2023年西部超导研究报告：高端钛合金龙头步入高速发展通道，高温合金+低温超导蓄力新腾飞

1、西部超导：高端合金龙头，业绩重回高速增长通道

1.1 高端钛合金龙头，高温合金+超导双翼蓄力新腾飞

西部超导主要从事高端钛合金、高温合金和超导材料的研发、生产和销售。2003 年 1 月，我国政 府加入 ITER 项目，为实现 NbTi 和 Nb3Sn 超导线材产业化，西北院（西北有色金属研究院，简 称西北院）和超导国际合资成立公司前身超导有限。2005 年，公司开始研制新型战机所用的高性 能结构钛合金并取得突破。2012 年变更为股份有限公司，14 年挂牌新三板。2015 和 2016 年定 增募投高温合金和钛合金产能建设项目，2019 年公司在成功登陆上交所科创板，目前主要从事钛 合金、超导产品、高温合金等的研发、生产和销售。2021 年 11 月，公司第三次定增募资 20.13 亿元，预计新增钛合金 5050 吨/年、高温合金 1500 吨/年和 MRI 用超导线材 2000 吨/年产能。 2023 上半年 IPO 项目高温合金募投项目投入使用，新增产能 2500 吨，待定增募投高温合金项目 于 24 年投产，公司高温合金产能将达到 6000 吨。

公司钛合金技术源于超导技术，是我国新一代战机钛合金棒、丝、锻坯的主力供应商。2005年， 公司在 NbTi 超导合金制备技术的基础上，成功研制出新型战机用高性能结构钛合金。公司生产的 高端钛合金材料打破了欧美发达国家对我国航空、舰船、兵器用关键钛合金材料的技术封锁和禁 运。公司三种主要牌号新型钛合金已成为我国航空结构件、紧固件用主干钛合金，为我国新型战 机、运输机的首飞和量产提供了关键材料。公司以钛合金为主的军品收入占公司主营业务比例超 过 70%。2020 年 10 月公司与西部材料共同参股金钛股份，布局上游高品质军工小颗粒海绵钛， 有利于提高公司对原料的把控。 高温合金后起之秀，配套军民航空发动机，典型产品已向多个型号批量供货。2014年，公司以高 端钛合金技术为依托，攻克了高性能高温合金工程化难题，研制出 GH4169、GH4738、GH4698 等镍基高温合金棒材和 FGH4097 等高温合金母合金，产品主要用于航空发动机和燃气轮机压气 机、涡轮等盘类锻件以及叶片等转动部件。公司虽是高温合金领域后起之秀，但业务进展顺利： 多个牌号高温合金大规格棒材获得某型航空发动机用料供货资格；GH4169、GH738 等典型高温 合金在多个型号发动机、燃机和商发长江系列发动机进入批量供货阶段；高温合金铸锭纯净化熔 炼控制技术显著提升，实现重大冶金缺陷“零发生”。

公司超导技术雄厚，产品可应用于热核聚变实验堆（ITER/CFETR）、核磁共振成像仪（MRI）、 磁控直拉单晶硅（MCZ）等领域。公司汇聚了国内多名超导材料和稀有金属材料专家，形成了以 张平祥院士为带头人，以周廉、甘子钊、赵忠贤、张裕恒、霍裕平、才鸿年等 6 名院士为顾问的 专业研发团队。公司于 2012 年正式成为 ITER 超导线材供货商，是国内唯一低温超导线材商业化 生产企业，也是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。公司已圆满完成 ITER 项目低温超导线材的供应任务，目前产品主要应用于主要应用于 MRI、MCZ 和 CFETR 等领域。在 MRI 方面，公司 1.5T-5T 高场 MRI 用线材产品填补国内空白并全面进入国际市场；此 外，公司相继中标国家重大项目超导线采购项目，其中核聚变用高性能 Nb3Sn 超导线打破国外垄 断，形成批量供应；CRAFT 项目（聚变堆主机关键系统综合研究设施）高线材实现批量化生产。 公司现有 750 吨/年的超导线材产能，定增超导线材产业化项目建成后，产能将提升至 2000 吨。

公司控股股东为西北院，下辖 5 家子公司。公司控股股东为西北有色金属研究院，实际控制人为 陕西省财政厅。西北院是国内重要的稀有金属材料研究基地，拥有行业技术开发中心和超导材料 制备国家工程实验室，公司背靠西北院技术积累雄厚。全资子公司西燕超导主要从事与超导科学 技术相关的应用技术。控股子公司聚能高合从事高性能高温合金材料的研发、生产和销售；聚能 装备致力于稀有难熔金属冶金装备及后续冷热加工设备研制；九洲生物主营医疗健康钛材; 聚能导 线从事超导材料制造、销售。参股子公司聚能磁体聚焦于超导磁体高端装备制造业；聚能医工主 营钛合金材质医疗器械。

