高端钛合金材料龙头西部超导深度解析

一、十年磨一剑，先进技术研发奠定高端钛合金龙头地位

2003 年，在我国决定参加 ITER 计划（国际热核聚变实验堆计划）、但国内企业尚未具备生产 NbTi 和 Nb3Sn 超导线材的能力的背景下，西北有色金属研究院设立公司西部超导材料科技有 限公司（西部超导前身），并开始超导材料的产业化生产项目的推进。

发展至今，公司实际控制人仍为发起人西北有色金属研究院，公司已经形成高端钛合金材料、 超导材料及磁体、高温合金三块主要业务，并基于持续不断的研发投入，在高端钛合金与超导 材料领域维持着金字塔尖的细分龙头地位。

1.1 公司历史股价复盘

公司 2014 年登陆新三板，2019 年 7 月 22 日作为第一批企业登陆科创板。上市后由于估值过 高、业绩增速依然低于收入增速，股价持续走低；2020 年 7 月在军工板块整体关注度抬升的 过程中，公司股价出现快速抬升，但 7 月 22 日合计占比 60.82%的限售股解禁对公司股价造 成冲击。目前，公司股价依然维持在上市后的中枢水平。

1.2 五十年技术沉淀、十数年尖端突破，公司持续领跑国内钛合金领域

背靠西北有色研究院，科研巨人肩膀上起步。公司发起人、实际控制人西北有色金属研究院（下 简称西北院）的前身“冶金工业部有色金属研究院第一分院”成立于 1965 年，在稀有金属材 料研究领域具备 55 年的历史。在 2003 年成立西部超导的阶段，西北院注入了包括“NbTi 超 导材料专利（有）技术”、“Bi 系带材专利（有）技术”、“钛及钛合金型材专有技术”、“Nb3Sn 超导材料专有技术”、“YBCO 超导材料专利技术”五项高新技术在内的无形资产，为公司将技 术产业化奠定了坚实的基础。

承接 ITER 专用线材研发业务，金字塔尖需求驱动公司研发实力持续夯实。在西北院承接了国 家参与 ITER 专用线材（69%的 NbTi 超导线与 7%的 Nb3Sn 超导线）生产任务后，西部超导 于 2010 年开始连续六次通过 ITER 组织的超导线材测试评价并与 2012年开始持续供货。同时， 公司自 2005 年开始在 NbTi 超导线材业务的基础上延伸航空用高端钛合金业务，并逐步成为 公司核心收入与利润来源。目前，公司在国内低温超导线材产业化领域形成绝对技术垄断、在 国内航空用高端钛合金棒材领域形成技术领先的综合优势。

顶尖科研团队为基础，科研与生产结合模式驱动公司不断推出行业拔尖产品。公司核心高管与 核心研发人员大多为博士学历的教授或高级工程师，在高端钛合金与超导材料领域具备多年的 基础研究与应用研究经验。截至 2019 年年末，公司研发人员合计 194 人，高于主要竞争对手 宝钛股份的 139 人。其中，博士学历 32 人、硕士 138 人，构成了公司研发团队的主要力量

与大部分制造业研发与生产部门独立运营的模式有所不同，西部超导的主要研发人员均分布在 生产一线，在基础研发的同时通过产线实时反馈提升研发到应用的转化效率。同时，公司在 ITER 专用超导线材进入正式交付期 2012、2013 年后继续加大研发支出，重点研发航空用新 型钛合金材料以及高温合金材料。

在持续推进研发的产业化的进程中，公司突破了国内钛合金和超导线材领域的多个瓶颈，以量 产的新产品填补国内多项空白。其中，在应用于新一代军机紧固件的 Ti45Nb 钛合金材料上， 公司是国内唯一具备量产能力的厂商，而此前该领域被公司全球主要竞争对手 ATI 完全垄断。

