2025年天工国际研究报告：钛合金放量在即，布局机器人和核聚变专用材料

1. 中国领先的高速工具钢、模具钢及钛材料生产商

1.1. 中国领先的高速工具钢、模具钢及钛材料生产商。

中国领先的高速工具钢、模具钢及钛材料生产商。公司成立于 1981 年，是中国领 先的高速工具钢、模具钢及钛材料生产商，其通过自主研发填补了国内多项技术空白。 公司高速工具钢、模具钢、切削刀具产品产量连续多年位居中国乃至世界前列。2019 年 11 月，国内首条工模具钢粉末冶金规模化生产线在天工建成并实现稳质量产，填补国内 粉末冶金工模具钢规模化生产空白，目前天工粉末钢成品已经实现众多品种的进口替代。 产品广泛应用于航空、汽车、海洋、高速列车及石油化工、机械加工等领域；其中高速 工具钢、模具钢被列入《中国制造 2025》重点发展先进基础材料、粉末冶金材料被列入 前沿新材料和“十四五”发展重点材料目录。公司目前正积极拓展高端材料市场，其业 务已前瞻性地延伸至人形机器人和核聚变这两个前沿领域。

股权较为集中，朱小坤、于玉梅、朱泽峰为公司实际控制人。截至 2025 年 6 月 30 日，公司朱小坤（董事会主席）、于玉梅（朱小坤之妻）、朱泽峰（执行董事，为朱小坤 和于玉梅之子）为公司实际控制人，三人直接及间接合计持有公司 54.36%股份。

公司主要业务包括：高速钢、模具钢、切削工具、钛合金。 （1）高速钢：高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速 工具钢或锋钢，俗称白钢。用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及 要求高的模具等。公司于 1992 年生产高速钢，2024 年产能达 5 万吨，约占中国高速钢 总量 35%，占世界高速钢总量的 15%，公司高速钢产品涵盖圆钢、扁钢、方钢、钢丝、 直条等品种，是中国高速钢生产齐全的生产厂家。 （2）模具钢：模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。模具是机 械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。 （3）切削工具：公司高速钢切削刀具产品涵盖孔加工刀具、螺孔加工刀具、车加工 刀具、铣加工刀具；硬质合金刀具涵盖整体硬质合金立铣刀、钻头、铰刀、成型刀、高 光刀等。产品广泛应用于合金钢、模具钢、铜、铝以及不锈钢、高温合金、钛合金、高 强度钢、碳纤维等材料的加工，以及航空、航天、汽车、高速列车、石油化工、机械加 工、医疗器械等不同领域。 （4）钛合金：钛合金是一种密度低、强度高、耐热性高、耐腐蚀性好的材料，广泛 应用于化工能源、消费电子、航空航天、海洋工程、生物科学等领域。

1.2. 营收规模稳定，净利率开始回升

营收规模较为稳定。2020-2024 年公司营收分别为 52.21、57.45、50.67、51.63、48.32 亿元，营收规模相对较为稳定，下滑的原因主要是需求疲软。2024 年四大主业收入占比 分别为：模具钢 47.1%、高速钢 17.0%、切削工具 18.2%、钛合金 18.7%。

净利率开始回升。2020-2024 年公司净利润分别为 5.37、6.64、5.04、3.7、3.59 亿 元。2020-2025H1 公司毛利率分别为 23.25%、24.46%、22.67%、22.14%、20.35%、18.95%，净利率分别为 10.35%、11.69%、10.34%、8.13%、8.28%、9.33%，2024 年开始净利率 开始有所回升。

2. 钛合金：消费电子放量在即，布局航空航天和医疗

钛合金是以钛为基础加入铝、锡、钒、钼等其他元素制成的合金金属。与其他合金 材料相比，钛合金具有密度低、强度高、热强度高、耐蚀性好、耐热性高等优良性能。 钛作为结构材料所具有的良好机械性能，要通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合 金元素形成钛合金来实现。

钛合金具有诸多优良特性，应用领域广泛。钛及钛合金具有良好的耐高温、耐低温、 抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度等特性，目前已广泛应用在消费电子、航空航天、 化工能源、海洋工程等领域。根据中国有色金属工业协会钛锆铪钒分会的统计，2023 年 度，我国钛材化工领域需求占比 51.23%，其次是航空航天领域需求占比 19.79%。随着 技术的日臻成熟和完善，国民经济结构战略性调整以及产业转型升级，钛及钛合金材料 逐渐进入民用市场。由钛及钛合金板、棒、管、线等加工材和多种金属复合材料制成的 钛产品，正在消费电子、3D 打印、生物医疗等领域得到越来越多的应用。随着钛材工业 成本的逐步降低，未来的市场潜力大。

钛合金正不断应用于消费电子领域。钛及钛合金由于其高强度、高耐腐蚀性能和良 好的表面纹理，非常适合作为便携式电子产品外壳材料，其应用产品范围也在不断扩大，从手机外壳、照相机到笔记本电脑等。

