分析師:王合緒(執業證書號:S0890510120008）

　　研究助理：白云飛

　　1.介紹高溫合金和鈦合金

　　基于鐵、鎳、鈷的高溫合金可達600℃~1500℃在上述應力作用下長期工作的金屬材料具有優異的高溫強度、良好的抗氧化性和耐熱性，疲勞性能好，斷裂韌性好，又稱超合金鈦合金，是指鈦等金屬制成的各種合金屬。大致可分為板材、棒材、管材(前三種占85%)、鍛件、絲材、鑄件等類型。大致可分為板材、棒材、管材(前三種占85%)、鍛件、絲材、鑄件等類型。

　　鎳是高溫合金的核心元素，鈦是鈦。鎳合金的強度、韌性和耐高溫性均優于鈦合金，綜合加工成本低于鈦合金。高溫合金具有耐高溫、高速運動、高強度的特點，不易替代。

　　1.1. 高溫合金分類及主要應用

　　根據工藝結構，高溫合金可分為變形高溫合金(70%)、鑄造高溫合金(20%)和新型高溫合金(粉末高溫合金和彌散強化高溫合金ODS）；按基體元素可分為鎳基(80%)、鎳鐵基(14%)、鈷基(6%)高溫合金；可分為固溶強化高溫合金和及時沉淀強化合金。目前，變形高溫合金和鑄造高溫合金是我國應用最廣泛、覆蓋最廣泛的合金。目前，變形高溫合金和鑄造高溫合金是我國應用最廣泛、覆蓋最廣泛的合金。這兩種工藝的差異導致了其性能和應用范圍的差異。

　　1.2. 鈦合金分類及應用

　　鈦具有密度低、比強度高、導熱系數低、耐高溫低溫性能好、耐腐蝕性強等特點。鈦廣泛應用于海、陸、空度高，耐腐蝕性強，這決定了鈦廣泛應用于海、陸、空和外部空間。包括航空航天、常規武器、船舶和海洋工程、核電和火力發電、化工和石化、冶金、建筑、交通、運動和日用品等。鈦合金分類多樣，應用廣泛。鈦合金分為耐腐蝕鈦合金、耐熱鈦合金、高強度鈦合金、低溫鈦合金、粉末鈦合金、功能鈦合金等。

　　板材、棒材、管材、鍛件、絲材、鑄件等類型按形狀大致可分為板材、棒材、管材產量約占我國鈦材產量 85%。鈦和鈦合金從熔煉到最終產品通常需要三個步驟：海綿鈦制備、鈦制備和鈦應用。前兩步技術復雜，制備難度大，是鈦應用的難點和關鍵環節。鈦和鈦的質量直接決定了鈦產品的質量。

　　1.3. 與鈦合金相比，高溫合金

　　作為航空航天的高端金屬材料，受益于軍事現代化的升級，兩者的需求相對較好，但兩者之間仍存在一些差異：

　　1.不同的應用位置：鈦合金需要用于機身結構件和發動機，包括機身關鍵結構件、發動機結構件和轉動件，風扇和壓氣機占先進發動機鈦合金葉片的40%；高溫合金側重于發動機。發動機的結構設計和制造工藝極其復雜，導致需求周期略有滯后。發動機的結構設計和制造工藝極其復雜，導致需求周期略有滯后。同時，發動機的維護價值高，使用壽命短于機身。高溫合金需求繁榮的可持續性將擴大維護和更換的疊加需求；

　　2、耐用品VS耗材：鈦合金主要用于冷端承載靜止件，具有耐久性，而高溫合金主要用于高溫轉動件，偏耗材屬性；

　　3、定位不同：目前國內航空鈦合金基本定位，高溫合金設備技術仍有進一步改進的空間，尚未完全定位，為進口替代留下足夠的空間，特別是變形高溫合金，定位率相對明顯；

　　4.不同的可替代難度：高溫合金的強度、韌性、耐高溫性和加工性能優于鈦合金，可替代性較弱。近年來，碳纖維等復合材料迅速崛起，或部分替代鈦合金應用，高溫合金長期應用的戰略地位相對鞏固。

　　2. 比較高溫合金和鈦合金行業的壁壘

　　2.1. 高溫合金成分和生產工藝復雜，壁壘高

　　隨著航空航天的發展，中國是世界上為數不多的建立自己高溫合金產業的國家之一，但與美國等高水平國家仍存在一定差距。主要體現在材料純度低、毛胚合格率低、工業化應用率低、高端產品供應不足甚至國產化。主要體現在材料純度低、毛胚合格率低、工業化應用率低、高端產品供應不足甚至國產化。