1.2 多元化业务驱动发展，有望开启新一轮增长

公司业务主要分为高端钛合金材料、高温合金材料和超导产品三大板块。 高端钛合金材料：2022 年营收占比 75.9%，毛利率为 43.3%，为公司第一增长曲线。公司产品 包括棒材、丝材和锻材等，主要应用于航空（包括飞机结构件、紧固件和发动机部件等）、航天、 舰船、兵器等军工领域。2016 年至 2022 年营收迈入快速增长通道，CAGR 高达 27.7%。2017- 2019 年受原材料海绵钛价格上涨影响，毛利率持续降至 38.5%。2021 年由于高毛利率军品占比 提升，因此毛利率大幅提升至 45.3%。 高温合金材料：2022 年营收占比 4.3%，毛利率为 3.3%，为公司第二增长曲线。公司产品包括变 形高温合金、铸造和粉末高温合金母合金等，主要应用于航空发动机、燃气轮机和核电设备等领 域。2023H1，公司高温合金业务实现营收 2.83 亿元，同比大幅增长 284.84%。根据 23 年半年 报，公司通过了多个发动机型号工艺和质量评审，紧固件 GH2123/ GH4169 小规格棒材产品工艺 稳定性良好，同时公司新承担了多个新型发动机材料的研制任务，预计随着公司高温合金重点牌 号实现量产应用，毛利率有望得到提升。

超导产品：2022年营收占比 14.7%，毛利率为 30.4%，为公司第三增长曲线。公司产品包括铌钛 锭棒、铌钛超导线材、铌三锡超导线材和超导磁体等。2016 年开始主要向 ITER 中心批量供货。 2017 年，由于低毛利率铜线占比较高，导致超导业务毛利率下滑至 1.3%。2018 年毛利率较高的 内锡法 Nb3Sn 线材占比提升拉动超导板块毛利率回升。随着 ITER 项目完结，高毛利率的 ITER 用线材营收逐步下降，超导板块毛利率有所下滑。2022 年超导线材、超导磁体外部市场需求量大 增，CRAFT项目启动，公司超导线产销量再创新高，毛利率上涨至 30.4%。目前公司超导产品主 要应用于核磁共振成像仪（MRI）、磁控直拉单晶硅（MCZ）和中国核聚变工程实验堆（CFETR） 等领域。

期间费用率持续优化，研发投入维持高位。公司期间费用率持续优化，2018-2022 年间，管理费 用率改善显著，从 10.48%持续下降至 3.91%；销售费用率从 1.46%降至 1.03%；财务费用率从3.07%下降 2.32pct 至 0.75%，主要得益于产能释放带来的规模效应、管理能力提升效率、外币货 币性项目汇率波动使得汇兑收益增长。2016-2019 年研发费用和研发费用率均呈现上升趋势， 2020-2022 年研发费用持续走高，在 2022 年达到 2.54 亿元，说明公司重视研发投入，积极布局 新业务、新产品，为未来高质量发展奠定坚实基础。

公司业务三大板块并进，业绩有望高速增长。2016 至 2018 年间公司业绩总体增长平稳。2020- 2022 年，由于高端钛合金市场需求释放，叠加产品结构持续改善，迎来阶段性高增长。2022 年 公司收入为42.27亿元，同比增长44.41%，归母净利达到10.8亿元，同比增长45.65%；2023H1 公司实现归母净利 4.21 亿，同比下滑 23.77%，主要由于钛合金业务短期承压所致。展望 24 年， 随着钛合金交付节奏恢复正常，高温合金板块步入全面放量新阶段，叠加成本端因素，公司有望 重回高增长通道。

2、钛合金应用需求修复，航发等新领域成为未来增长 新动力

2.1 装备迭代驱动材料升级，行业正处快速发展期

化工、航空航天领域已成为钛材最主要的消费领域。2022 年我国钛行业结构性调整进展明显，已 由过去的中低端化工、冶金和制盐等行业需求，快速转向中高端的军工、高端化工( PTA 装备) 和 海洋工程等行业发展，行业利润由上述中低端领域正逐步快速向以军工为主要需求的高端领域转 移，尤其是高端领域的紧固件( 高端下游) 、3D 打印以及高端装备制造等产品精加工领域。2022 年我国钛加工材用量达到 14.5 万吨，同比增长了 17%，主要是化工(PTA 装备)、航空航天、医疗、 船舶等中高端领域的用钛量迅速增长所致。总量上看，化工、航空航天领域是钛材最主要的消费 领域，2022 年由于国内需求持续提升，航空航天领域用钛量大幅增长 50%至 3.3 万吨；化工领域 用钛量增长 23.7%至 7.3 万吨；医药、船舶领域用钛量的绝对数值依然相对较低，但增速都在 30% 以上。

钛合金是飞机机体和发动机的重要结构材料之一。作为减轻结构重量、提高结构效率、改善结构 可靠性、提高机体寿命、满足高温及腐蚀环境的良好机体材料，近 50 年来钛合金在商用及军用飞 机领域的用量伴随各自产品的升级换代呈稳步增长趋势。

自 20 世纪 60 年代末以来，军用飞机的用钛量逐年增长，当前欧美设计的各种先进军机中钛合金 用量已经稳定在 20%以上，我国的航空钛合金用量也在不断提升。据《航空用钛及钛合金的发展 及应用》披露，美国 1970 年开始服役的 C-5 上钛合金的质量分数为 6%，而 1992 年开始服役的 C-17 已增至 10.3%，钛零件总质量达 6.8 吨/架。俄罗斯的伊尔 76 运输机的钛合金用量达 12%。 此外，美 B-2 轰炸机、法幻影 2000 及俄 Cy-27CK 战斗机的钛用量分别为 26%、23%、18 %，美国 2006 年以后服役的世界最先进第四代战斗机 F22 的用钛量高达 39%-41%。根据曹春晓院士在 《钛合金在航空工业中的应用 ——“三钛争艳”时代即将到来》所披露，我国的军用歼击机从初 始用钛量只有 2％ 的歼 8， 逐渐增加至用钛量为 4％ 的歼 10，歼 11 用钛量增加到 15％，歼 20 用钛量为 20％，直到歼 31 用钛量增至 25％。 大型军用运输机“ 运 20” ( 鲲鹏) 的钛合金用量 为 10％， 与 美 国 先 进 的 C-17 运 输 机 的 钛 合 金 用 量(10.3％) 相当。