1.3 金字塔尖超导线材起步，向上延伸至高端钛合金领域

核聚变用超导线材难度高，奠定了公司先进材料能力的基础。80 年代由于高温超导材料的发 现，除西北院以外其他机构的低温超导材料研发基本停止，西部超导承接西北院自 60 年代中 期开始的低温超导材料研究的技术积累，并在 ITER 专用线材上进行技术到量产的过渡。

低温超导线材芯丝直径在 10nm 至 10μm 之间，制备过程涉及体设计、高均匀合金熔炼、大 变形塑性加工、磁通钉扎调控、热处理等多项关键技术。其中，高均匀合金熔炼、大变形塑性 加工是钛合金棒材、丝材生产的重要技术之一。

从生产流程上看，钛合金超导线材（NbTi）是在钛合金棒锭生产的后一阶段。ITER 用的 NbTi 超导芯丝最终要求被拉伸至 5μm，同时 Nb 与 Ti 的熔点相差较大，NbTi 合金成本和组织均匀 性要求远高于常规钛合金材料。因此，公司在 NbTi 超导线材所需的高要求的 NbTi 合金的制 备技术的基础上，自 2005 年开始向新型战斗机所需的高性能结构钛合金研制与生产方向发展。

自 2003 年公司成立至 2012 年正式向 ITER 项目供货，公司超导线材业务经历了近 10 年的亏 损期。而自 2005 年公司开展高端钛合金材料生产销售业务开始至 2011 年，高端钛合金始终 作为公司核心收入来源支撑公司整体收入持续增长。

2012 年公司开始交付 ITER 专用超导线材，2013 年该项收入达到高峰值 2.27 亿元。而自 2012 年开始，高端钛合金业务经历了军用需求的波动后，进入新一代军机带来的增量市场阶段，进 一步成为公司的核心收入来源。

1.4 军工属性与上游位置导致公司营运能力指标较差，但应收账款质量较高

公司业务以军工用钛合金材料为主，处于军工产业链的最上游，导致公司营运能力指标较差。军工材料的需求呈现出较强的不可预测性与交付期较短的特性，材料厂商往往需要提前备货以 应对军品的订单要求，而下游的付款则存在一定的滞后性。因此，公司及同处于产业链上游的 宝钛股份（军用钛合金、民用钛合金）、中航高科（军用碳纤维复合材料）、中航重机（军品锻 件）、三角防务（军品锻件）等公司的存货周转率、应收账款周转率均处于较低水平。

公司下游客户以军工材料锻造厂为主，存在大型军工集团的背书，应收账款整体质量较高。公 司军用高端钛合金产品（棒材、丝材）主要应用在军机、军舰等领域，下游客户为军用合金锻 造企业，包括中航工业下属的锻造厂（中航重机等）、二重集团德阳万航模锻公司、三角防务、 中船重工 725 所、江西景航航空锻造公司（中航重机控股子公司）等，除三角防务为民营企业 外，其他均为军用产业链的国有大型集团的子公司。从应收账款结构可以看出，公司 75~80% 的应收账款来自于中航工业集团与中国机械工业集团，主要应收账款的付款人信用资质较高。

同时，除 2017-2018 年受军改影响，下游客户的付款有所拖延外，公司的应收账款结构以一 年内为主，应收账款次年存续率较低，从而实际坏账风险概率较低。

公司偿债能力处于较高水平，业务特性导致银行短期借款较多。公司经历了近几年的三次股权 融资后，账面现金较多，近三年年末余额均值超过 8 亿元。从偿债能力角度来看，公司流动比 率近年来维持在 2.0 上下，速动比例维持在 1.5 上下。同时由于公司主要产品高端钛合金品质 高于应用范围更广的民用钛合金，存货变现能力较强。

另一方面，由于公司备货周期长而交付周期短的特性，公司的带息债的结构中包含了较高比例 的银行短期贷款，导致公司财务费用水平较高。2019 年科创板 IPO 募集资金拟归还银行贷款 2.9 亿元，有望在一定程度上缓解公司财务费用压力。