进军 3C 行业，成为国内外多家知名消费电子品牌供应商。公司钛合金业务于 2021 年正式进军 3C（计算机、通信及消费电子）供应链，目前，公司为国内外多家知名消费 电子生产商供应中框材料。未来，随着使用钛合金材料的消费电子终端产品的放量，公 司业务有望实现较快速增长。 目前，公司根据市场情况及未来发展趋势，不断向航空航天、医疗健康、3D 打印、 等领域进行深入拓展。 聚焦航空航天打造高端材料新引擎。公司将航空航天钛合金确立为未来重点发展方 向，全面推进体系建设、产品研制、客户认证与市场开拓。公司先后通过 EN9100D 及 GJB9001C 质量体系认证，实现 ISO、AS、GJB 三标融合，显著提升了航空航天产品的 管理规范性与执行力。在客户认证方面，公司顺利通过了 GE 等北美客户的现场及产品 审核，成为航空航天用钛合金粉末母材的合格供应商。研发团队攻克了铝、氢、氧等关 键元素控制技术，成功形成高纯钛合金稳定生产能力。按宇航标准 AMS4931、AMS4979 成功试制 Ti-6Al-4V ELI 和 Ti-6Al-6V-2Sn 锻件，性能达到国际标准。在紧固件丝材领 域，公司打通了从熔炼—拉拔—扒皮—热处理—涂覆的全流程生产链，产品性能已媲美 进口材料。2025 年，公司控股子公司天工股份与航天精工股份有限公司签署联合开发协 议，共同推进 TC4 钛合金盘圆丝材项目。试制产品经多家航空航天单位专家评审，组织 均匀、性能稳定，现正进入实装验证阶段。

布局医疗健康开拓未来蓝海。钛及钛合金因其优异的生物相容性，成为医疗植入材 料的首选。控股子公司天工股份以此为战略重点，完成了 ISO13485 医疗器械质量体系 认证，重点研发 TC4ELI、Ti6Al7Nb 等医用高端钛合金，应用领域有望涵盖齿科、创伤、 脊柱、关节及医用耗材等。公司已具备生产 h8 级精度医用棒丝材的能力，并正加快棒线材轧线新项目建设，以更先进的装备和工艺提升材料组织均匀性与性能稳定性，为医 疗健康产业高质量发展提供坚实支撑。 公司首批用于 3D 打印的钛合金线材出口加拿大，该批次产品主要应用于航空领域 的 3D 打印。公司持续深耕航空航天与医疗健康两大高端钛合金应用领域，在体系建设、 产品研发、客户认证等方面不断取得新进展。

积极拓展海外市场。目前公司钛合金收入主要集中于国内市场，但使用公司产品生 产的加工后终端产品在国际消费电子市场有较大影响力，有望提高公司的国际知名度。 目前，公司正积极开拓国际市场。2024 年，公司高端钛合金线材出口北美，作为 3D 打 印应用的原材料，并以此作为进入全球市场的试金石。

3. 布局人形机器人和核聚变核心部件专用材料

3.1. 布局人形机器人丝杠材料

高氮钢是制造行星滚柱丝杠的理想材料之一。制约丝杠产业化快速发展的其中一个 环节就是丝杠材料，尤其是高氮高强度合金钢的需求极为迫切。高氮高强耐腐蚀合金钢 因具备高性能、低成本优势，被广泛应用于能源化工、石油钻井、航空航天等领域，国 内相关市场规模超过 5000 吨/年。这类高氮合金钢因生产难度极大，国内现有的工艺水 平难以产出完全契合丝杠性能要求的材料，从而制约了丝杠产业向更高水平发展。目前， 由于冶炼工艺难度大，几乎全部依赖进口。

在人形机器人领域，公司专注于行星滚柱丝杠等核心部件的专用材料研发。2024 年， 公司已经瞄准技术前沿，立项了高氮工模具钢的生产工艺研发。目前，公司突破国外现 有技术的壁垒，采用国内独有冶炼技术，攻克了高氮合金材料的氮含量控制、纯净度提 升等难题，对于高氮合金材料依赖进口以及产业化发展等痛点提供了切实的解决方案和 技术支持。该款材料凭借其高强、高韧、高耐蚀、高耐磨和抗疲劳等优势，在行星滚柱 丝杠领域具有较好的应用价值。

与国内企业合作，推动高氮合金材料在行星滚柱丝杠制造领域应用。2025 年 7 月， 公司自主研发的高氮合金材料 TPMDC02A 成功通过技术验证并正式交付江苏润孚动力， 首批材料共涵盖 4 个规格，将用于行星滚柱丝杠的生产制作。2025 年 7 月 16 日，公司 与恒而达签署战略合作协议，双方拟联合开发适用于行星滚柱丝杠生产用高氮钢产品， 以降低行星滚柱丝杠材料成本，并提升其耐磨性、耐腐蚀性及热加工性能。