从两大国际飞机制造商的数据来看，波音和空客主要机型的用钛量逐步提高。减轻飞机重量、增 加运载能力、降低油耗是航空公司选择飞机的重要依据，提高钛材用量对于未来民用客机的开发 具有重要意义。根据《航空用钛及钛合金的发展及应用》、《钛合金在民用飞机上的应用及发展 趋势》，波音公司的 B737、B747、B777 钛用量分别为 18 吨、45 吨和 59 吨，而 B787 飞机用钛 量达到 136 吨，占全机质量的 15%, 用钛量比例增加十分显著。空客公司亦是如此，A320、A330 和 A340 的用钛量分别为 12 吨、18 吨和 25 吨，而 A380 采用了全钛挂架, 用钛量达到 146 吨，占 全机质量的 10%，A350 的钛用量进一步提高到 14%左右。 钛合金加工工艺复杂且难度较高，因此其成材率较低，进而对应钛合金需求更大。根据《航空用 钛及钛合金的发展及应用》等披露，普惠公司为开发波音 737 的 PW4084 型发动机，购进 9 吨钛 材，使用了 1.7 吨钛部件，材料利用率约为 19%。美国先进 C-17 运输机的钛合金用量 10.3%， 单机钛合金用量为 6.8 吨。美军 F22 战机钛合金占飞机结构重量 42%，单机钛用量约为 4.08 吨。 我国自主研发的 C919 大飞机钛合金用量达到了 9.3%，单机空重为 42.1 吨，估测单机钛合金零 件重量约为 3.92 吨，假设损耗率为 80%，C919 将带来超过 4 万吨的钛合金需求（不含发动机）。

钛合金长期稳占航空发动机冷端的主体地位，用量占比约为 30%。钛合金凭借其低密度、高耐热 性、抗腐蚀性、抗蠕变、高机械强度等普遍用于航空发动机中的压气机机匣、转子盘、转子叶片、 静子叶片和风扇叶片等零部件，以减轻发动机的重量，提高推重比。根据《钛合金在航空领域的 发展与应用》，从欧美国家航空发动机的钛用量变化可以看出，航空发动机中钛合金占比呈现增 长趋势，目前国外先进航空发动机钛用量已达到 25%以上，第 3 代发动机 F-100 的钛合金用量约 为 25%，第 4 代发动机 F119 的钛合金用量约为 40%。我国早期研制的航空发动机钛用量很低， 根据曹春晓院士披露，1978 年研制的涡喷 13 系列发动机的钛用量达到 13％，2002 年设计的昆 仑涡喷发动机的钛用量为 15%，而第 3 代航空发动机（太行）中钛合金用量提升至 25%，在研的 新型军用涡扇发动机的钛合金用量估计为 30%~35%，趋近于国外的先进水平，在研的新型商用 涡扇发动机的钛合金用量预计为 23%左右。

钛及钛合金凭借其优异特性，被认为是非常理想的海洋材料，俄罗斯在船用钛合金的实际应用上 最先进，其船舶用钛量已接近 18%，中国的船舶钛用量不足 1%，未来发展空间巨大。钛合金材 料密度低、强度高、耐腐蚀、耐高温、透声、无磁、无冷脆性，能够充分满足船舶材料的要求， 主要应用于耐压壳体、船体结构、管道、阀及配件等。俄罗斯的研发和应用水平居首，已形成不 同强度级别的船用钛合金。其“阿尔法”级、“麦克”级、“塞拉”级核潜艇壳体均使用钛合金 制造， “阿尔法”级核潜艇钛合金用量达到 3000 吨；美国将钛合金应用于各种动力的潜艇、海 水管路系统及深潜器的耐压壳体等，如 Aivin 号、Sea-Cliff 号深潜器等。中国最早于 1962 年开始 对船舶用钛合金进行研究开发，形成的完整体系可以满足我国舰船用钛合金的基本需求，但中国 的研究与应用方面与俄美存在一定的差距，应用部位和用量都相比较少，根据《钛及钛合金在船 舶中的应用》等文献，国外的船舶钛用量约为 13%，俄罗斯已接近 18%，而中国的比例不足 1%。 主要原因可能为 1）相较结构钢，钛材成本较高 2）中国钛工业之前是为了航空工业服务的，钛材 针对船舶的应用研究及相关配套能力不足。钛合金本身优异特性决定了其在船舶、海洋工程领域的应用趋势，未来随着船用钛材的开发研究水平提升以及配套装备逐渐成熟，船舶用钛量提升空 间广阔。