二、一朝试锋芒，军机轻量化需求驱动公司中期成长

自 2005 年为中航工业旗下锻造企业提供军用钛合金开始，公司不断参与军用钛合金升级需求 的研发与生产。中期来看，第四代军用飞机进入量产期将为公司带来确定性的成长机遇。长期 来看，公司钛合金与高温合金在国产航空发动机领域的参与有望成为公司收入增长的新支点； C919、C929 等国产民用大飞机的批量生产有望进一步扩大公司的需求空间。

2.1 军用钛合金领域进入门槛较高，国内形成双寡头竞争格局

2.1.1 钛合金应用广阔，航空航天领域应用价值量最高

从全球范围内来看，钛合金市场整体规模约 50~60 亿美元，其中近一半应用在航空工业（波 音、空客、美军飞机、俄军飞机等）领域，约 10%应用在国防军工领域（军舰、武器等）。

从国内市场来看，钛合金以化工应用为主，航空领域应用提升空间较大。过去十年，国内军机量产以低钛合金含量的三代机为主、航空发动机国产化比例较低，同时国产民航飞机 ARJ21、 C919 尚未进入量产阶段，航空用钛合金需求量偏小。因此国内钛合金市场结构与全球市场结 构存在较大差异，钛合金的主力下游需求来自于化工、制盐、海水淡化等存在盐传输或反映的 工业环节。

回顾过去十年，相比于国内钛合金需求整体的波动性，国内航空用钛合金材料需求处于持续增 长阶段。目前，国内航空用钛合金材料的需求量超过 1 万吨/年，对应约 40 亿元的市场规模。 展望未来十年，随着含钛量更高的四代军机量产、航空发动机的国产化以及国产民航飞机的逐 步量产，国内航空用钛合金材料的需求将有望维持持续高速增长。

2.1.2 军用钛合金市场准入门槛高，长期以来形成差异化的双寡头格局

在国内民航飞机尚未进入批量生产之前，国内航空领域钛合金需求主要来自于军机领域。在军机用钛合金材料领域，生产企业除了要获得“军工四证”（国军标认证、保密认证、许可证认 证、名录认证）外，还需要通过参与军工配套项目进行大量的研发工作，才可能通过配套项目 招标进入到项目正式研制阶段，此后还需先后通过工艺评审、材料评审、地面功能试验、地面 静力试验、装机考核、装机评审后才能成为相关型号用材的合格供应商，全流程耗时长达几年。 因此，军用钛合金材料业务存在典型的长投入期与高回报期成正比的特性，对于资金与研发能 力较弱的普通钛合金生产商而言进入门槛较高。

在行业特殊属性的背景下，西部超导、宝钛股份、湖南金天钛业三家企业目前是军用航空钛合 金的主力供应商。其中宝钛股份产品涉及板材、棒材、丝材等多类钛合金形态产品，从销量角 度而言是行业第一，西部超导则位居行业第二。

从产品应用角度而言，宝钛股份与西部超导之间存在明显的差异化，直接竞争较少：宝钛股份 主要产品为飞机机身用板材（TC4）、航空发动机用棒材（TC4、TC6、TC11、TA11）；西部 超导主要产品为飞机机身结构棒材（TC4、TA15、TC18、TC4-DT、TC21）以及飞机紧固件用丝材（Ti45Nb）。

2.2 单机用量提升叠加材料升级，新一代军机驱动钛合金价值量上行

2.2.1 以美军为参照，新一代军机综合能力大幅提升，列装需求量大

以战斗机为例，截至 2019 年年底，国内海陆空三军列装的战斗机中三代机（J-10、J-11 等） 为主、二代机（J-7、J-8）为辅、四代机（J-20）极少量；而美军服役战斗机群则形成了三代 机（F-15、F-16 等）为主、四代机（F-22、F-35）为辅、二代机极少量的结构。