　　由于高溫合金成分復雜，包括鎳、鐵、鈷、鉻等20或30種合金元素，藝穩定性有非常嚴格的要求。主要包括三個方面：一是原材料比準確，各種金屬含量導致產品性能差異，包括原材料純度、顆粒細度和均勻性；二是生產設備，特別是真空冶煉和渣重熔段，工藝條件會影響材料的微觀結構，對高端材料要求高；三是后熱處理工藝和無損檢測。因此，科研實力強、高端設備多的企業更具競爭力。

　　由于生產工藝難度大，高溫合金技術壁壘高，不同類型的產品對應不同的制備工藝。以應用最廣泛的變形高溫合金為例，適用于大批量、通用性強、結構簡單的產品，主要生產工藝包括：真空冶煉工藝鑄造合金錠，通過鍛造、軋熱變形、棒、板、管等材料，最終鍛造成渦輪板、葉片，加工成渦輪板、葉片等部件。

　　高溫合金的技術瓶頸主要體現在成分、設備和熱處理三個方面：

　　成分比直接決定了熔化結果和后續工藝，這也是開發新產品的重要性。成分決定了材料純度、晶粒細化和均勻性、宏觀偏析防治三個要求。

　　設備更重要。設備對應的加工條件影響最終材料的微觀結構。材料越先進，設備的操作熟練度越重要；真空感應爐、真空電弧爐、真空自耗爐、渣爐、水壓機、精鍛機等高溫合金生產設備較多，國內外設備先進度差距較大。

　　所有金屬材料的共性是熱處理和無損探傷。

　　此外，由于高溫合金材料和產品的高質量可靠性、性能穩定性和外觀尺寸精度要求，新進入者面臨著較高的認證門檻、進入成本、資本壁壘和時間成本。

　　高溫合金行業需要依靠強大的生產和研發技術來確保企業的正常運行，行業是否涉及產品認證，特別是軍事認證、周期長、審計嚴格，可以說為行業建立了自然障礙，國內外只能形成美國、英國、德國、法國、俄羅斯、日本等少數國家，世界上只有企業從事高溫合金 50 家左右。

　　美國在高溫合金的研發和應用方面一直處于世界領先地位，年產量約為5萬元 噸，其中近 50%用于民用工業。中國、英國、德國和法國是世界上高溫合金生產和研發的主要代表。英國是世界上最早開發高溫合金的國家之一。日本在鎳基單晶高溫合金、鎳基超塑性高溫合金和氧化物晶粒擴散強化高溫合金領域取得了重大突破。近年來，日本一直致力于開發新型耐高溫合金，并于1200年成功開發℃新合金在高溫下仍能保持足夠的強度。

　　中國經過50多年的發展，形成了一定規模的先進生產基地。結合產業鏈各環節的相關參與者，中國制造商專注于航空航天領域最大的變形高溫合金冶煉和鍛造，在大規模生產高溫合金母合金、板、棒、鍛造材料方面具有很大的優勢。主要參與者包括寶武特種冶金有限公司（寶武特種冶金）、江油長城特種鋼有限公司（攀鋼）、北京航空材料研究所、中國科學院金屬研究所等非上市企業（主要研究，生產規模小）。撫順特種鋼、寶武特種冶金、攀鋼是中華人民共和國成立以來建立的三個高溫合金生產基地，歷史悠久。

　　2.2. 鈦加工壁壘高于冶煉，幾乎雙寡頭競爭

　　鈦合金的制備工藝比高溫合金簡單，難點集中在海綿鈦和鈦的制備上。鈦產業鏈的核心障礙不是上游資源和中游冶煉，而是鈦的加工能力，特別是高端鈦的研發能力和制造工藝。鈦合金加工壁壘高鑄，導致綜合壁壘高，催生了近乎雙寡頭的競爭格局。雖然原料金屬鈦的價格遠低于鎳，但由于鈦合金后端加工工藝復雜，部分鈦合金產品的價格相當于高溫合金，甚至略高。

　　3. 核心企業在高溫合金領域

　　高準入壁壘鑄就了高溫合金穩定的供應體系

　　縱觀全球， 目前，只有美國、英國、俄羅斯和中國有完整的高溫合金體系，能夠生產航空航天高溫合金的企業不超過 50 家。漢因斯-斯泰特是一家特殊的金屬公司（ Haynes-Stellite Company）、以國際因科、豪邁特、卡彭特為代表，主要集中在美國、英國、德國、日本等國家，整個行業具有明顯的寡頭特征。