2.2 超大超强钛材生产难度高，过程控制和原料价格影响盈利 能力

大规格铸锭真空熔炼及大规格棒材制造技术难度高，是此前长期制约我国装备发展的瓶颈之一。 长期以来，我国钛合金棒材的规格不大（直径基本不大于 300mm）且组织均匀性较差，无法满足 新型军工装备钛合金整体化结构锻件的用料要求。近年来，我国大规格棒材锻造技术发展较快， 逐步实现了航空钛合金直径 300mm~500mm 棒材的批量化生产，带动了相关技术标准升级。比 如，成功制备航空用 TC18 钛合金Ф500mm 棒材、TC4 钛合金Ф600mm 棒材，Ti6Al4V ELI 钛合 金Ф650mm 棒材等。熔炼端，我国高端领域用钛合金铸锭的生产从 3 吨锭型逐步发展到了 5 吨锭 型、8 吨锭型；铸锭常见的缩孔、高密度夹杂、低密度夹杂、成分偏析等缺陷逐步得到了解决。 比如，对纯净性要求很高的损伤容限型 TC4-DT 钛合金实现了 8 吨级大规格铸锭批量化生产。 海绵钛是钛合金的主要原材料，按 22 年市场价测算约占生产成本的 47%。海绵钛的制作工艺包 括全流程法和半流程法两类，主要由二氧化钛含量 90%以上的钛矿或高钛渣经过氯化精制得到四 氯化钛，四氯化钛再与镁高温下发生还原反应生成海绵钛与氯化镁。根据中游加工工艺不同，海 绵钛再经过熔炼、锻造、轧制和挤压制成钛锭和各类钛材。按照钛材均价 37 万元/吨、海绵钛均 价 8 万元/吨，钛材毛利率 43%，每生产 1 吨钛材消耗 1.25 吨海绵钛来计算，海绵钛约占生产成 本的 47%左右，因此海绵钛价格的涨跌对于军品业务的盈利能力会产生较大影响。

从海绵钛到钛材的加工过程复杂，各个环节产生的损耗较多，但其成本挖潜的空间也相应的会更 大。钛板、钛棒、钛管等钛材是由原料海绵钛熔炼为钛锭，再锻造成锻件、板坯、棒坯、锻坯， 最后经过热轧或冷轧或挤压或机加等工艺制备而成。以钛板为例，海绵钛熔炼为钛锭损耗率为 1.2%，从钛锭到板坯成材率大致为 97.56%，最终的板坯到热轧板成材率最低，仅为 80%，综合 计算海绵钛到热轧板的成材率仅为 77%（=98.8%*97.56%*80%）。若是将热轧板深度加工为冷 轧板，海绵钛到冷轧板的成材率仅为 69%（=77%*90.1%）。因此优秀的企业有望通过紧抓管理， 优化钛材加工工艺，提高海绵钛到钛材的成材率，进而优化成本端提升盈利能力。

2.3 优秀管理能力+产能快速扩张，军用钛合金龙头紧抓历史发 展机遇

公司多项钛合金填补国内空白，产品高均匀高纯高稳定，是新一代军机钛合金的主要供应商之一。 从 2005 年开始，公司在所掌握的 NbTi 合金制备技术的基础上，开展了新型战机用高性能结构钛 合金的研制并取得突破，填补了国内多项新型钛合金空白，某些牌号已经成为我国航空、航天结 构件、紧固件用主干钛合金。公司为我国新型战机、运输机提供了关键材料，是我国新一代军机 钛合金棒、丝材、锻坯的主要供应商之一。公司产品的“高均匀性、高纯净性、高稳定性”处于 国内领先水平，推动了诸多钛合金材料技术标准的升级。

钛合金行业主要有三家上市公司：西部超导、宝钛股份和西部材料。其中西部超导在三家中毛利 率最高，且具备优秀的管理能力。 得益于军品占比高+配套新一代军机，西部超导钛产品毛利率明显高于宝钛股份和西部材料。 2022 年宝钛股份、西部超导、西部材料钛产品分别实现营收 60.4、32.1、21.9 亿元，对应毛利 率分别为 21.8%、43.3%、21.8%。毛利率的差异可能与钛合金军民品结构有关，由于军品配套 钛合金的毛利率高于民品，而西部超导以军品为主，且主要配套新一代军机，这或许是其毛利率 明显高于其他两家公司的重要原因之一。 人均薪酬高+研发高投入，优秀的管理或为西部超导营收利润双增长的重要因素之一。人均薪酬 高的公司可更好地调动员工工作积极性，提高生产效率，进而持续优化费用率。2018 年，西部超 导的三费率处于三家中最高，但是，自2020年起西部超导与宝钛股份和西部材料的三费率差值呈 现明显缩小的态势，这或是得益于 18 年以来西部超导人均薪酬快速增长，员工生产积极性提升， 人均创收也呈现快速增长的态势。最终营收规模的快速增长有效的摊薄了费用，不仅带来了利润 的增厚，也进一步提升了企业的管理能力。同时，西部超导维持研发高投入，保障公司高速增长 原动力，进而不断提高员工待遇，形成企业发展正循环，是促进公司营收利润双增长关键因素之 一。

西部超导优秀的管理能力+研发高投入有利于提升钛材成材率，进而优化成本提升盈利水平。根 据西部超导 2022 年年报显示，原材料在钛产品成本中占比最高达到 65.8%。但是海绵钛到钛材 的成本挖潜空间大，如前文所述热轧板的成材率仅为 77%，冷轧板的成材率更低为 69%。对于钛材企业而言，可通过提升海绵钛到钛材的成材率，降低钛产品中原材料的成本占比，优化成本进 而提升盈利水平。成材率的提升，不仅需要企业维持研发高投入优化加工工艺，也需要企业优秀 的管理能力加以配合。 在十四五军民机放量的背景下，公司高端钛合金产能逐步释放，有望迎来加速发展。根据 21 年 公司公告，公司计划新增 5050 吨/年的钛合金产能，预计项目达产后钛合金总产能将达到 10000 吨/年，产能实现翻倍增长。公司钛合金核心军品在国内军工市场处于主导地位，此外，根据 22 年年报，公司在海洋工程、核工业领域承担的项目任务，材料研制进展顺利，为下游合作方按需 及时提供了全部产品。同时，公司的高端钛材在直升机、商用飞机、商用航空发动机、燃气轮机 等方面技术研发取得了显著进展，获得了多个型号的供货资格，未来将逐步实现产品批量交付。 十四五期间军机快速放量以及国产大飞机起航，对应钛合金需求十分旺盛，预计随着公司产能逐 步释放，规模效应日渐凸显，公司有望迎来加速发展阶段。