3.2. 布局核聚变材料硼钢和 RAFM 钢

核聚变被誉为“终极能源”，其原理是模拟太阳内部的核聚变反应，将轻元素聚合 为重元素的过程中释放巨大能量。国际热核聚变实验堆（ITER）计划是当今世界规模最 大的大科学工程国际科技合作计划之一，ITER 装置是一台能产生大规模核聚变反应的 超导托卡马克装置，俗称“人造太阳”，其核心目标是验证和平利用聚变能在科学与技术 层面的可行性。 托卡马克装置的主要部件包括真空室（Vacuum Vessle）、磁体（Magnets）、包层模块 （Blankets）、 偏滤器（Divertor）、真空杜瓦（Cryostat）5 个部分。

包层（Blanket）是磁约束聚变装置托卡马克的核心部件之一。 包层主要功能：① 能量转换：将聚变反应产生的高能中子（14 MeV）动能转化为 热能，通过冷却剂传递至发电系统。② 氚增殖：通过中子与锂（Li-6）的核反应（n+Li→T+He）生产氚（T），实现氚燃料的自持循环（TBR≥1.05）。③ 辐射屏蔽：保护超导 磁体、真空室等部件免受中子辐照损伤，并防止放射性物质泄漏。 包层结构材料主要用于构成和支撑包层这一关键组件。在核聚变反应中，等离子体 需在容器内被加热至超过 1 亿摄氏度，这就对包层结构材料提出了严苛要求，其需具备 良好的抗辐照肿胀能力、高温强度、导热性以及固有的低活化特性，该材料也是决定聚 变能商业化可行性的核心瓶颈之一。 核聚变反应堆的服务条件极端，组件需承受辐照、中子轰击、氦和氢的暴露以及极 高的温度。特别是在面向等离子体的核聚变第一壁和增殖包层中，需要付出较大努力来 开发能够在这些条件下（>600°C）存活的结构材料，以实现较长的电厂寿命；增殖包 层模块至少需要数年。 RAFM 钢是公认最成熟、最主流的包层候选结构材料。包层结构候选材料通常包括 316L、钒基合金/碳化硅（SiC）复合材料、ODS 钢等，而低活性铁素体/马氏体钢（RAFMs） 因其具有优异的力学性能和热物理性能，低中子活化，较低的韧脆转变温度（DBTT） 与液态金属相容性好，较好的抗辐照蠕变、抗辐照损伤与抗疲劳能力等优点，被公认为 目前最成熟、最主流的包层候选结构材料。中国给 ITER TBM（实验包层）提出的 HCCB TBM 设计方案中，以低活化铁素体/马氏体钢（RAFMs）为结构材料。一座核聚变示范 堆大约需要使用 3500 吨低活化钢。

硼因其优异的中子吸收能力而被广泛应用于核工业。硼较高的中子吸收能力加上足 够的机械性能和耐腐蚀性，使硼钢成为一种极具吸引力的屏蔽材料。但前提是能够克服其脆性，开发适用于 ITER 的材料和技术是一项挑战。例如，在 ITER 真空容器中，将 使用 40 毫米厚的硼化不锈钢（304B7 型）屏蔽板来屏蔽中子，其中硼含量约为 2%。然 而，工业化生产如此厚度的硼化钢板是一项相当大的技术挑战，因为高硼含量的钢容易 变硬变脆。 公司核钢迎来前所未有的发展机遇。依托在特钢与新材料领域的深厚积累，公司紧 扣国家战略需求，持续推进聚变装置用高性能核钢的研发与产业化。自 2025 年初，公 司充分发挥粉末钢全产业链优势，主动对接中国科学院等离子体物理研究所。经过多轮 技术交流，双方一致确认：采用“粉末冶金+热等静压”工艺，不仅能有效避免传统铸造 存在的宏观偏析，还能大幅提升有益合金元素的加入灵活性，并精准控制纳米级、亚微 米级强化相的分布形态，从而显著增强聚变堆材料的关键性能。这一创新路径，被普遍 认为是未来核聚变新结构材料和中子屏蔽材料的重要突破方向。 成功攻破高硼钢，积极布局 RAFM 钢。目前，公司已成功攻克核聚变装置用中子 屏蔽新材料高硼钢（304B7）的雾化制粉、筛分混匀和热等静压等核心技术，顺利实现 小批量试验件生产。检测结果表明，试验件中强化相分布弥散且均匀，最大尺寸不超过 4μm，全面符合国际相关标准，并具备高强度、高韧性和高延伸率的综合优势，标志着 天工在核聚变关键材料研发上迈出了实质性步伐。公司正加快其他关键材料的应用开发， 比如核聚变关键结构材料先进低活化钢（RAFM 钢）。

（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。）