随之升高，航空发动机的工作性能和可靠性 主要取决于其零部件能否有效承受热冲击、高温腐蚀、高热变和复杂应力。高温合金主要 用于燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘四大热端部件，此外还用于机匣、环件、加力燃 烧室和尾喷口等部件。为了保证先进航空发动机的推力、推重比以及可靠性，生产过程中 普遍采用大量高温合金。在现代航空发动机中，高温合金材料的用量占发动机总重量的 40%~60%。

军用飞机： （1）在飞机代次上，美国全部为三代机及以上机型，以 F-22、F-35 为代表的四代机 占比约为 19%；而我国二代歼击机的占比仍高达 47%，第四代战机则刚刚列装，整体相比 美国落后了一代水平，面临迫切的升级换装需求。此外，我国百吨级大型运输机和大型特 种飞机在役数量匮乏、战略轰炸机和重型直升机亟待实现零突破。 （2）在飞机数量上，据《World Air Forces 2022》的统计数据，美国军用飞机总数达 13246 架，我国军用飞机总数为 3285 架，不到美国的 1/4，包括战斗机、运输机、直升机 和教练机在内的各类军机数量均显著低于美国。随着国产航空发动机研发和制造取得进展 及大飞机国产化率的不断提升，高温合金材料的需求将在未来强劲增长。

民用飞机： （1）在飞机代次上， 2022 年 12 月我国首架国产大型客机 C919 正式交付中国东方航 空，标志着我国大飞机行业迈入快速发展阶段。未来我国民用大飞机领域的不断发展，势 必带动航空发动机领域需求上升。随着 C919 大飞机项目的稳步推进，高温合金在国内民 航领域的市场将会进一步打开。（2）在飞机数量上：根据波音公司《Commercial Market Outlook 2022-2041》，预计 2019-2040 年我国航空客运量年均复合增速为 4.9%，期间新增客机总量约 8485 架，其中支 线客机、窄体客机、宽体客机、货机数量分别为 340、6370、1570、205 架；2019-2040 年 全球航空客运量年均增速为 3.8%，期间新增客机总量约 41170 架，其中支线客机、窄体客 机、宽体客机、货机数量分别为 2120、30880、7230、940 架。

对航空发动机所需高温合金市场规模进行测算： 新增发动机总量=新增飞机数量*飞机装备发动机数目*（1+换发次数）+备发数量+存 量飞机数量*飞机装备发动机数目*换发次数。 （1）增速：据英国《World Air Force》报告，我国 2018 年军用飞机数量达 3,187 架， 总量落后于美国和俄罗斯，居全球第三位；我国 2018 年军用飞机数量相比 2011 年增加 589 架，计算可得复合年增长率为 2.96%。2022 年我国军用飞机数量达 3538 辆，若保持该 复合年增长率，预计未来 10 年我国将新增军用飞机数量达 4736 架。 （2）备发/换发：由于发动机损耗以及其他意外因素，假设我国航空发动机备发比例 约为 33%；考虑我国航空发动机寿命，假设未来 5 年每架次军用飞机换发 1 次。 （3）高温合金：上文提到高温合金用量占发动机总重量的 40%-60%，假设高温合金 平均占整机重量的 50%，成材率按 15%测算。

根据上文测算，2022-2027 军用飞机高温合金总需求合计 14.58 万吨，平均每年新增需 求约 3 万吨。2021 年高温合金售价 21.56 万元/吨，以此推算 5 年内我国航空发动机用高温 合金市场规模约为 314 亿元。

（二）燃气轮机重大专项。燃气轮机主要用于地面发电机组和船舶动力领域。在高温合金应用领域中，工业燃气 轮机和舰船领域应用比例仅次于航空航天。燃气轮机主要用于地面发电机组和船舶动力领 域，工作环境需要承受高硫燃气和海水盐分的腐蚀，工作寿命要求达到 50,000-100,000 小 时。涡轮盘在工作时转数接近 10,000 转/分钟，要求材料耐用温度达到 600°C 以上，因此设 备部件材料必须使用具有耐高温、较高蠕变强度的高温合金材料，目前国内外主要采用镍 基高温合金进行制造。 燃气轮机市场被外国垄断，国产化替代需求突出。根据前瞻产业研究院预测，到 2026 年全球燃气轮机市场的规模将达到 283 亿美元，预计 2021-2026 年 CAGR 为 3.96%。重型 燃气轮机主要由三菱重工（MHI）、通用电气（GE）、西门子（Siemens-WH）、阿尔斯通 （Alstom-ABB）等公司垄断，轻型燃气轮机方面，世界主要航空发动机公司罗尔斯·罗伊 斯（RR）、通用电气（GE）、普拉特·惠特尼（P&W）等由航空发动机改型研制了 3 代轻型 燃气轮机。燃气轮机的国产化生产将进一步带来高温合金材料需求的大幅增长。

（1）在地面发电机组领域：截至 2021 年 6 月，全国 6 兆瓦及以上燃气发电装机容量 达到 10,588 万千瓦，中国燃气轮机发电处于高速发展期。预计到 2025 年，中国燃气轮机 发电装机容量将会突破 1.5 亿千瓦，占总装机容量的 6%左右。通常情况下，每千瓦燃气轮 机发电装置的投资额约为 3000 元。据此估算 2025 年间我国工业发电领域所形成的燃气轮 机整机市场规模约为 450 亿元。 （2）在舰艇方面：据罗罗公司 2013 年对燃气轮机市场的预测，未来二十年，作为舰 船动力的燃气轮机的市场需求将达到 2,700 亿美元，相应的服务需求达 1,250 亿美元。