3、高温合金 2023 年产量大幅释放，正式踏上“从 1 到 100”发展之路

3.1 进口替代空间广阔，变形高温合金国产化需求迫切

高温合金是指能在较高温度（600 ~1200℃）及应力作用下工作的金属材料，发动机高温端部件 是目前最主要的应用场景。航空发动机的性能水平在很大程度上取决于高温合金材料的性能水平， 发动机涡轮前温度每提高 100 度，推重可以增加 10%，航发的每一次升级换代几乎都伴随着涡轮 前温度的显著提高。在现代航空发动机中，高温合金用量高达发动机质量的 40%-60%。高温合 金用于发动机除风扇及轴以外几乎所有区域。

高温合金按照制造工艺划分可以分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金等。变形 高温合金：是指可以进行热、冷变形加工，具有良好的力学性能和综合的强、 韧性指标，具有较 高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金，可分为固溶强化型合金（900~1300℃）及时效强化型合金 （-253~950℃），固溶强化型合金具有一定的高温强度，有良好的塑形、热加工性和焊接性，用 于制作工作温度不高、承受应力不大的部件，例如燃气涡轮的燃烧室；时效强化型合金综合采用 固溶、沉淀、晶界三种强化方式，具有良好的高温蛹变强度和抗疲劳性能，用于制造高温下承受 应力较高的部件，如燃气涡轮的叶片和涡轮盘。其中，GH4169 变形高温合金材料在发动机中的 用量逐年攀升，我国三代战机主力发动机太行中应用 GH4169 合金的零件号达到 261 个，零件总 质量占核心机质量的 60%，占发动机质量的 30%以上。航发用涡轮盘是该合金最重要的产成品。 此外，在大飞机发动机和直升机发动机用涡轴系列发动机中也获得广泛应用。

军机加速列装和民用大飞机国产替代背景下，配套军发高温合金需求量大。短期看，我国军发已 实现自主可控，歼16、20已大规模换装国产发动机，在军机升级换代加速列装的背景下，配套军发也迈入加速放量期。长期看，国产大飞机已起航，随着民发国产化的进程，将续力军发带来更 加广阔的市场前景。 同时，发动机具备耗材属性，随着国产航发占比的提升以及训练强度的增加，发动机具备庞大替 换和维修需求。根据科技日报，俄系航空发动机飞机 AL-31F 的总寿命为 900 小时，大修寿命为 300 小时。按照每年约 240-300 小时的训练和值班飞行时数来计算，通常每经过 4 年时间就需要 更换全新发动机。对平均寿命可达到 20 年之久的战斗机（单发）来说，如果 4 年更换一次全新发 动机，就需要约 5 台发动机。对于美系 F100/F110 发动机而言，其工作寿命为 4000 小时，首翻 期寿命为 1000 小时，按照前述俄系航发的计算过程，美系 F100/F110 发动机每经过约 15 年时间 就需要更换全新发动机，每台战斗机需要约 2 台发动机。与此同时，若是双发战斗机，且每次换 发是 2 台一起更换的话，美系则约需要 4 台航发而俄系则需要 10 台航发。由此可见航发具备耗材 属性，随着我国国产航发占比的提升以及训练强度的增加，对应发动机的替换和维修需求十分庞 大。

研发难度大、试错成本高、应用周期长，共同造就了高温合金产业较高的壁垒。航发用高温合金 几乎是在超越材料极限性能的条件下持续工作，因此对合金各方面性能都提出了苛刻的要求。目 前主导市场的镍基高温合金是以镍元素为基体加入其它合金元素，其中钴、铬、铝、钨起固溶强 化作用，铝、钛、铌、钒形成γ′强化相元素，硼、镐起强化晶界作用。各类强化元素在筛选、 配比、时序、工艺等方面只要有细微的调整，就会影响产品性能。而关键技术处于西方的封锁的 背景下，材料工程又很难进行逆向仿制，进一步加大了研发难度，在产品开发过程中对检测、探 伤等能力有较高的要求，因此目前航空用高温合金市场的主要制造商基本具有科研院所的背景。 在不断修正工艺配方的过程中，不可避免会带来较高的试错成本，尤其是其中包含了钴、铌等贵 金属。此外，材料性能的验证有赖于下游锻铸等成型工艺的加工协作，最后总装试车，上述验证 流程使得一型产品的成熟需要较长的时间周期，从而形成较高的先入壁垒和资金壁垒。基于上述 原因，高温合金行业从业企业相对较少、格局稳固，竞争主要来自于现有企业间。

