国防军工行业：航空发动机涡轮叶片材料的使用与发展方向-20230620-东北证券-31页_1mb

航空发动机涡轮叶片材料使用与发展方向分析

核心内容概述

航空发动机涡轮叶片是发动机中最关键、最难制造的部件，其性能水平直接决定发动机的先进程度。涡轮叶片需要在高温高压环境下工作，承受高温燃气冲刷、温度交变以及高转速下的离心力作用。因此，提高涡轮叶片的承温能力是提升发动机整体性能的关键。

主要观点

• 涡轮叶片在航空发动机中的价值占比高达 35%，是发动机性能的核心影响因素。
• 涡轮叶片材料技术经历了 变形高温合金、铸造高温合金、定向凝固高温合金、单晶高温合金 的发展历程，其中单晶高温合金已发展至第六代。
• CMC（陶瓷基复合材料） 由于具有更高的承温能力、更低的密度、更优异的高温持久强度和更高的灵活性，被视为涡轮叶片材料未来发展的方向。
• 中国军机和民机数量的快速增长将带动航空发动机叶片市场需求的提升，同时中国企业在材料与制造工艺方面已取得技术突破，推动国际市场份额向中国转移。
• 涡轮叶片材料的发展受限于 铼等金属的稀缺性，其价格高昂，且过量添加会带来结构稳定性问题。

关键信息

涡轮叶片材料发展

材料性能对比

中国航空发动机叶片市场

• 军机需求：预计未来20年，中国军机需求量约为2900架，总价值2290亿美元。
• 民机需求：预计未来20年，中国将接收50座级以上客机9084架，总价值约1.4万亿美元。
• 市场规模：2016-2022年中国航空发动机叶片市场规模由893.4亿元增长至1253.7亿元，CAGR为 5.81%。
• 2023年预测：预计市场规模将增长至1321.3亿元。

相关标的

应流股份

• 主要产品：高温合金叶片、机匣等，应用于燃气轮机和多个型号航空发动机。
• 业务构成：2022年营业收入为21.98亿元，航空航天新材料及零部件业务占比28.5%。
• 发展趋势：航空航天业务快速增长，订单稳定，正在建设加工和喷涂生产线，提升产品附加值。
• 技术突破：具备母合金、陶瓷型芯等关键制造技术，通过了GE、罗罗等客户审核。

万泽股份

• 主要产品：精密铸造叶片、高温合金粉末盘件、高温母合金及其合金粉末。
• 业务构成：2022年营业收入7.94亿元，高温合金业务占比22.71%。
• 技术改造：计划投资6.97亿元建设高温合金技术改造项目，提升产能和产品质量。
• 市场表现：2022年高温合金业务收入达1.80亿元，2019-2022年CAGR为 110.16%。

炼石航空

• 主要产品：航空精密零部件、结构件、含铼高温合金叶片。
• 业务构成：2022年航空制造业收入占比 95%，矿业采选业占比 1%。
• 发展背景：公司前身是咸阳偏转，2017年收购英国Gardner公司进入航空制造领域。
• 融资计划：2023年拟发行不超过2.01亿股，募集资金不超过10.9亿元，用于偿债和补充流动资金。
• 财务状况：2022年归母净利润为-3.91亿元，公司面临退市风险警示。

风险提示

• 材料技术发展不及预期，涡轮叶片承温能力提升受阻。
• 铼等金属储量产量稀少，原材料获取困难。
• 中国军机和民机需求不及预期。
• 中国航空发动机市场规模不及预期。

行业数据

市场前景与技术趋势

• CMC材料：具备更高承温能力、更低密度和更优高温性能，是未来涡轮叶片材料发展的主要方向。
• 单晶高温合金：通过添加铼元素，显著提升了材料性能，但存在密度高、TCP问题等挑战。
• 中国潜力：随着军机和民机数量的增加，以及材料与制造技术的进步，中国有望在航空发动机叶片市场中占据更大份额。

结论

航空发动机涡轮叶片材料技术的发展是提升发动机性能的关键，当前以单晶高温合金为主，但CMC材料因其优异性能正成为未来发展方向。中国在航空发动机叶片制造领域正逐步实现技术突破，市场前景广阔，相关企业如应流股份、万泽股份、炼石航空等具备一定的竞争力，但同时也面临原材料稀缺、技术挑战等风险。