相比于第三代战斗机，第四代战斗机具备在巡航阶段的超音速能力、对雷达的高隐身能力、大 迎角状态下的控制能力、超视距导弹攻击能力等，综合战斗力大幅提升。

从过去十年美军战斗机服役情况可以看到，第四代战斗机 F-22、F-35 的合计占比呈现持续提 升趋势。而目前国内 J-20 的服役占比仅为 1%左右，存在巨大的缺口。

结合美媒《新闻周刊》预测，以及配套的 WS-10B 及 WS-15 发动机的定型投用时间，第四代 战斗机或将在 2020 年及 2025 年迎来两个关键性节点，年均产量或将从约 30 架/年提升至 70~80 架/年。

2.2.2 军机的代际更迭驱动钛合金含量不断提升

钛合金作为一种高强度、高耐热、高抗腐蚀、低密度的结构材料，与战斗机持续提高航速以及 机动性的目标相符合。从二代机 J-8 至四代机 J-20，钛合金含量从 2%提升至 20%。

目前，国内战斗机序列依然处在三代机不断替换二代机、四代机逐步量产的阶段，展望未来 10 年，战斗机所需的钛合金需求将有望处于持续提升的过程。此外，大型军用运输机（Y-20） 也是军用钛合金的主要需求来源之一。我们预计，年均军机机身结构钛合金需求量将从 2020-2024 年的 4,900 吨提升至 2025-2030 年的 6,580 吨。

对比美军可比机型，国内三、四代机钛合金含量仍然偏低，长期来看改良机型或将进一步提升 国内军机的钛合金需求量。

2.2.3 公司参与新型战斗机机身材料结构研发，具备全行业领先性

从三代机到四代机，军机用钛合金材料持续升级。国内三代机钛合金材料是在引进俄罗斯 Su-27 生产过程中不断仿制形成的，而四代机的相关材料则在“十五（2006-2010）”期间开始 组织立项研发，最终形成了三大主要材料——机身结构材料（TC4-DT、TC21）和紧固件材料 （Ti-45Nb）。

新型材料主力供应商，竞争格局进一步优化。在传统军机用钛合金材料 TA15、TC11 上，西 部超导与主要竞争对手宝钛股份存在一定程度的竞争；而在新型材料 TC4-DT、TC21、Ti-45Nb 上公司则具备研发到量产的先发优势，率先取得军方供应商资格且成为国内新一代战机、运输 机的主力钛合金材料供应商。

新一代军机量产需求驱动公司新型材料占比持续提升。根据 Air Force 数据，国内 Y-20 与 J-20 的正式列装时间分别为 2016、2017 年，公司新一代军机专供的三类新型材料需求量也逐步增 长，占军品收入比从 2016 年的 42.9%提升至 2018 年的 52.5%。

2.3 钛合金重要原材料海绵钛价格持续下行，高端钛合金盈利能力有望改善

根据西部超导招股说明书披露，海绵钛约占其钛合金成本的 35~40%，占原材料成本的约 60%。 因此，海绵钛价格对于钛合金生产商成本端而言存在较大的影响。

海绵钛的核心上游原材料为四氯化钛，而四氯化钛的最大需求却是钛白粉，因此 2016 年年初 至 2017 年年中，钛白粉的持续涨价带动了海绵钛的涨价；另一方面，2015 年部分海绵钛企业 由于环保因素被关停，产能收缩因素导致海绵钛价格在钛白粉 2017 年年中下降后依然保持持 续增长趋势。

2020 年海绵钛企业产能复工与扩产趋势明显，但主要需求端萎靡。2019 年随着海绵钛价格持 续上升，行业内主要企业开始启动扩产，截至 2019 年年底主要企业的名义产能已经接近 15 万吨且 2020 年依然有进一步扩产计划。从海绵钛下游需求分布来看，化工等中低端民用钛合 金需求占 70~80%，受经济环境影响化工需求目前处于趋弱状态。