变形高温合金市场用量占比较高，约占 70%，但国产化率低，目前国内仅个别企业具备批量供应 能力，供需缺口较大。发动机中，铸造高温合金仅用于涡轮叶片和个别机匣；粉末高温合金仅用 于涡轮盘，其余部分包括压气机、燃烧室、机匣等大部分结构件都是采用变形高温合金，因此变 形高温合金用量占比较高。根据《高温合金的分类》，变形高温合金约占 70%、铸造高温合金占 20%，粉末高温合金占比 10%。目前只有抚顺特钢、宝钢特钢、图南股份等公司具备批产能力。从目前规模第一的抚钢看，其 2022 年高温合金营收规模达到 16.19 亿元，产量为 7174 吨，而其 高温合金产品以变形高温合金为主。虽然我国高温合金进口替代趋势明显，但整体技术水平与世 界先进水平仍存在差距，目前仍有 50%左右的产品依赖进口，供需缺口较大。

粉末高温合金已成为目前高性能航空发动机涡轮盘的首选材料，随着未来我国先进航发性能提升， 对粉末高温合金需求将越来越大。在航空发动机和燃气轮机的热端零部件中，涡轮盘由于处于温 度最高、环境最恶劣的部位而被认为是最关键的部件之一。在我国，涡轮盘中变形高温合金 GH4169 合金用量最大、应用范围最广。随着高推重比、高功重比发动机的发展，对涡轮盘要求 也越来越高，要求高温合金中的强化元素也越来越多，使其塑性变差，难以热加工变形，并且合 金元素的增多使高温合金凝固偏析严重，造成组织和性能的不均匀。采用粉末冶金工艺生产高温 合金粉末涡轮盘就能解决上述问题。粉末涡轮盘是通过将粉末高温合金母合金制粉，并经热等静 压、热加工变形和热处理等工艺生产而成，这种制备方式制成的涡轮盘的屈服强度和疲劳性能都 有提高。 第一代粉末盘 Rene95 用于 GE 公司第三代发动机如：F404、F110、T700 系列等；第二代粉末 盘 Rene88DT 已逐步替代 Rene95 应用于第三、四代军用发动机；第三代粉末盘使用温度 800℃ 以上，为双组织/双性能涡轮盘，拟用于第五代发动机。GEAE 与 PWA 联合研制的 René 104(ME3)合金是第三代合金的典型代表，据报道，René104 合金的热时寿命是第二代粉末高温 合金的 20～30 倍，该合金已经在 GP7200 等发动机得到了应用，并在空客 A380、波音 787 等大型客机上获得应用。随着我国批产发动机越来越多采用粉末盘，未来将具备庞大的新装及维修需 求。

3.2 完成 0 到 1 突破，高温合金业务进入高速发展通道

公司依托自身高端钛合金相关技术优势，成功开发出高纯高均匀高稳定的高温合金产品。公司从 2014 年开始开展高性能高温合金的工程化研究，针对国内高温合金冶金缺陷率高、组织均匀性差 的问题，以航空、航天用高端钛合金完善的生产、研发、质量体系为依托，开发了高纯净度高温 合金熔炼控制技术、高温合金铸锭开坯锻造技术、高均匀性高温合金棒材锻造技术、动态渣系控 制技术、全流程高温合金制备工艺数值模拟技术，建立了量化过程控制体系，形成了有自主知识 产权的高温合金材料制备技术体系。公司产品可实现进口替代，对于提升我国航空发动机的技术 水平具有重要意义。 公司高性能高温合金产品主要包括变形高温合金、铸造和粉末高温合金母合金等，主要应用于航 空发动机和燃气轮机、核电设备等国家重点发展领域。公司变形高温合金以 GH4169、GH738、 GH907、GH4698、GH4720Li等合金为代表，该类合金主要用于航空发动机、燃气轮机的涡轮盘、 机匣、叶片等热端部位。粉末高温合金母合金产品以 FGH4097 等为代表，公司突破了母合金熔 炼全流程技术，生产的多批次产品已经应用于合金粉末和粉末盘制备，高温合金粉末和盘件的夹 杂物含量、纯净度、性能等指标达到国内同行业的先进水平。

公司采用国际先进的三联熔炼工艺，设备来自于德国和奥地利，先进技术+设备构筑高壁垒。目 前，国内高性能高温合金铸锭正逐步从二联（感应熔炼+自耗重熔）向三联（感应熔炼+电渣重熔 +自耗重熔）工艺改进，新型航空发动机、燃气轮机等重点型号已经要求采用三联工艺制高温合 金铸锭。公司三联工艺的主型设备真空感应熔炼炉、保护气氛电渣炉和真空自耗电弧炉分别由德国 ALD 公司和奥地利 INTECO 公司设计和生产。电渣重熔和精炼是实现高温合金铸锭三联熔炼工 艺的关键环节，公司 8t 保护气氛电渣炉可实现保护气氛下熔炼，具备工艺参数控制能力强等优点。 此外，公司结合 Meltflow 熔炼技术数值模拟软件对上千炉钛合金真空自耗熔炼模拟的数据和经验， 对高温合金熔炼模拟的边界条件和参数进行不断修正，开发出一套与生产过程匹配度很高的 VAR 熔炼模型，获得了偏析倾向、枝晶间距、熔池深度、温度场分布等数据和规律，对于高温合金真 空自耗熔炼工艺参数的优化和稳定生产提供有力支持。 多个重点型号航发高温合金材料已开始批量供货，募投项目提升高温合金产能，未来有望进入规 模化销售阶段。2015 年，公司为了研发和生产国防用高性能高温合金，建立了子公司西安聚能高 合，随后于 2019、2021 年两次增发股票募集资金扩充高温合金产能，预计到 2024 年公司高温合 金产能将达到 6000 吨/年。公司已经承担了国内航空发动机用多个牌号高温合金材料研制任务， GH4169 等典型高温合金在多个型号发动机、燃机和商发长江系列发动机进入批量供货阶段，同 时新增资质不断增加。2022 年，公司高温合金板块产销量创新高，产量 1168 吨，同比大幅增长 110.52%，销量 732.41 吨，实现营收 1.82 亿元，同比增长 78.38%。未来随着公司研制任务持续 推进和高温合金产能扩张，该板块有望迎来业绩拐点。

