深度报告-20210204-五矿证券-高温合金_好风凭借力_借势当起飞_39页_4mb
报告摘要
高温合金行业总结
核心内容概述
高温合金是一种在高温、高压或腐蚀性环境下仍能保持良好性能的金属材料,主要用于航空发动机、燃气轮机、核反应堆、石油化工设备等关键领域。其技术壁垒高、加工工艺复杂,因此行业呈现强垄断性和稳定性。中国目前处于军工现代化加速阶段,高温合金行业将迎来未来7-8年的黄金发展期,下游需求增长将推动供需缺口扩大,行业龙头有望充分享受发展红利。
主要观点
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行业特性:
- 高温合金具有优异的高温强度、抗氧化性、耐热腐蚀性和耐疲劳性能,是现代航空发动机、燃气轮机等关键部件的核心材料。
- 行业技术壁垒高,涉及熔炼、热加工、化学检测、性能检测等复杂环节,新进入者面临高成本和时间成本。
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行业发展趋势:
- 单晶高温合金、热障涂层、高效冷却技术是未来航空发动机发展的三大关键技术。
- 随着航空发动机性能提升,涡轮前温度不断提高,对高温合金性能提出更高要求。
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下游应用广泛:
- 高温合金在航空航天领域占比约55%,军用占比高达80%。
- 除航空领域外,还应用于舰船燃气轮机、核电设备、汽车增压器涡轮、石油化工等领域。
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行业增长预期:
- 中国航空发动机未来10年高温合金需求预计达6万吨,市场规模达180亿元。
- 2019年中国高温合金产量约27600吨,需求约48222吨,供需缺口明显,预计未来5年需求年均增速将超过8%。
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行业参与者结构:
- 行业参与者主要包括特钢企业(如ST抚钢、宝钢特钢、攀钢集团)、科研单位(如钢研高纳、北京航材院、中科院金属所)和民营企业(如应流股份、万泽股份、图南股份)。
- 特钢企业以变形高温合金为主,科研单位在技术积淀方面较强,民企则在军民融合趋势下逐渐扩大市场份额。
关键信息
1.1 高温合金的定义与分类
- 高温合金以铁、镍、钴为基体,可在600℃以上高温环境下长期工作。
- 按基体元素分类:镍基(80%)、铁基(14.3%)、钴基(5.7%)。
- 按成型方式分类:变形高温合金(70%)、铸造高温合金(20%)、新型高温合金(10%)。
- 按强化类型分类:固溶强化型、时效强化型、弥散强化型、晶界强化型等。
1.2 高温合金产业链
- 产业链分为:母合金制备、半成品(如精铸件、板材、棒材)制备、最终产品(如涡轮盘、燃烧室、压气机等)。
- 母合金制备是基础环节,涉及复杂的工艺控制。
- 铸造、锻造、焊接、热处理等是关键热加工工艺,对最终产品性能影响显著。
1.3 高温合金的高附加值
- 高温合金产品毛利率高,附加值高,因其在高温、高压等极端环境下的应用需求。
- 2019年中国高温合金产量仅约3万吨,但市场规模已达百亿。
- 高温合金占航空发动机材料成本的35%,是发动机性能提升的关键材料。
行业背景与政策支持
2.1 军工现代化加速
- 中国国防支出逐年增加,2020年达到12680亿元,装备费占比提升至41%。
- 军机保有量虽已进入世界前三,但机型以三代、四代为主,与美俄相比仍有差距。
- 新式主战装备(如歼-20、运-20)的服役推动了高温合金需求的快速上升。
2.2 “飞发分离”与“两机”专项
- 2016年“两机”专项启动,标志着中国航空发动机产业开始“飞发分离”。
- 中国成为少数能够独立研制先进航空发动机的国家之一,航发集团成立为产业提供了体制与资金支持。
- 政策持续推动高温合金研发与产业化,重点支持航空发动机与燃气轮机关键材料的突破。
风险提示
- 军品、民品订单不及预期;
- 公司募投项目受阻,订单交付能力不足;
- 国内高温合金质量与国际先进水平仍有差距,需持续提升技术能力。
行业展望
- 未来高温合金行业将保持高增长态势,行业寡头垄断属性将延续。
- 随着军工现代化加速、航空发动机技术升级、核电建设推进、汽车增压器涡轮装配率提升等多因素驱动,高温合金市场需求持续扩大。
- 中国高温合金行业仍需突破技术瓶颈,提升产品质量,以减少对进口的依赖,满足国产化需求。
企业分析
| 企业名称 | 主要产品 | 优势 |
|---|---|---|
| ST抚钢 | 变形高温合金 | 产能最大,军工辐射民用 |
| 宝钢特钢 | 变形高温合金 | 主要供应民品 |
| 攀钢集团 | 变形高温合金 | 以锻材和轧材为主 |
| 钢研高纳 | 铸造、变形、新型高温合金 | 技术积淀深厚,产业化能力强 |
| 应流股份 | 高温合金叶片 | 精铸龙头,涉足核电和航空领域 |
| 万泽股份 | 精密铸造叶片、粉末冶金涡轮盘 | 产研结合,产品多样 |
| 图南股份 | 铸造、变形高温合金 | 市场新进入者,逐步占据份额 |
| 永兴材料 | 耐蚀高温合金 | 成功研发GH2132,实现替代进口 |
图表与数据亮点
- 图表22:高温合金产量虽少,但市场规模达百亿。
- 图表23:高温合金占航空发动机材料成本的35%。
- 图表26:单晶高温合金在涡轮叶片上的应用。
- 图表32:2020年全球军机数量前十国家。
- 图表34:中国战斗机代系以三代、四代为主。
- 图表36:中美战机机型对比。
- 图表38:2012年以来航空发动机与燃气轮机研发政策。
- 图表42:中国商发在研的民用航空发动机谱系。
- 图表45:高温合金下游应用广泛。
- 图表46:高温合金55%供应于航空航天领域。
- 图表47:中国高温合金军用占比高达80%。
- 图表48:先进航空发动机中关键热端部件为高温合金。
- 图表49:高温合金主要用于四大热端部件。
- 图表50:航空发动机主要零件选材。
- 图表51:2020-2029年军用飞机需求及市场规模预测。
- 图表56:预计2030年舰船燃气轮机用高温合金需求6.2万吨,2050年8.3万吨。
- 图表57:汽车增压涡轮器高温合金每年用量达2400吨以上。
总体结论
中国高温合金行业正处于高速发展期,受军工现代化、航空发动机技术升级、核电建设、汽车增压器涡轮装配率提升等因素驱动,行业需求持续增长,供需缺口扩大。行业技术壁垒高,具有强垄断性和稳定性,龙头企业有望持续受益。未来需加快技术突破,提升产品质量,以应对国际竞争,实现自主可控。
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