　　從國內角度已形成一定規模的先進技術設備生產基地。撫順特鋼主要是變形高溫合金，其市場份額達到 80%規模優勢明顯，行業領先 擴產計劃將于2020年初發布。

　　撫順特鋼高溫合金在航空航天市場占有率高 超過80%的超高強度鋼在航空航天市場占有率高達 95%以上。1956 撫順特鋼成功冶煉新中國第一爐高溫合金 GH3030拉開了高溫合金行業從無到有、從低到高，從模仿到獨立創新的序幕。目前，撫順特種鋼掌握了高溫合金和耐腐蝕合金的核心生產技術，為中國第一顆人造地球衛星、第一枚導彈、第一艘潛艇和許多國家重點項目和國防項目提供了大量的關鍵特種鋼材料；為中國長征火箭、神舟宇宙飛船和嫦娥一號月球探測項目提供了關鍵材料。

　　由于高溫合金的技術壁壘和資金壁壘較高，是整個特鋼行業盈利能力最強的產品之一。變形高溫合金價格15-20萬/噸，鑄造高溫合金價格約40萬元/噸。它的毛利率也很高。

　　變形高溫合金在我國高溫合金領域應用最廣泛，約占比例 70%已經形成了從研發到產品的完整產業鏈。國內變形高溫合金系列產品制造商分類：

　　1)大型鋼鐵生產基地:撫順特鋼、寶鋼、長城特鋼等大型鋼鐵企業生產大批量合金板材、棒材、鍛件。

　　2)研究機構及其生產基地：以中國科學院金屬研究所、北京航空材料研究所、鋼鐵研究所為代表的研究生產基地，具有部分變形高溫合金的制造能力。

　　3)從事高溫合金鍛造的企業:陜西宏遠、貴州安大、 萬航模鍛， 鋼研高鈉、 貴州航空航天科技等。陜西宏遠、貴州安大均為全資子公司；鍛造業軍工企業定位高端，民營鍛造企業注重中低端市場。

　　在上市公司層面，撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份主要從事高溫合金相關業務，其中撫順特鋼、鋼研高納是傳統鑄造高溫合金的領導者，圖南股份是新的私人供應商。

　　鋼研高納

　　鋼研高納是我國高溫合金領域技術最先進、生產類型最齊全的企業之一，是鑄造高溫合金領域的龍頭企業。鋼研高納產品涵蓋鑄造高溫合金、變形高溫合金和新型高溫合金三個領域 技術和能力超過80%的高溫合金， 是我國高溫合金領域技術水平最先進、生產類型最齊全的企業之一， 多細分產品占據市場主導地位。其中，母合金、軸晶鑄件、定向晶/單晶鑄件等精鑄產品可同時在鑄造高溫領域生產，在航空航天發動機中高溫母合金的市場份額超過 30%，航天發動機精鑄市場份額超過90%。目前，公司已開發了120種高溫合金 其余的。變形高溫合金 90 各種粉末高溫合金 10 這類合金占全國其他合金的80%以上。201年，中國高溫合金手冊最新出版 在個牌號中，公司及其前身牽頭研發 114 占總牌號數量的56%。

　　圖南股份

　　圖南有限公司是能同時生產變形高溫合金、鑄造高溫合金(母合金、精密鑄件)產品的企業之一。圖南的主要產品包括鑄造高溫合金母合金、精密鑄件、變形高溫合金產品等，擁有大型高溫合金復雜薄壁精密鑄件的整個產業鏈系統。公司已經形成了它 K 高溫合金系列鑄造， GH 共30個系列變形高溫合金 在航空和核電領域批量提供各種完整的產品結構。

　　撫順特鋼

　　國內變形高溫合金絕領先

　　，國內老特鋼新材料企業。公司是我國軍工配套材料的重要研發生產基地，擁有60-70個 萬噸鋼材產能。高溫合金、超高強度鋼、特種不銹鋼是核心三高一特產，產量規模居中國第一，高端市場份額達到60%。

　　沙鋼入主，實質性管理改進。2017年，東北特鋼集團實施破產重組計劃，沙鋼集團實際控制人沈文榮入主。自沙鋼入主撫鋼兩年以來，公司在經營管理各方面采取了綜合措施，經營指標明顯提高 年前三季度，公司實現歸母凈利潤 4.04 億元，同比增長132.6%。實現凈利率 8.34%是歷史上最好的水平。

　　老高溫合金領頭羊明顯被低估。公司高溫高強度產品產能2萬噸，是我國規模最大、品種最強的產品。超過50%的利潤來自高端產品，利潤比公司最大，未來還有增長空間。