此外，截至公司 23 年中报，超导持有西安欧中 19.47%的股权，该公司是国内极少数潜在具备粉 末高温合金及涡轮盘供应能力的企业。西安欧中具备国际先进水平的国内首条超高转速 （30000rpm）等离子旋转电极雾化（SS-PREP®）金属球形粉末工业化生产线和国内首条高温 合金粉末盘“超高转速 PREP 粉末+热等静压 HIP”（SS-PREP Disk®）短流程生产线，主要致 力于钛合金、高温合金及其他金属球形粉末制备，发动机叶片的精深加工服务，粉末冶金制件、 增材制造金属丝材的研发、生产及货物的进出口贸易等。公司主营产品“3D 打印用金属球形粉末” 和“高性能高温合金球形粉末”连续两届获得中国国际新材料产业博览会新材料金奖，并入选国 家重点新材料首批次应用示范指导目录；《航空发动机和燃气轮机用粉末盘》获得 2018中国创新 创业大赛二等奖。

4、在 MRI、MCZ、磁约束核聚变相继拉动下，超导材 料有望长期保持较快增长

4.1 应用潜力巨大，超导产业风渐起

超导材料，是指在一定条件下，具有直流电阻为零和完全抗磁性的材料。根据超导材料的临界温 度，可分为低温超导材料和高温超导材料。一般认为，Tc<25K 的超导材料称为低温超导材料， 目前已实现商业化的包括 NbTi（Tc=9.5K）和 Nb3Sn（Tc=18k）；Tc≥25K 的超导材料称为高 温超导材料，有实用价值的主要有铋系、钇系和 MgB2（Tc=40K）材料等。目前，全球超导市场 以低温超导为主，其绝大部分应用都是基于超导磁体产生的强磁场，主要应用领域包括核磁共振 成像仪（MRI）、磁控直拉单晶硅（MCZ）、NMR、国际热核聚变实验堆（ITER）、加速器、 科研用特种磁体等。根据 Conectus 数据，全球超导产品市场规模从 2012 年的 51.9 亿欧元增长 至 2022 年的 68 亿欧元。

与低温超导产业链相关的行业包括超导锭棒、超导线材、超导磁体和超导设备。1）NbTi 锭棒领 域：全球仅有西部超导和美国 ATI 两家公司。2）超导线材领域：主要厂商包括西部超导、英国 Oxford、德国 Bruker、英国 Luvata、日本 JASTEC，其中西部超导是国内唯一的低温超导线材供 应商。3）超导磁体领域：国外主要厂商包括英国 Oxford、 德国 Bruker 等；国内主要厂家包括西 部超导、宁波健信、潍坊新力、成都奥泰。4）超导设备领域：高端超导 MRI 市场基本上被 GE、 PHILIPS、SIEMENS 三家国际巨头垄断；国内主要厂家包括成都奥泰、苏州安科、东软医疗、上 海联影。国外 NMR厂商主要包括德国 Bruker、日本 JEOL。综合低温超导全产业链看，西部超导 是国内唯一低温超导线材商业化生产企业，也是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体 的全流程生产企业。 MRI 和 MCZ 领域用的是 NbTi 超导线材，这是由于 NbTi 和 Nb3Sn 超导线材的以下区别所致： NbTi 是二元合金，具有良好的加工塑性，很高的强度，制造成本低，临界磁场低，主要用于 10T 以下磁场；Nb3Sn 是金属间化合物，属于脆性材料，加工性能差，制造成本高，但是临界磁场高， 主要用于 10T 以上的磁场。

（一） MRI：我国 MRI 用超导线材潜在空间大，国内厂商正逐步实现国产替代。 MRI 是目前最重要的医疗影像诊断之一，但我国人均 MRI 拥有量与发达国家存在较大差距：根据 Statista 的数据，2022 年，美国、希腊等国家的百万人 MRI 设备保有量均在 30 台以上，而我国 每百万人口 MRI 拥有量仅为 9.38 台。考虑到中国人口数量位居世界第一，未来全球 MRI 最大的 市场在中国。目前国内市场基本上被国外公司垄断，价格昂贵。为此，国家明确将磁共振成像设 备列为当前优先发展的高技术产业化重点领域之一。 我国近年来对 MRI 的需求日益增长，但进口 MRI 的数量和金额却呈下降趋势。根据海关统计的数 据，2014 年进口 MRI 数量为 460 台，进口总金额为 5.67 亿美元；2022 年进口 MRI 台数下降至 354 台，进口总金额下降至 5.35 亿美元，主要是由于国外厂商在大陆设厂以及国产厂商正逐步实 现对进口设备的替代。由于国产超导 MRI 系统成本上的优势，使得越来越多的基层医院可以承担 购置成本，在我国二三线城市有较强的市场竞争能力，预计国产超导 MRI 市场将进一步扩大，对 NbTi 超导线材的需求将有稳步增长。