2020 年一季度海绵钛价格维持高位后，3 月下旬开始逐步下滑，截至 2020 年 7 月 30 日距离 高点已经下降了 27.5%，低于 2017 年全年平均价格。

对于公司军用钛合金业务来说，价格端由于采购机制导致相对稳定，尤其体现在新型材料上； 而成本端则受海绵钛影响较大。2016-2018 年，虽然公司军用钛合金业务的平均单价因新型材 料占比提升而持续增长，但由于海绵钛的持续涨价、毛利率不断下滑。2020 年二季度以来海 绵钛的持续下降将有望转化为公司军用钛合金业务毛利率的提升。

三、挂帆济沧海，航空发动机与大飞机国产化打开新空间

3.1 民用高端钛合金与高温合金处于培育期，暂未形成盈利能力

公司民用高端钛合金业务以出口为主，下游客户包括 Thyssenkrupp、Acnis、Hanseatlsche Waren。同时，公司参与 C919 的试验机型供货，由于 C919 尚未量产因而整体贡献较小。从 销量结构上来看，民用钛合金占公司钛合金销量比小于 20%。由于民用需求中非航空类产品 对各类指标要求较低，因此市场竞争较为激烈，价格随成本变动而变动，整理来看盈利能力相 对较差。

公司 2014 年开始立项研究航空发动机用高温合金产品，并于 2018 年投产第一期产能，目前 下游需求主要为民用燃气轮机以及少量研发阶段的航空发动机。短期来看，由于发动机从研发 到定型的时间较长，公司高温合金业务 2019 年收入仅 1021 万元，规模过小导致盈利能力相 对较差。

3.2 钛合金+高温合金双管齐下，国产航空发动机有望成为新的盈利增长点

3.2.1 从涡扇10开始，高端航空发动机存在明确的国产化趋势

国内军机的整体发展以俄制机型的仿制为主，因此发动机的初始配型也是俄制发动机。作为“现 代工业皇冠上的明珠”，航空发动机的研制难度较高：涡扇-10 系列自 1987 年开始制定发展计 划、2005 年涡扇-10A 完成定型、2011 年 4 月涡扇-10A 正式量产。

除军机外，国内民航大飞机 C919 目前定型发动机虽然是 CFM 公司的 LEAP 系列，但于 2009 年成立的航发商发一直致力于长江系列发动机的研发，未来有望完成 C919、C929 系列飞机 的匹配。

3.2.2 投产高温合金业务，双管齐下参与国产航空发动机新型号研发

钛合金与高温合金是航空发动机的核心材料，合计质量占比超过 90%。航空发动机主要分为 低温端和高温端，低温端的风扇、压气机、叶片、鼓筒、机匣、轴等均采用高端钛合金材料， 材料质量占发动机总质量的 30~35%；高温端的燃烧室、导向器、涡轮叶片、涡轮盘、机匣、 环件、加力燃烧室、尾喷口等，材料质量占发动机总质量的 40~60%。

航空发动机用钛合金材料方面，涡扇 10 系列发动机的钛合金材料主力供应商为公司第一大竞 争对手宝钛股份，公司仅参与少量 TC4 棒材供应。高温合金方面，公司于 2014 年立项研发高 温合金，2018 年试产、2019 年投产相关产能，目前已经形成以变形高温合金为主、粉末高温 合金母合金为辅的产能结构。

当前，高温合金市场主要参与者包括抚顺特钢、钢研高纳、宝钢特钢、长城特钢、中国航发北 京航空材料研究院等。根据抚顺特钢、钢研高纳等公司高温合金相关业务毛利率来看，基本在 30~40%之间波动。