（二） MCZ：国产替代+节能增效，MCZ 用超导磁体需求庞大。 我国光伏、半导体产业拉动单晶硅高需求，2021 年市场规模为 459.77 亿元，2022 年约增长至 530.11 亿元，其中 MCZ 产品约占总产量的 70%-80%。目前，国际上硅片主流产品是 300mm， 而 2017 年以前我国 300mm 半导体硅片几乎全部依赖进口，近些年正处于国产替代进程中，同时 MCZ 技术可降低单晶硅制造能耗，契合当前“双碳”目标，MCZ 配套的超导材料行业将迎来快 速发展。

单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）两种。区熔法单晶硅质量但 很难实现大尺寸单晶硅的生长。直拉法可实现大尺寸单晶硅的生长，适合大规模集成电路和大面 积太阳能电池的制备，广泛应用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底。综合成本和性能的因 素，直拉法是目前主要的单晶硅规模化量产技术。MCZ 技术的物理基础是通过磁场对导电硅流体 的热对流形成抑制作用，抑制单晶硅生长过程中杂质和缺陷的产生，晶体完整性、均匀性得到极 大改善，可实现高质量大尺寸单晶硅快速生长。其中采用超导磁体提供 5,000Gs稳定磁场的MCZ 技术是目前国际上生产 300mm 以上大尺寸半导体级单晶硅的最主要方法。 相比常导磁体，超导磁体可降低 300mm 单晶硅制造能耗 20%、提高成品率 30%。目前，国际上 硅片主流产品是 300mm，而我国 300mm 以上的半导体级 MCZ 生产装备磁场部分主要由常导磁 体提供（磁场强度小于 0.2T），常导磁体功耗大（大于 100kW）、需要复杂的冷却系统（存在管 道腐蚀等问题），且无法高效控制杂质和缺陷的产生。超导材料具有零电阻的特性，采用超导材 料制备的超导磁体可以实现无阻载流运行。超导磁体和常导磁体相比，其体积和运行成本大幅度 减小，能够降低 300mm 单晶硅制造能耗 20%、提高成品率 30%。

4.2 低温超导独占鳌头，MRI+MCZ+CFETR 共振驱动增长

西部超导的成立与 ITER 项目计划息息相关。ITER 计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际 科研合作项目之一，其原理是利用磁场对等离子体进行约束，模拟太阳的核聚变反应产生能量并 实现可控利用，俗称“人造太阳”。ITER 计划需要采用 NbTi 和 Nb3Sn 超导线材制造超导磁体。 2003 年 1 月中国政府决定参加 ITER 计划时，同年 2 月 28 日，超导有限正式成立。随后公司突 破了NbTi和Nb3Sn超导线材产业化制备技术，2012年开始向ITER计划批量供货，我国承担69% 的 NbTi 超导线和 7%的 Nb3Sn 超导线生产任务，全部由西部超导提供，产品性能获得业界高度 肯定。公司是目前国内唯一的低温超导线材商业化生产企业，在国内不存在竞争对手，其竞争对 手均来自国外。

在 ITER 项目的基础上，我国提出 CFETR 项目，计划 2035 年建成聚变工程实验堆，有望带动公 司超导板块快速发展。2017 年 12 月 5 日中国聚变工程实验堆（CFETR）项目在合肥正式启动工 程设计，标志着中国核聚变研究由此开启新征程。这是中国自主设计和研制并联合国际合作的重 大科学工程，是中国在全面消化吸收国际热核聚变实验堆（ITER）相关技术的基础上，预先开展 下一代超导聚变堆研究的重大项目。计划分为三个阶段：第一阶段到 2021 年，CFETR 开始立项建设；第二阶段到 2035 年，计划建成聚变工程实验堆，开始大规模科学实验；第三阶段到 2050 年，聚变工程实验堆实验成功，建设聚变商业示范堆，完成人类终极能源。CFETR 项目未来需求 空间较大，公司已开始向该项目供货，预期将带动公司超导业务快速发展。

除此之外，公司低温超导 MRI 用超导线材+Ф300mm MCZ 超导磁体实现国产替代，有望接力 ITER 成为超导业务新增长点。2013 年公司在 ITER 用超导线材的基础上，成功开发出 MRI 用 NbTi 超导线材导体结构设计、高尺寸精度加工、高铜比线材镶嵌成型等工程化生产技术，解决了 长线性能和尺寸均匀性控制难题，实现高性能MRI用NbTi超导线材量产，已经为GE、SIEMENS 批量供货，打破了国际垄断，填补了国内空白。此外，公司积极扩充产能以满足下游需求增长， 其 2021 年定增超导线材产业化项目将在现有超导线材制备车间内增加热处理炉、大型高速拉丝 机、扭绞机、镶嵌机、编织绝缘机和密排复绕机等设备，建成后公司将形成 2000 吨的 MRI 用超 导线材产能，新增产能带来的规模效应有望提升公司超导业务毛利率。 公司积极布局 MCZ 领域，助力我国发展 300mmMCZ 单晶硅制备用超导磁体制造技术的发展，从 而促进我国单晶硅行业的产业技术升级。公司在国内首次突破并形成了完全自主知识产权的高品 质磁控直拉单晶硅用Ф300mm MCZ 超导磁体制备技术，同时自主研发的 MCZ 磁体是国内第一台 专门用于磁控直拉单晶硅的高磁场强度超导磁体，传导冷却类型 MCZ 已实现批量出口。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）