对于西部超导来说，其航空发动机材料的优势在于长期积累的高端钛合金技术与持续的客户渠 道。中长期来看，基于钛合金和高温合金业务的协同、以及参与新型号发动机的研发，公司有 望成为航空发动机核心材料的主要供应商。

3.2.3 耗材属性叠加国产化，航空发动机有望驱动钛合金、高温合金需求大幅增长

1) 航空发动机用高端钛合金增量市场：增量需求主要来自于搭载国产发动机的战斗机、大型 运输机等，根据测算，未来 10 年将达到 4,000~5,000 吨/年。

2) 航空发动机用高端钛合金替换市场：航空发动机在军机与民机上均属于高消耗的部分，无 论是钛合金还是高温合金都会涉及运行过程中不同程度的金属疲劳，从而导致发动机的服 役时间短于飞机，存在替换市场。

以空军装备部 5719 工厂延寿后的 AL-31F 为例，全使用寿命为 1500 小时，低于 J-10 的 使用寿命（6000 小时以上）。若按每年 200-300 小时的执勤时间计算，则目前现役战斗机 发动机（AL-31F 为主）的更换时间为 5~7 年。以平均 6 年为替换周期，则按现役主要军 机数量推算，未来 5 年航空发动机替换需求用钛合金市场将达到 2,500~3000 吨/年，未来 6-10 年则将达到 6,000~7,000 吨/年。

综合新增需求与替换需求，我们预计航空发动机用钛合金需求将在未来 5 年达到 7,500~8,000 吨/年，未来 6-10 年将达到 11,000~12,000 吨/年。

3) 航空发动机用高温合金增量市场：增量需求主要来自于搭载国产发动机的战斗机、大型运 输机等，根据测算，未来 10 年将达到 1,500~1,800 吨/年。

4) 航空发动机用高温合金替换市场：以平均 6 年为替换周期，则按现役主要军机数量推算， 未来 5 年航空发动机替换需求用高温合金市场将达到约 1,000 吨/年，未来 6-10 年则将达 到约 2,500 吨/年。

综合新增需求与替换需求，我们预计航空发动机用高温合金需求将在未来 5 年达到约2,500 吨/年，未来 6-10 年将达到约 4,000~5,000 吨/年。

3.3 长期来看，民用飞机市场有望为公司拓宽赛道

近年来，中国商飞的民用支线飞机 ARJ21 进入到批量交付阶段、民用大飞机 C919 进入试飞 阶段。民用飞机市场有望在未来 10 年成为高端钛合金的重要增量市场。公司过去几年参与了 C919 钛合金试验机型的供应，未来有望成为民用飞机用高端钛合金的重要供应商。

目前，ARJ21 累计获得 22 家客户合计 596 架订单，截至 2019 年年底合计交付 22 架；C919 累计获得 28 架客户 815 架订单，并于 2015 年完成首架飞机总装下线、2017 年首次试飞，预 计 2021 年完成首架飞机交付。

相比于 ARJ21 的机身结构含钛量 4.8%，C919 提升至 9.3%。伴随 C919 的量产，未来 10 年 有望迎来高端钛合金增量需求的爆发性增长。

假设 2025 年之后 C919 正式搭载 CJ-1000 型国产发动机，则 2025 年之后 C919 将带来每年 2,200 吨高端钛合金需求以及约 800 吨高温合金需求。

总体来看，公司所在的市场以及未来潜在的市场处于持续扩容状态，公司中长期需求存在较强 的增长确定性——航空高端钛合金需求有望从 2020~2024 年的约 1.3 万吨/年增长至 2025~2029 年的 2.2~2.3 万吨/年，对应市场规模分别约为 50 亿元/年与 110 亿元/年；航空高 温合金需求有望从 2020~2024 年的约 2,500 吨/年增长至 2025~2029 年的 4,800~5,800 吨/年，对应市场规模分别约为 7~10 亿元/年与 15~25 亿元/年。

四、盈利预测与投资建议（详见报告原文）

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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：西部证券）

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